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1 Catalizador y accesorios opcionales Pantalla Térmica Superior Catalizador Pantalla Térmica Inferior Componentes principales de la cámara del catalizador Concha superior (Chapa acero inoxidable) Banda de protección flexible Concha inferior (Chapa acero inoxidable) Monolitos de Cerámica Constitución del catalizador de tipo cerámico Soporte cerámico refractario de silicato de Aluminio y Magnesio Lecho rugoso para aumentar la superficie de exposición a los gases de óxido de Aluminio (Corindón) Metales activos (Platino, Rodio, Paladio) Sección útil de paso de gases 70 % sección total Temperatura de reblandecimiento ~1000oC ~ 1 mm ~ 0,1 mm ~70 celdas/cm2

2 Combustión en motores de explosión Combustible = Gasolina formada por Hidrocarburos (HC) Comburente = Oxígeno (O2) El O2 procede del aire atmosférico (en volumen 21% de O2 y 79 % de N2) * Combustión ideal con mezcla estequiométrica * Combustión real Gasolina Aire Anhídrido Carbónico (CO2) Nitrógeno (N2) Oxígeno (O2) Monóxido de Carbono (CO) Hidrocarburos (HC) Eliminados con catalizador Óxidos de Nitrógeno (NOx) Carbonilla Anhídrido Sulfuroso (SO2) Oxidantes Sales de Plomo } Eliminados de la gasolina

3 Compresión/Encendido/Quemado Agua (H2O) Gasolina (1Kg) Aire (14,7Kg) Anhídrido Carbónico (CO2) Compresión/Encendido/Quemado Agua (H2O) Nitrógeno (N2) Los gases emitidos por un motor de combustión interna de gasolina son, principalmente, de dos tipos: inofensivos y contaminantes. Los primeros están formados, fundamentalmente, por Nitrógeno, Oxígeno, Dióxido de Carbono, vapor de agua e Hidrógeno. Los segundos o contaminantes están formados, fundamentalmente, por el Monóxido de Carbono, Hidrocarburos, Óxidos de Nitrógeno y Plomo.El Nitrógeno es un gas inerte que se encuentra presente en el aire que respiramos en una concentración del 79%. Debido a las altas temperaturas existentes en el motor, el Nitrógeno se oxida formando pequeñas cantidades de Óxidos de Nitrógeno, aunque sea un gas inerte a temperatura ambiente. El Oxígeno es uno de los elementos indispensables para la combustión y se encuentra presente en el aire en una concentración del 21%. Si su mezcla es demasiado rica o demasiado pobre, el Oxígeno no podrá oxidar todos los enlaces de Hidrocarburos y será expulsado con el resto de los gases de escape. El vapor de agua se produce como consecuencia de la combustión, mediante la oxidación del Hidrógeno, y se libera junto con los gases de escape. El Dióxido de Carbono producido por la combustión completa del Carbono no resulta nocivo para los seres vivos y constituye una fuente de alimentación para las plantas verdes, gracias a la fotosíntesis. Se produce como consecuencia lógica de la combustión, es decir, cuanto mayor es su concentración, mejor es la combustión. Sin embargo, un incremento desmesurado de la concentración de Dióxido de Carbono en la atmósfera puede producir variaciones climáticas a gran escala (el llamado efecto invernadero). El Monóxido de Carbono, en concentraciones altas y tiempos largos de exposición puede provocar en la sangre la transformación irreversible de la Hemoglobina, molécula encargada de transportar el oxígeno desde los pulmones a las células del organismo, en Carboxihemoglobina, incapaz de cumplir esa función. Por eso, concentraciones superiores de CO al 0,3 % en volumen resultan mortales. La falta de oxígeno en la combustión hace que ésta no se produzca completamente y se forme Monóxido de Carbono en lugar de Dióxido de Carbono. En un vehículo, la aparición de mayores concentraciones en el escape de CO indican la existencia de una mezcla inicial rica o falta de oxígeno.

4 Tipos de gases producidos en la combustión y sus consecuencias Contaminantes Inofensivos Los Hidrocarburos, dependiendo de su estructura molecular, presentan diferentes efectos nocivos. El Benceno, por ejemplo, es venenoso por sí mismo, y la exposición a este gas provoca irritaciones de piel, ojos y conductos respiratorios; si el nivel es muy alto, provocará depresiones, mareos, dolores de cabeza y náuseas. El Benceno es uno de los múltiples 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 simultánea de Hidrocarburos, Óxidos de Nitrógeno, rayos ultravioleta y la estratificación atmosférica conduce a la formación del humo foto químico, de consecuencias muy graves para la salud de los seres vivos. Los Óxidos de Nitrógeno no sólo irritan la mucosa sino que en combinación con los Hidrocarburos contenidos en el humo y con la humedad del aire producen Ácidos Nitrosos, que posteriormente caen sobre la tierra en forma de lluvia ácida y contaminan grandes áreas, algunas veces situadas a cientos de kilómetros del lugar de origen de la contaminación. El Plomo es el metal más peligroso contenido en los aditivos del combustible Inhalado puede provocar la formación de coágulos o trombos en la sangre, de gravísimas consecuencias patológicas. Se encuentra presente en las gasolinas en forma de Tetra-etilo de Plomo y se utiliza en su producción para elevar su índice de octano y, también, en motorizaciones antiguas como lubricante de los asientos de válvulas. En las gasolinas sin Plomo se ha sustituido este metal por otros componentes menos contaminantes que también proporcionan un alto índice de octano. Coeficiente Lambda y características de mezcla = Peso real de aire consumido por Kg de gasolina Peso teórico de aire que se debería consumir por Kg. de gasolina X

5 14,7 = X Aire Mezcla Casos según mezcla real (x) <14,7 =14,7 >14,7 Defecto Equilibrio Exceso Rica Estequiométrica Pobre <1 =1 >1 % Mezcla Consecuencias <0,75 0,75 0,85 0,85 0,95 El motor se ahoga y la mezcla no inflama por lo que el motor deja de funcionar Mezcla demasiado rica, que en uso instantáneo, proporciona incrementos de potencia Potencia máxima en régimen contínuo (pendiente, adelantamientos, etc.) Rica Normal Pobre 0,95 1,05 1,05 1,15 1,15 1,30 >1,30 Conducción normal (regímenes de crucero) Mínimo consumo con ligera pérdida de potencia Disminución considerable de potencia con aumento de consumo por pérdida de rendimiento El motor no funciona, no se propaga la llama Potencia y consumo en función de Lambda para un motor genérico

6 POTENCIA CV Mezcla rica Mezcla pobre LAMBDA CONSUMO gr/cvh Emisión gases en función de Lambda para un motor genérico antes del Catalizador NOx CO2 CO HC O2 PPM Mezcla rica Mezcla pobre LAMBDA V(%) Emisiones CO (Gasolina parcialmente quemada) antes y después del catalizador 8 2

7 4 6 0 DESPUES ANTES Volumen % Mezcla pobre LAMBDA Mezcla rica Emisiones HC (Gasolina sin quemar) antes y después del catalizador ANTES PPM DESPUES Mezcla pobre LAMBDA Mezcla rica Emisiones de NOx (Oxido de Nitrógeno) antes y después del catalizador ANTES

8 PPM DESPUES Mezcla pobre LAMBDA Mezcla rica

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