Qué es el convertidor catalítico

¿Qué es el convertidor catalítico?
¿Cómo funciona?
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En la actualidad existen millones de vehículos de gasolina circulando por el mundo y cada uno
de ellos es una fuente de contaminación. En ciudades grandes como Los Ángeles, Ciudad de
México, Santiago de Chile y otras, la contaminación de vehículos motorizados ha ocasionado
problemas de contaminación graves del medio ambiente.
Para solucionar este problema los gobiernos de algunos países desde los años 70 han
establecido leyes que limitan la cantidad de contaminantes que un vehículo puede generar, lo
que obligó a la industria automotriz a buscar medios para hacer más eficientes y menos
contaminantes sus motores. Sin embargo, por más eficiente que sea un vehículo de gasolina
siempre genera una cantidad de contaminantes, esto es precisamente lo que motivó al uso del
convertidor catalítico ya que es un sistema que trata los gases de escape el motor antes de
dejarlos libres en la atmósfera.
Se prevén leyes más exigentes para los próximos años, como el uso obligatorio de
catalizadores en motores diesel, incluso para aquellos vehículos con motores diesel sin control
electrónico (convencionales).
Contaminantes de los motores a gasolina
Los vehículos modernos controlan cuidadosamente la cantidad de combustible que queman
para reducir los contaminantes. Las computadoras de los vehículos mantienen una relación de
aire-gasolina muy cercana a la relación estequiométrica que es la relación ideal entre ambos.
Teóricamente, si la relación es exacta y la gasolina es pura todo el combustible sería utilizado
para generar energía, desechando únicamente dióxido de carbono y agua.
Las principales emisiones de un motor de gasolina son las siguientes:
Nitrógeno (N2): El 78% del aire es nitrógeno y éste únicamente pasa por el interior del motor
sin ser alterado.
Dióxido de carbono (CO2): Este es un producto de la combustión. El carbono de la gasolina
reacciona con el oxígeno del aire.
Vapor de agua (H2O): El agua también es un producto de la combustión. El hidrógeno de la
gasolina reacciona con el oxígeno del aire para formar agua.
Estas emisiones no son consideradas como contaminantes aunque el calentamiento global de la
tierra se le atribuye en parte a las emisiones de dióxido de carbono.
Todos sabemos que el proceso de combustión dentro de nuestros motores no es ideal ya que la
gasolina presenta ciertas impurezas y es imposible mantener una relación exacta de airegasolina todo el tiempo. Esto provoca la emisión de los siguientes contaminantes:
Monóxido de carbono (CO): Es un gas venenoso sin color ni olor que se genera por una
combustión incompleta.
Hidrocarburos (HC): Principalmente residuos de gasolina que no se quemó dentro del motor.
Óxidos de nitrógeno (NOX): Puede ser monóxido o dióxido de nitrógeno. Es el causante de la
lluvia ácida.
Estos son los tres principales contaminantes que un convertidor catalítico tiene que reducir.
¿Cómo reduce los contaminantes un convertidor catalítico?
Los vehículos modernos están equipados con convertidores catalíticos de tres vías haciendo
referencia a los tres contaminantes que debe reducir (CO, HC y NOX). El convertidor utiliza
dos tipos de catalizadores, uno de reducción y otro de oxidación. Ambos consisten de una
estructura cerámica cubierta con metal normalmente platino, rodio y paladio. La idea es crear
una estructura que exponga al máximo la superficie del catalizador contra el flujo de gases de
escape, minimizando también la cantidad de catalizador requerido ya que es muy costoso.
Catalizador de reducción
El catalizador de reducción es la primera etapa del convertidor catalítico. Utiliza platino y
rodio para disminuir las emisiones de NOx. Cuando una molécula de monóxido o dióxido de
nitrógeno entra en contacto con el catalizador, éste atrapa el átomo de nitrógeno y libera el
oxígeno, posteriormente el átomo de nitrógeno se une con otro átomo de nitrógeno y se libera.
Es decir, descompone los óxidos de nitrógeno en oxígeno y nitrógeno que son los componentes
del aire y por lo tanto no son contaminantes.
Catalizador de oxidación
El catalizador de oxidación es la segunda etapa del convertidor catalítico. Este catalizador de
platino y paladio toma los hidrocarburos (HC) y monóxido de carbono (CO) que salen del
motor y los hace reaccionar con el oxígeno que también viene del motor generando dióxido de
carbono (CO2).
Sistema de control
Existe una tercera etapa que monitorea los gases de escape del motor y utiliza esta información
para controlar el sistema de inyección de combustible del motor. Se tiene un sensor de oxígeno
en los gases de escape del motor antes de llegar al convertidor catalítico. Este sensor informa a
la computadora sobre la cantidad de oxígeno existente en el escape, con esta información la
computadora puede aumentar o disminuir la cantidad de oxígeno en el escape ajustando la
relación de aire-gasolina. El sistema de control le permite a la computadora asegurarse que el
motor está funcionando con una relación muy cercana a la estequiométrica y además le permite
mantener suficiente oxígeno en el escape para oxidar los hidrocarburos y el monóxido de
carbono.