El catalizador y su función de mitigar el impacto de las emisiones de gases del carro.

Días atrás hablábamos en esta columna sobre el sistema de escape y sus componentes, entre ellos mencionamos el convertidor catalítico o catalizador,  que está presente en los autos desde mediados de los años 70 del siglo XX, cuando las automotrices norteamericanas decidieron incorporar este elemento a sus modelos como respuesta a las directrices de la Agencia de Protección Ambiental, EPA, para mitigar las emisiones de gases y sus efectos en el medio ambiente.

El convertidor catalítico, es un dispositivo que se coloca en el tubo de escape, sobre el final del sistema que da salida a los gases de la combustión y tiene como objetivo “limpiar”, o mejor, transformar esas sustancias residuales de la combustión de la mezcla aire y combustible en componentes que tengan un menor impacto sobre el aire al ser expulsados y,  por consiguiente,  sobre las salud humana.

Cuando se produce el proceso de la combustión y se genera la expulsión de los gases que quedan en la cámara para dar paso a una nueva entrada de mezcla, por el múltiple de escape circulan gases como el monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno o combustible no quemado. Estos gases y estas sustancias no deben salir al medio ambiente tal y como surgen de la cámara de combustión, y es ahí  cuando entra en funcionamiento el catalizador.

 Este elemento tiene una forma cilíndrica y su cuerpo central está elaborado en material cerámico con una serie de celdas configuradas como tipo  panal,  que tienen un recubrimiento al cual se adhieren partículas de metales nobles como el paladio, el rodio, el platino o el oro. Este cuerpo central está cubierto por una lámina de aluminio.

En su camino hacia el exterior por la tubería del sistema de escape, los gases pasan a través del convertidor catalítico a una alta temperatura, al atravesar las celdas en forma de panal que contienen las partículas de los metales reaccionan con estos y se genera la transformación de los mismos. Es así como tras el paso por la conversión catalítica por el exhosto del vehículo se emiten gases como el dióxido de carbono, que tiene impacto en el medio ambiente especialmente por el volumen de vehículos que ruedan en el mundo, pero en un nivel menor que el monóxido; también se descomponen en oxígeno y nitrógeno que se encuentran de manera natural en el aire que respiramos diariamente, además vapor de agua.

Una clave para que el catalizador cumpla su función de manera adecuada es que la combustión se haga con base en la medida correcta de la mezcla estequiométrica de aire y combustible, es decir 14,7 partes de aire por 1 parte de combustible. En otras palabras el vehículo debe encontrarse en buen estado en su operación mecánica, con el motor afinado de manera correcta.  

El convertidor catalítico puede presentar fallas originadas en situaciones como un consumo de aceite o muy bajo o excesivo, también con hábitos de conducción como los arrancones y frenadas en trayectos cortos, la falta de mantenimiento periódico al carro que no permite un funcionamiento adecuado del motor, igualmente lo pueden afectar golpes que recibe el vehículo en su parte inferior.

Un sonido metálico que se escucha en esa parte trasera del vehículo, un humo denso que sale por el tubo de escape, o un olor desagradable también emanado por el sistema de escape, pueden ser indicadores de una avería en este importante componente.

Sistema de escape, el mecanismo que le da un respiro al carro.

En el proceso de combustión del vehículo, al que ya hemos hecho referencia en estos artículos aquí en el blog de AUTOTEST, se generan unos gases de combustión tras la explosión de la mezcla de aire y combustible dentro de las cámaras. Estos gases no pueden quedarse dentro del motor y deben ser expulsados del vehículo, tanto para evitar daños en partes y piezas del carro, como por los riesgos de salud que representan para los ocupantes del mismo. La expulsión de estos gases es una labor que en el diseño y fabricación del automotor está encomendada al sistema de escape. Este sistema tiene la función de dirigir esos gases de la combustión mediante una tubería hacia la parte trasera del automotor para expulsarlos finalmente por una extensión de esta misma tubería.

Pero estos gases no pueden salir tal y como salen de las cámaras de combustión, ya que son primero muy calientes, tienen una alta presión, y también se trata de gases con altos componentes contaminantes que deben mitigarse o eliminarse antes de su expulsión. Por eso el sistema de escape está compuesto por varios elementos que, trabajando unidos, cumplen estas funciones por el bien del estado técnico del carro y por la salud de sus ocupantes en particular y de la sociedad y el medio ambiente en general.

Sistema de escape y sus partes

  • Válvula de escape: estos elementos se encuentran en el cilindro y están en una constante función de abrir y cerrar los canales de salida de los gases de acuerdo con los tiempos de la combustión. Cuando se inyecta el combustible y entra el aire a la cámara se cierran de manera hermética y se abren cuando el pistón inicia la carrera ascendente luego de la explosión de la mezcla y empuja el gas remanente fuera de la cámara. Estos elementos están diseñados y fabricados en materiales que les permiten soportar las altas temperaturas y las presiones que se registran al interior del motor en su operación.
  • Sensor de oxígeno o Sonda Lambda: se encarga de medir la cantidad de oxígeno en el sistema de escape El sensor envía la información a la computadora del carro con el objetivo que el sistema realice los cálculos y determine si debe inyectar más o menos combustible a la mezcla para lograr así una combustión eficiente y alcanzar el mejor rendimiento, el menor consumo y el menor nivel de emisiones posible.
  • Múltiple de escape: se trata de un componente que se identifica visualmente como un tejido de varios tubos cortos con diferentes recorridos y unidos al bloque motor y que finalmente confluyen en una sola tubería. Este múltiple, o también llamado colector de escape, recoge los gases de escape de los cilindros. Recoge todo el gas remanente que sea posible para poder darle entrada al cilindro a aire fresco y así realizar la nueva mezcla y continuar con el ciclo de combustión.
  • Catalizador: esta pieza tiene una función vital en el contexto del funcionamiento y la finalidad del sistema de escape del vehículo. Como hemos dicho el objetivo del sistema de escape es llevar los gases de la combustión al exterior del carro pero no pueden expulsarse tal y como salen de las cámaras de combustión. El catalizador transforma esos gases que tienen elementos como monóxido de carbono, combustible sin quemar y óxidos de nitrógeno, en dióxido de carbono y agua mediante una reacción química de estos componentes con los componentes con los que está fabricado el catalizador, metales nobles como el paladio, el platino o el rodio.
  • Silenciador: su objetivo es llevar las ondas de sonido producidas por la explosión de la mezcla aire y combustible en las cámaras por una serie de tuberías. Con este transporte de las ondas se busca reducir su intensidad y el nivel de ruido final.
  • Tubo (Caño) de escape: es, por decirlo de alguna manera, el contacto del sistema con el exterior. Se encarga de la conducción final de los gases hacia la parte trasera del carro para expulsarlos. Está fabricado en acero, acero aluminizado o acero inoxidable y suele tener un diámetro más grande que el resto del sistema de tubería que conforma el sistema.