Cada vez existe más preocupación en lo referente a la contaminación, el cambio climático o el calentamiento global. Muchos de estos problemas son causados por la emisión de gases de efecto invernadero, de los cuales tienen gran culpa los millones de vehículos que circulan en el mundo. Pero, ¿qué tiene que ver todo esto con el catalizador del coche? Enseguida lo descubrimos.
Catalizador de coche: ¿cómo funciona y para qué sirve?
Como resultado de la combustión interna de un motor, se generan gases de escape que incluyen componentes dañinos para el medio ambiente y la salud, como el dióxido de carbono, los hidrocarburos, el monóxido de carbono o el óxido de nitrógeno. Desde hace algunos años, la normativa europea se ha vuelto mucho más estricta en lo referente a las emisiones contaminantes de los vehículos. Es ahí, precisamente, donde radica la importancia del catalizador del coche.
El catalizador es la parte del vehículo que se encarga de reducir los elementos contaminantes provenientes de los gases de escape. Lo consigue a través de un proceso denominado catálisis, que consiste en una reacción química que provoca la oxidación de los gases nocivos y su transformación en oxígeno, nitrógeno y agua.
La eficacia del catalizador depende de la mezcla de los gases de admisión. Para controlar la calidad de esta mezcla se utiliza la denominada sonda lambda. Esta sonda realiza ajustes constantes en la mezcla de aire y combustible en función de la concentración de oxígeno en el escape.
La sonda lamba se instala en la linea de escape, después del colector. De esta manera, se aprovecha la alta temperatura de los gases de escape, ya que para asegurar el buen rendimiento del catalizador, se necesita una temperatura entre 400 y 700 ºC.
¿Cuándo hay que reparar el catalizador?
El catalizador es uno de los elementos del vehículo que con más frecuencia se sustituye o repara en el taller. Normalmente las roturas en el catalizador vienen dadas por la acumulación excesiva de gases procedentes del escape, los cuales el catalizador ya no puede eliminar.
Esta acumulación de gases puede ser producto de diferentes factores. En el caso de los motores diésel, algunas de las razones pueden ser realizar continuamente trayectos cortos o circular a muy bajas revoluciones. En el caso de los motores gasolina, a estos factores se les puede añadir el mal estado de las bujías.
En cualquier caso, antes de proceder a reparar un catalizador hay que analizar su estado, ya que podría ser necesario sustituirlo completamente. Es importante que el catalizador siempre esté en buen estado, ya que un vehículo con un catalizador defectuoso no pasará las pruebas de emisiones de la ITV.
18-05-2015
Por María Luisa Santillán, DGDC-UNAM
El transporte público o privado contribuye de manera importante a la contaminación ambiental, considerada uno de los principales problemas de las grandes ciudades como el Distrito Federal.
El convertidor catalítico de autos es una tecnología que sirve para reducir hasta en 80 por ciento las emisiones contaminantes, producto de la combustión de la gasolina, principalmente.
El motor de un automóvil emite gases después de utilizar gasolina. Algunos de estos son producto de una combustión incompleta como el monóxido de carbono (CO), que no se terminó de quemar y es un elemento contaminante; los hidrocarburos (HC), que escaparon al proceso de combustión, y los óxidos de nitrógeno, que se forman con el oxígeno y el nitrógeno del aire a elevadas temperaturas dentro de la cámara de combustión del motor.
Cuando estos gases entran al catalizador y tienen contacto con partículas diminutas de metales preciosos como son el platino, el paladio y el rodio, ocurre una serie de reacciones químicas que permite oxidar al CO y a los HC que no se pudieron quemar en la cámara de combustión, además se reducen los óxidos de nitrógeno –por la presencia del rodio–, los cuales se separan en nitrógeno y en oxígeno, y ya por separado no son nocivos.
“El catalizador hace un trabajo estupendo, porque acaba de quemar aquellos productos que no se quemaron y que al salir ya no constituyen elementos contaminantes para el medio ambiente”, explicó el doctor Rogelio González Oropeza, responsable del Laboratorio de Control de Emisiones, de la Facultad de Ingeniería de la UNAM.
Filtro cerámico
El catalizador está fabricado con un material cerámico, que a su vez está protegido con una cubierta de metal. En dicho cerámico existen muchas celdillas por donde pasan los gases. De esta manera, en una pulgada cuadrada de este material hay aproximadamente 400 celdas (cuya superficie es rugosa) en donde son colocados los metales preciosos para que estén en contacto con los gases de escape y propicien las reacciones químicas.
Estos catalizadores son conocidos como de tres vías porque son tres tipos de gases los que convierte: el monóxido de carbono, los hidrocarburos y los óxidos de nitrógeno. El doctor González Oropeza explicó que para que el catalizador funcione bien, la combustión en el motor debe ocurrir alrededor de la mezcla estequiométrica, es decir, la cantidad exacta de aire para el combustible que se suministra al motor, en todos los modos de operación.
Este tipo de combustión se logra solo con motores que tengan sistemas de inyección, el cual tiene sensores en diferentes partes del motor y de acuerdo a la información que recopila, es la cantidad de combustible que inyecta para lograr la combustión ideal.
Crear laboratorios de control de emisiones
Los catalizadores automotrices se han ido perfeccionando en los últimos años. González Oropeza señaló que los que instalan las compañías automotrices a sus vehículos nuevos dan muy buen resultado, porque la cantidad de metales preciosos es mayor que en los catalizadores que se venden de recambio.
A nivel gubernamental, se creó el Programa Integral de Reducción de Emisiones Contaminantes (PIREC) impulsado por las autoridades capitalinas para sustituir convertidores catalíticos de automóviles con más de 15 años de antigüedad.
Al respecto, el universitario señaló que esos catalizadores por lo regular tienen menos metales preciosos y su funcionamiento no es tan bueno como el que viene de fábrica.
“Incluso, el mismo programa Hoy no circula tiene un defecto, entre otros más, pues impone cambiar el catalizador de un vehículo de acuerdo al número de años que tiene, sin saber si su funcionamiento aún es bueno y eso obliga al dueño del vehículo a cambiar su catalizador por otro de recambio y muy frecuentemente el catalizador original funciona mucho mejor que el de recambio. Por ello, debe medirse el nivel de los gases contaminantes para dictaminar si debe cambiarse”, puntualizó el investigador.
Agregó que para que exista un buen proceso de combustión deben existir varios factores como contar con sistemas de control de gases contaminantes, pero también tener combustibles de buena calidad. Además, deben establecerse otras estrategias para contribuir a mitigar el problema de la contaminación ambiental producida por el parque vehicular, entre ellas, normar los niveles de emisión de otros gases contaminantes, como los óxidos de azufre y el amoniaco.
Destacó que México no cuenta con laboratorios para la mediciones de gases, a pesar de tener este gran problema de contaminación, “y no es que tener muchos laboratorios resuelva el problema, pero sí sirven para establecer estrategias para combatirla.”
El doctor González Oropeza urgió sobre la necesidad de contar con al menos un laboratorio que permita realizar todas estas mediciones.
“Somos el tercer país productor de vehículos y el primero en Latinoamérica y no tenemos un laboratorio donde se estén probando los vehículos nuevos, además se está incrementando el problema, ya que están ingresando muchas motocicletas al país, sin ninguna restricción. Debemos revisar qué catalizadores se usan para las motos, porque ya están funcionando con sistema de inyección, no con carburador, algo que es muy agradable de saber, pero hay que normar esos aspectos”, concluyó.
Las variaciones de temperatura del motor de los automóviles y ciertos componentes nocivos de las gasolinas hacen necesario el tratamiento de los gases de escape por medio de un catalizador. Este dispositivo lleva unas pequeñas bolitas recubiertas de metal (paladio o platino) que actúan como sustancias catalizadoras. De esta forma, las reacciones químicas resultantes consiguen finalmente la emisión de residuos no tóxicos como anhídrido carbónico (CO2) y vapor de agua (Responsables no obstante del efecto invernadero).
Por ello, la incorporación de este tipo de mejoras puede contribuir a disminuir el problema de la contaminación. En este sentido, el Real Automóvil Club de España (RACE) destaca por ejemplo los avances producidos con el catalizador DeNOx, que añadido al catalizador normal de cualquier coche de gasolina, es capaz de retener los óxidos de nitrógeno (NOx). Según los fabricantes de automóviles, este dispositivo especial no requiere de mantenimiento y dura toda la vida del coche.
Las instituciones públicas son cada vez más conscientes de la necesidad de incentivar este tipo de tecnologías
Las instituciones públicas son cada vez más conscientes de la necesidad de incentivar este tipo de tecnologías y fomentar las ayudas a la compra de vehículos nuevos más ecológicos. Los catalizadores sólo son operativos si funcionan con gasolina sin plomo, porque de lo contrario las bolitas se recubren de este metal y dejan de funcionar correctamente. En España se prohibía la utilización de gasolina con plomo en 2001, tras aplicar la Directiva europea correspondiente, y se ponía en marcha el Plan Prever, vigente hasta finales de 2006, para subvencionar la sustitución de los coches antiguos.
Las instituciones públicas son cada vez más conscientes de la necesidad de incentivar este tipo de tecnologías y fomentar las ayudas a la compra de vehículos nuevos más ecológicos. Los catalizadores sólo son operativos si funcionan con gasolina sin plomo, porque de lo contrario las bolitas se recubren de este metal y dejan de funcionar correctamente. En España se prohibía la utilización de gasolina con plomo en 2001, tras aplicar la Directiva europea correspondiente, y se ponía en marcha el Plan Prever, vigente hasta finales de 2006, para subvencionar la sustitución de los coches antiguos.
Por otra parte, los responsables medioambientales comunitarios obligarán, a partir de 2009, el uso de combustibles de «azufre cero», que llevan menos de 10 miligramos de azufre por kilo. De esta manera, se mejorará la efectividad de los catalizadores y se reducirán las emisiones de gases de efecto invernadero, especialmente CO2, tanto de los coches nuevos como de los antiguos.
Asimismo, a principios de año el Ministerio de Medio Ambiente sugería una posible subida de los impuestos a los coches diesel y los todoterrenos, dos de los mayores causantes en la actualidad del aumento de las emisiones contaminantes, según los responsables ministeriales. Sin embargo, algunos expertos subrayan que los vehículos diesel casi no emiten monóxido de carbono y que, si bien es cierto que producen más partículas sólidas, hay filtros que las eliminan. En cualquier caso, habría que conseguir más bien, como en otros países, que se suministrara un gasóleo más limpio. En cuanto a los todoterrenos, recuerdan, no son los únicos vehículos pesados y de gran consumo que se pueden encontrar en el mercado.
A pesar de que el uso de los catalizadores se ha generalizado, así como la mejora de las prestaciones de los automóviles a favor del medio ambiente, los niveles de contaminación urbana se han incrementado en los últimos años. Un informe de la Agencia Europea del Medio Ambiente (AEMA) recalca que el aumento del consumo energético está neutralizando los avances positivos de la tecnología, por lo que propone la necesidad de sistemas de I+D que mejoren la eficiencia energética.
Según Ecologistas en Acción, esta aparente contradicción se ha debido al aumento del tráfico y del número de vehículos, por lo que consideran que más que avances técnicos hacen falta medidas estructurales, especialmente la reducción del uso de vehículos privados. Asimismo, añaden, los catalizadores tampoco son la panacea: Para funcionar a pleno rendimiento, necesitan un mínimo de distancia recorrida, algo que no se produce en la gran mayoría de los traslados urbanos. El colectivo ecologista también recuerda la escasa utilización de catalizadores trifásicos, más eficientes pero también más caros.
Nuevas tecnologías, biodiesel y ¿un Hummer ecológico?
La preocupación por el medio ambiente, el ahorro de costes y el cumplimiento de la norma europea están propiciando el desarrollo de diversas investigaciones. Por ejemplo, un equipo de científicos del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC trabaja en la regeneración de los catalizadores y el abaratamiento de los costes de producción del biodiesel.
En Estados Unidos, el apoyo a las nuevas tecnologías es enorme, en la creencia de que resultan fundamentales en la solución del problema de la contaminación. Por ello, no es de extrañar que General Motors (GM) anunciara recientemente el diseño del “Hummer O2”, que recicla buena parte del CO2 transformándolo en O2, gracias a unos paneles hechos a partir de algas. El Hummer, cada vez más de moda en EEUU, está considerado el todoterreno más contaminante del mundo por sus altos consumos y emisiones.
