Catalizadores: Tipos, Función, Y Tipos De Gases Contaminantes.

Los catalizadores son unos de esos elementos considerados protectores y colaboradores del ambiente. La salvaguarda del ambiente es uno de esos llamados a ser de los grandes retos actuales y y del futuro, así que, los fabricantes de automóviles tratan de construir sus productos de tal forma que impacten muy poco al entorno.

En esa linea, el desarrollo del catalizador fue un paso importante hacia el vehículo ecológico, reduciendo considerablemente la segregación de los gases tóxicos y de efecto invernadero hacia el ambiente.

La creciente demanda de vehículos, así como el desarrollo de estos hacia la vía de mayores potencias y tamaños ha conllevado que las legislaciones mundiales hayan hecho evaluaciones en función de la disminución de los gases de efecto invernadero, en pro de esto, la evolución y construcción de catalizadores ha sido sustancial con la visión de un mundo más verde.

A continuación, en este post hablaremos acerca de los catalizadores, elementos destinados a la protección del medio ambiente.

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    ¿En qué consisten los catalizadores?

    Los catalizadores persiguen la finalidad de disminuir los elementos contaminantes contenidos en los gases de escape de los automoviles mediante la técnica de la catálisis. Los catalizadores pueden señalarse como: dispositivos que se encuentran instalados en el tubo de escape, cerca del motor, ya que, es allí donde los gases mantienen una temperatura bastante elevada.

    Estas altas temperaturas pasan a los catalizadores y elevan su propia temperatura, ese suceso inevitable es indispensable para que este dispositivo tenga un óptimo rendimiento, el cual se se alcanza entre los 400 y 700 grados centígrados.

    Por fuera, los catalizadores son elementos de de acero inoxidable, habitualmente provistos de una carcasa-pantalla metálica antitérmica, también de acero inoxidable, que protege las zonas bajas del vehículo de las altas temperaturas alcanzadas.

    Interiormente contiene un soporte cerámico o monolito, ovalado o cilíndrico, con una estructura de múltiples celdillas en forma de panal, con una densidad de éstas de alrededor de 450 celdillas por cada pulgada cuadrada. En la zona de la superficie se encuentra bañado con una resina que contiene elementos nobles metálicos, tales como Platino y Paladio, que permiten la función de oxidación, y Rodio, que interviene en la reducción.

    Estos metales, considerados preciosos, actúan como elementos activos catalizadores; es decir, ellos inician y aceleran las reacciones químicas entre otras sustancias con las cuales entran en contacto, acotando que ellos no participan en estas reacciones.

    El proceso por el cual el catalizador cumple su función es que, una vez se producen los gases dentro del proceso de combustión del motor, entran en contacto con el interior del catalizador este proceso transforma parcialmente estos gases contaminantes en gases o elementos inócuos no polucionantes, es decir, con una anti-reacción al ambiente.

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    Tipos de catalizadores

    Catalizador de reducción

    catalizadores

    El convertidor catalítico es un dispositivo que se encuentra ubicado en la salida del múltiple de escape donde en su interior están ubicadas una cantidad muy grande de celdas, que al gas pasar por ellas se produce el proceso catalitico. El catalizador de reducción se puede definir como: aquel que solo tiene una vía, para mayor detalle es de señalar que es de forma de panal de abeja.

    Adicionalmente, cuando el catalizador está tapado es necesario remplazarlo, ya que, pasado el tiempo llamado de utilidad que es de aproximadamente de unos 90.000 Km, el sensor de temperatura detecta la falla y también impacta al desarrollo del funcionamiento del motor, debido a que, este sensor está controlando los pulsos de inyección los cuales se ven afectados al recibir una lectura incorrecta de la computadora.

    Catalizador de oxidación

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    Este catalizador también conocido como: de dos vías, es llamado así porque se encarga de eliminar dos de los mayores contaminantes, estos son el monóxido de carbono y los hidrocarburos. En los catalizadores de dos vías, usados mayormente en los motores diésel, ocurren dos reacciones al mismo tiempo, ya que, mientras se oxida a los elementos del tipo de hidrocarburos también se oxidan a los componentes de los monóxidos de carbono utilizando una vía para oxidar a los hidrocarburos y el otro para los monóxidos.

    Este tipo de catalizadores son habitualmente utilizados en motores diésel, ya que, trabajan con exceso de oxígeno, generando unas tasas muy altas de Óxidos de Nitrógeno incompatibles con el metal noble que los disocia. En estos motores el NOx es eliminado con el sistema de recirculación de gases de escape, retornando los óxidos de nitrógeno a la entrada de aire del cilindro de escape.

    De esta manera se elimina gran parte los elementos totales de contaminantes durante el tiempo de durabilidad que tiene este tipo catalizador que habitualmente ronda los 80.000 Km, por tanto, es necesario remplazarlo para evitar posibles fallos en el vehículo y aparte de emitir contaminación mayor también provoca inestabilidad del vehículo a causa de la lectura que recibe la computadora por medio del sensor de temperatura.

    Catalizador de tres vías

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    Los catalizadores de triple vía, llamados o conocidos así porque actúan eliminando los tres contaminantes principales en el mismo compartimento mediante acciones de oxidación y reducción, transformando a los mismos en compuestos no tóxicos: nitrógeno, agua y dióxido de reducción, transformando a los mismos en compuestos no tóxicos: nitrógeno, agua y dióxido de carbono.

    Actualmente la mayoría de los vehículos a pesar de traer la válvula EGR (válvula de recirculación de los gases de escape) también traen un catalizador de tres vías con el fin de obtener mayores beneficios de anticontaminación en el vehículo actuando como un filtro para esos gases; sin embargo, al ser como un filtro este sistema pasado su tiempo de durabilidad se tapa y comienza a provocar fallos en el vehículo provocando una inestabilidad al no poder controlar adecuadamente los pulsos de inyección y no lograr una mezcla adecuada de aire-combustible.

    Por eso es necesario reemplazar este catalizador según la especificación del fabricante que nos indica no exceder a más de los 90.000 Km, y además debemos asegurarnos de que el vehículo está en buenas condiciones porque si tuviera un problema relacionado con el motor la computadora o los sensores que controlan el consumo de combustible, al poco tiempo se taparía el catalizador y sería necesario un reemplazo el cual sería cambiarlo constantemente si no se soluciona el fallo.

    Consecuencias y tipos gases producidos en el proceso de combustión

    Los gases emanados en el proceso de combustión de la gasolina en los motores de combustión interna son, principalmente destacados en dos categorías: inofensivos y contaminantes. La primera categoría está fundamentalmente comprendida por Nitrógeno, Oxígeno, Dióxido de Carbono, vapor de agua e Hidrógeno. La segunda categoria, es decir, los contaminantes, viene fundamentalmente comprendidos por el Monóxido de Carbono, los elementos hidrocarburos, óxidos de nitrógeno y  el plomo.

    Inofensivos:

    • El Nitrógeno es un tipo de gas considferado inerte, éste se encuentra presente en el aire que respiramos en una concentración del 79%. En consecuencia a las elevadas temperaturas dentro y en las cercanías del motor, el nitrógeno es oxidado y forma cantidades pequeñas de óxidos de nitrógeno, todo esto aún siendo un gas del tipo inerte y a temperatura ambiente.
    • El Oxígeno es de los elementos más importante para la combustión y se encuentra presente en el aire en una saturación del 21%. Si la mezcla es demasiado rica (mucha concentración) o demasiado pobre (poca concentración), el oxígeno no podrá reaccionar con todos los enlaces de los hidrocarburos y, en consecuencia, será expulsado con el resto de los gases de escape al medio ambiente. El vapor de agua es producido en consecuencia del proceso de combustión, a través del proceso de oxidación del hidrógeno liberandose junto con los gases de escape.
    • El Dióxido de Carbono producido en el proceso de combustión completa del carbono no resulta negativo para los seres vivos, más bien constituye una fuente de alimentación para las plantas verdes, debido al proceso de la fotosíntesis. Este elemento se produce como consecuencia de la combustión, es decir, cuanto mayor es su concentración, mejor es la combustión. Sin embargo, un aumento muy alto de la presencia de dióxido de Carbono en la atmósfera puede producir cambios climáticos a gran escala, lo que conocemos como el efecto invernadero.
    • El Monóxido de Carbono, en concentraciones muy elevadas y lapso prolongados al contacto en el tiempo puede provocar en la sangre la transformación irreparable de la hemoglobina, en Carboxihemoglobina, la cual es incapaz de cumplir la función de la hemoglobina. Debido a eso, concentraciones superiores de CO al 0,3 % en volumen resultan mortales, ya que, se interrumpe el transporte de oxigeno en la sangre.

    La ausencia del oxígeno en el proceso de combustión hace que ésta sea inviable, es decir, que no se produzca completamente y, además se produzca monóxido de carbono en vez de dióxido de carbono. En un automóvil, como regla general, las mayores concentraciones en el sistema de escape de CO indican la existencia de una concentración inicial muy rica o falta de oxígeno.

    • Los Hidrocarburos, tomando en cuenta su tipo de estructura molecular, conllevan diferentes efectos negativos. El Benceno, por hablar de uno, es venenoso por sí mismo, y el contacto con éste provoca irritaciones de piel, ojos y conductos respiratorios; además, si el nivel es lo suficientemente alto, provocará mareos, dolores de cabeza y hasta náuseas. El Benceno es uno de los tantos causantes de cáncer.

    Su presencia se debe a los componentes incombustibles de la mezcla o a las reacciones intermedias del proceso de combustión, las cuales son también responsables de la producción de Aldehídos y Fenoles. La presencia al mismo tiempo de elementos de hidrocarburos, oxidos de nitrógeno, rayos ultravioletas y la estratificación atmosférica conlleva a la creación del smog fotoquímico, el cual tiene consecuencias muy graves para la salud de las especies vivas.

    • Los Oxidos de Nitrógeno irritan la mucosa, y además, en combinación con los elementos de hidrocarburos que están contenidos en el smog y con la humedad del aire se producen acidos nitrosos, que una vez caidos sobre la tierra en contenida en la lluvia ácida contaminan grandes extensiones, variadas veces ubicadas a cientos de kilómetros de distancia al lugar de origen de la contaminación.
    • El Plomo dentro de los elementos contaminates es el metal más peligroso. Éste Inhalado puede provocar la formación de coágulos en la sangre, las cuales son de realmente alarmante consecuencias patológicas. Es encuentrado presente en las gasolinas en forma de Tetra-etilo de Plomo y es utilizado en su producción para aumentar su índice de octanaje asi como, en antiguos sistemas motores como los lubricantes para los asientos de válvulas. En las gasolinas sin plomo ha sido sustituido este metal por elementos menos contaminantes que también añaden un buen índice de octanaje.

    Conclusiones

    El cambio rápido y a veces hasta desenfrenado de la tecnología debe ir de la mano con la procura del ambiente en mente, es importante destacar los importantes avances en control de gases de efecto invernadero de que se han venido desarrollando desde los años de 1990, si embargo, aún hay mucho por lo cuál mejorar.

    Hoy en día cada vez se hace más necesario que los avances en el sector del cuidado ambiental se radicalicen más, debido a que, el mañana no espera, como siempre pienso, no dejes para mañana lo que puedes hacer hoy, y el hoy, el hoy no espera.

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