catalizador

Un Centro de Diagnostico Automotor CDA- estodo ente estatal o privado destinado alexamen técnico-mecánico de vehículosautomotores y a la revisión del controlecológico de sus emisiones de gases conforme alas normas ambientales.

La norma técnica colombiana NTC 5385 definió losrequisitos técnicos que debe cumplir un Centro deDiagnostico Automotor –CDA- para poder sercertificado y solicitar la habilitacióncorrespondiente al Ministerio de Transporte.

Estos requisitos están relacionados con:

Las instalaciones físicas Los equipos de inspección El sistema de información y seguridadinformática.

La capacitación del personal técnico

Garantía de seguridad en la conduccióndel vehículo y por lo tanto contribucióna l a s e g u r i d a d v i a l

Contribución a la protección ambientalal mantener bajo control el nivel dee m i s i o n e s c o n t a m i n a n t e s .

Protección del patrimonio alpreservar el valor de los vehículos.

Mejora de la movilidad gracias aun parque automotor en buene s t a d o .

Una fuente importante de contaminación(CO, VOC, NOx) procede de la combustión decarburantes en los motores de los vehículos.

Precursores O3Acidificantes

Un problema creciente debido al aumento del parqueautomovilista, aunque las nuevas tecnologíaspermiten una mejora en las emisiones de gases deefecto invernadero y contaminantes per coche.

La emisión de los gases contaminantes se produceprincipalmente a cuenta de los procesos de combustiónque tiene lugar en el interior de los cilindros, aunquetambién tiene su importancia la emisión por evaporaciónde combustible en el llenado del tanque, pérdida de losdepósitos y en el interior de los motores

En estos motores, el combustible se mezclacon el aire en los carburadores y pasa acontinuación al interior de los cilindros(fase de admisión), donde, una vezcomprimidos (fase de compresión) unachispa inflama la mezcla (fase de ignición).La mezcla se quema y expande (fase deexpansión), saliendo al final los productosde combustión. (fase de expulsión)

Cuando se produce la chispa por la bujía, se produce unaonda de choque de la llama que avanza a lo largo de lacámara de combustión inflamando el combustibleinyectado. En las zonas cercanas a las paredes, debido ala menor temperatura existente en esa zona, habidacuenta de la refrigeración, la combustión es incompleta.

Se puede lograr una cierta disminución mediante

la regulación de la mezcla,

el instante de la ignición,

la razón superficie/volumen de cilindro,

el control de la temporalización de apertura y cierrede válvulas (los motores VTEC de Honda usan estatecnología), recirculación de los gases de salida, etc.

Reactores térmicos:

En este tipo de instrumentos se mezclan los gases cálidosde la salida del motor con aire fresco para lograr una totaloxidación del CO y los hidrocarburos residuales. Este tipode sistemas exige una mezcla rica en combustible paraasegurar un mayor grado de combustión en el reactor. Sehace necesario alcanzar hasta 1000K para lograr unaeficacia de conversión, en los gases de salida, por encimade un 85%.

Los problema que presentan este tipode reactores son:

La elevada temperatura alcanzada requieremateriales especiales.

Un espacio adicional en los motores paralograr una combustión eficaz de los gasesresiduales.

Sobrecalentamiento en el caso de que lamezcla no se queme bien en la cámara decombustión del motor.

Reactores catalíticos externos.

La introducción de los reactores o conversores catalíticos lograsalvar muchas de las deficiencias de los reactores térmicos.

La presencia de un catalizador disminuye la energía deactivación de la reacción y por tanto la temperatura necesariapara que se realice. De esta forma se consigue disminuir latemperatura de trabajo del conversor y su tamaño

El reactor catalítico consiste en un soporte cerámico con una capade alúmina, para aumentar la superficie efectiva, y una capa de unmaterial precioso (platino, paladio, rodio) que hace de catalizadorpermitiendo la oxidación del CO a CO2, de HC a CO2 y H2O y de NOa N2.

Los catalizadores másmodernos son de tresvías, logrando en un únicosistema la oxidación de los tresgases. Para que esto seaposible es necesario que lareacción de combustión se hagaen forma estequiometria, puesla eficacia de oxidacióndepende fuertemente de lacantidad de O2 disponible.

Para alcanzar el máximo rendimiento losmotores van provistos de unasonda, llamada sonda Lambda, quecontrola la riqueza de la mezcla (que sedesigna como razón lambda) de formaelectrónica.

Así mismo para alcanzar el máximorendimiento se hace necesario unatemperatura de un 300 C, lo cualnecesita de algún tiempo de operaciónpara que se alcance. Esto implica que enlos trayectos muy cortos el sistema noopera a pleno rendimiento.

Por otra parte los motores equipadoscon catalizadores pierden un poco depotencia debido a la caída de presiónque se produce en el catalizador.

Emisiones del carter

Directivas 91/441/EC (pasajeros) y 93/53 (vehículos carga ligeros) (Euro I)

A partir de 1993, los vehículos deben de llevar un convertidor catalítico detres vías.

Directiva 1994/12 (pasajeros), 1996/69 (vehículos carga ligeros) (Euro II)

(válida a partir de 1997)

Directiva 91/542/EEC para vehículos comerciales pesados.

Además, para evitar las emisiones de SO2, se debe de reducir la cantidad de azufre en el combustible hasta un 0.05% en peso (93/12/EEC).

Mejoras en el combustible:Aditivos tales como metanol oetanol. Uso de otroscarburantes tales como GLP(gas licuado depetróleo, (95% propano)), GNL (gas naturallicuado), GNC (gas naturalcomprimido)

motores eléctricos.

sistemas híbridos.

sistemas con célulasde hidrógeno.

Aplicación de los catalizadores

En nuestro caso, utilizamos catalizadores

sólidos metálicos para catalizar reacciones

de los gases tóxicos antes de que salgan por

el caño de escape del automotor. Los gases

que debemos eliminar principalmente son el

monóxido de carbono (CO), el óxido de

nitrógeno (N2O3) y los hidrocarburos

degradados producto de la combustión

incompleta o ineficiente. Otras sustancias

tóxicas que en menor proporción están

presentes en los gases son el benzol, los

aldehídos y partículas.

La proporción entre la cantidad de aire ycombustible que se introduce en la cámara seajustará a limites establecidos 14,5/1 (LimiteLambda:1).

Los motores con mezclas pobres de lambdamayor a 1 son más económicos pero emitenmucha mayor concentración de N2O3. Losniveles ricos (lambda menor a 1) emiten máshidrocarburos incombustos y CO (monóxido decarbono, una de las sustancias más tóxicas).

emiten más hidrocarburos incombustos yCO (monóxido de carbono, una de lassustancias más tóxicas).

La temperatura debe ser mayor a 250º Cpara que se produzca la catálisis y eldispositivo sea efectivo. Se diseña alcatalizador con un calefactor auxiliar paragarantizar que la temperatura llegue aese rango antes de 90 segundos.

Con mezcla rica y mas de 500º C seremueve el azufre depositado en elinterior del dispositivo, produciendo ácidosulfúrico de olor fuerte y desagradable,que a niveles superiores a 10 ppm es muydañino para la salud. El umbral del malolor está muy por debajo de esos niveles,así el usuario puede detectar el problemasin arriesgar su salud, y al menor indiciode mal olor llevar su unidad alespecialista.

El convertidor catalítico es un dispositivoinstalado en la salida del múltiple de escape.Dentro de una carcasa de acero inoxidablese alojan miles de celdas catalíticas pordonde circulan los gases de escape.

Estas celdas son sumamente delgadas ydispuestas de tal forma que conforman unasuperficie de contacto con el gas equivalentea tres canchas de fútbol.

Las celdas conforman una colmena cerámicarecubierta por una capa amortiguadora quela protege de los golpes.

La formulación incluye una serie desustancias activas como óxido de aluminio,metales nobles (que hacen las veces decatalizadores sólidos): Platino, Rodio, Paladioy promotores y retardadores específicos queregulan la acción catalítica de los mismos.

Los Catalizadores de tresvías, llamados así porqueactúan eliminando los trescontaminantes principalesen el mismo compartimentomediante acciones deoxidación y reducción,transformando a los mismosen compuestos no tóxicos:nitrógeno, agua y dióxidode carbono.

Según el sistema de funcionamiento, loscatalizadores pueden ser de tres tipos:

Catalizador oxidante: En muchos libros sele denomina también catalizador de "dosvías" por que trata dos gases. Es elcatalizador mas sencillo y barato,. Disponede un solo soporte cerámico que permite laoxidación del monóxido de carbono (CO) yde los hidrocarburos (HC).