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Cómo funciona un catalizador en un coche para reducir las emisiones contaminantes

Cómo funciona un catalizador en un coche para reducir las emisiones contaminantes
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Las normativas anticontaminación cada vez son más severas y prácticamente todas las marcas están optando por la electrificación de sus mecánicas para superar los límites de emisiones. Antes de que llegasen los coches híbridos, eléctricos, microhíbridos o de gas ya había formas de controlar las emisiones y que ahora incluso aquellos motores térmicos más eficientes siguen utilizando.

Estamos hablando de los convertidores catalíticos, un sistema que prácticamente todos los coches modernos equipan para controlar las emisiones de los motores de combustión interna y que hoy vamos a explicar cómo funcionan.

Catalizadores: los mismos elementos químicos pero reorganizados

En los motores de combustión los gases de escape resultantes de la explosión de la mezcla en las cámaras de combustión no sale sin más al exterior. Estos gases se canalizan a través de los colectores de escape y pasan por una serie de fases. Resumidas de forma sencilla: primero se unen los gases de cada cilindro en un único colector, en segundo lugar se reorganizan molecularmente a través de un catalizador, pasan a través de un resonador y por último se mitigan las ondas sonoras producidas con cada explosión en un silencioso.

Los convertidores catalíticos ya son una pieza indispensable de las líneas de escape tanto en los motores diésel como en los de gasolina y su ubicación suele estar lo más próxima posible al motor para favorecer una de las claves de su funcionamiento: la temperatura. Pero no hagamos spoiler.

Al catalizador lo podríamos definir visualmente como una petaca incrustada en la línea de escape. En su interior se encuentra un bloque de material cerámico que está atravesado por microconductos revestidos por materiales nobles como el Paladio, el Platino o el Rodio. Esta configuración está pensada para que se maximice la superficie de contacto del gas con el material catalizador y conseguir una mayor eficiencia.

Estos materiales al ser calentados por los gases de escape a alta temperatura procedentes del motos se ponen al rojo vivo y empiezan a obrar su magia química. Las partículas de hidrocarburos (HC) no quemados, óxido de nitrógeno (NOx) y el monóxido de carbono (CO) procedentes de la combustión son captadas y comienzan a reaccionar.

El primer paso es que las partículas de NOx se disocien por parejas en nitrógeno (N₂) y oxígeno (O₂) a temperaturas por encima de 500ºC. En segundo lugar el nitrógeno (N₂), el monóxido de carbono (CO), los hidrocarburos (HC) y el oxígeno (O₂) vuelven a reaccionar: monóxido de carbono y oxígeno se convierten en dióxido de carbono (CO₂, menos tóxico) al tiempo que los hidrocarburos y el oxígeno se asocian en vapores de agua (H₂O) y más dióxido de carbono (CO₂).

2NO → N₂ + O₂ 2CO + O₂ → CO₂ HC + O₂ → H₂O + CO₂

En definitiva, después de pasar por el catalizador y si la reacción química ha hecho bien su trabajo, los gases de escape resultantes se agrupan en nitrógeno (inocuo, lo respiramos habitualmente), inofensivo vapor de agua y dióxido de carbono (CO₂).

Para el correcto funcionamiento de los catalizadores es necesario que alcancen su temperatura óptima de funcionamiento, así que es necesario no conducir siempre a punta de gas y bajas revoluciones o el bloque cerámico puede acabar resintiéndose. Hay que apuntar también que para que los catalizadores funcionen bien la proporción de aire y combustible debe ser próxima a la estequiométrica.

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