catalizador

Un convertidor catalítico es una cámara sellada atornillada a la línea de escape de un motor de combustión interna, ubicada entre el colector del motor y el silenciador. En su interior se encuentra un sustrato cerámico o metálico recubierto con metales preciosos, generalmente platino, paladio y rodio. A medida que el gas de escape caliente fluye a través de él, estos metales catalizan una reacción química que convierte el monóxido de carbono (CO) y los hidrocarburos no quemados (HC) en dióxido de carbono y vapor de agua, y reduce los óxidos de nitrógeno (NOx) en nitrógeno y oxígeno. El convertidor no se consume a sí mismo; el catalizador permite la reacción sin agotarse.

La mayoría de los convertidores modernos utilizan un sustrato monolítico: un panal de finos canales cerámicos, cada uno de aproximadamente 1 mm de diámetro, recubierto con una capa de alúmina y metal precioso. Esta geometría crea una enorme superficie en un paquete compacto, típicamente de 4 a 6 pulgadas de largo y de 3 a 4 pulgadas de diámetro. La temperatura del sustrato debe mantenerse entre 400 y 900 grados Celsius para que el catalizador funcione eficientemente. Los arranques en frío y el ralentí prolongado reducen las tasas de conversión; la aceleración fuerte y las mezclas de combustible pobres las mejoran. Los convertidores catalíticos surgieron en la década de 1970 a medida que las regulaciones de emisiones se endurecieron en América del Norte y Europa.

Los modos de falla son específicos y visibles. Los sustratos catalíticos se agrietan o rompen si se sobrecalientan más allá de los 1000 grados Celsius, lo que ocurre cuando el motor falla, funciona demasiado rico o cuando falla un sensor de oxígeno aguas arriba. El plomo en el combustible, común en regiones sin estándares de emisiones, recubre el sustrato y bloquea los sitios activos permanentemente. Un convertidor contaminado o dañado térmicamente muestra un traqueteo dentro de la carcasa, un exterior rojo brillante bajo carga o un olor a huevo podrido debido a compuestos de azufre no procesados. Algunos vehículos desarrollan problemas de rendimiento a medida que el oxígeno retrocede hacia el motor cuando el sustrato se obstruye con carbono.

Costo y regulación

Los metales preciosos en un convertidor tienen un valor real: un convertidor usado puede contener de uno a tres gramos de platino y varios gramos de paladio. Esto los convierte en objetivos de robo en estacionamientos y hace que las unidades usadas valgan la pena para el reciclaje de chatarra. Los convertidores de reemplazo para automóviles comunes cuestan entre 400 y 1500 dólares, dependiendo del motor y la marca del vehículo; los vehículos de lujo o de alto rendimiento son más caros. Las regulaciones ambientales en la mayoría de los países desarrollados exigen convertidores en todos los vehículos nuevos y prohíben su eliminación. Los vehículos más antiguos o importados sin convertidores pueden ser rechazados para el registro en jurisdicciones estrictas.

Los sensores de oxígeno montados antes y después del convertidor monitorean su eficiencia. El sensor aguas abajo detecta si aún escapan gases no quemados; si el convertidor está fallando, su salida se ve casi idéntica a la lectura aguas arriba, lo que activa una luz de verificación del motor y un código de diagnóstico. Algunos motores ejecutan un breve e inofensivo pulso de sobrecombustible después del arranque para calentar el convertidor más rápido en días fríos. Los motores de alto rendimiento a veces usan convertidores duales o unidades de gran tamaño para manejar mayores volúmenes de escape sin ahogar la contrapresión en los cilindros.