Catalizadores

CAC Profesorado de la Enseñanza Técnica Profesional

Materia: Química.

Comisión: 1

Tema: Catalizadores para el tratamiento de gases de escape.

Autores: Marcelo Charles, Omar Troncoso.

Profesor: María Silvina Cancian.

Año: 2012

PITULO C
C
CATALIZADORES UTILIZADOS PARA EL TRATAMIENTO DE
GASES DE ESCAPE
Finalidad del Catalizador.

El convertidor catalítico es undispositivo de post-tratamiento para los gases de escape con el objeto de tomar gases de poca estabilidad molecular (dañinos para
él cuerpo humano y el medio ambiente) para convertirlos en productos de alta
estabilidad molecular y con casi nula reactividad en condiciones normales de presión y temperatura.

Funcionamiento del Catalizador.

El funcionamiento de los catalizadores se basa en dosreacciones químicas, que son la oxidación y la reducción. “Las reacciones de oxidación se catalizan por
medio de platino paladio y la acción reductora mediante el rodio”. Antes de salir a la atmósfera los gases de escape atraviesan un catalizador, donde son depurados los contaminantes mediante un proceso de reacción químico y se convierten en
sustancias inocuas presentes en la atmósfera tales comoNitrógeno, Agua y Dióxido de Carbono. Los gases de escape son forzados a pasar al interior en un flujo turbulento, ya que de esta manera se consigue un mejor contacto entre el gas y el catalizador, mejorando de esta manera las condiciones para una transferencia de masa y elevar la eficiencia de conversión. En la figura 1 se indica un catalizador, con su entrada de gases de escape y la salida de gasestratados.
El catalizador se monta en el tubo de escape, inmediatamente después del
colector de escape, ya que ahí los gases mantienen una temperatura elevada. Esta energía calorífica pasa al catalizador y eleva su propia temperatura, circunstancia indispensable para que este dispositivo tenga un óptimo rendimiento, que se alcanza entre los 400 y 700 grados centígrados.

Figura 1 Esquema deentrada y salida de gases en el catalizador

Tipos de Catalizadores y Reacciones Químicas
A medida que los gases de escape pasan por el catalizador, reaccionan con el
recubrimiento de metales preciosos y se transforman en gases inertes como agua, Nitrógeno y Bióxido de Carbono, menos perjudiciales a la salud. A continuación se detalla los tipos de catalizadores que se aplican para el tratamientode los gases de escape.

El Catalizador de Oxidación para motores a diesel (DOC)
La oxidación catalítica consiste en agregar o adicionar oxígeno a componentes de los gases de escape. El catalizador de oxidación para motores a diesel (DOC Diesel Oxidation Catalyst por sus siglas en ingles) es eficaz convirtiendo monóxido de carbono (CO), hidrocarburos (HC), los compuestos orgánicos volátiles(VOC), formaldehído (HC2O), Hidrocarburos aromáticos policiclicos (PAHS). A continuación se indica la reacción química por oxidación:
Monóxido de Carbono CO + ½ O2 CO2
Hidrocarburos CmHn + (m + n/4) O2 m CO2 + n/2 H2O
Aldehídos CmHnO + (m + n/4 - 0.5) O2 m CO2 + n/2 H2O
Hidrogeno H2 + ½ O2 H2O

A continuación se indica la eficacia de conversión de este tipo de catalizadores:

NOx | CO | HC| VOC | CH2O | PAHs |
Nada | 70-99% | 40-90% | 60-99% | 60-99% | 60-99% |

Catalizadores de tres – vías
La reducción catalítica consiste en extraer el oxígeno de ciertos gases de escape, en particular de los óxidos nitrosos. El catalizador del tres-vías figura 2, se usa para la conversión simultánea de óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de
carbono (CO), hidrocarburos (HC), formaldehído(CH2O) e Hidrocarburos
aromáticos policiclicos (PAHS). El catalizador del tres-vías es eficaz en una gran
variedad de aplicaciones de motores y combustibles, (incluyendo gas natural,
propano y gasolina). Un sistema cerrado (closed loop) de aire/combustible se
requiere para que el catalizador del tres-vías trabaje eficazmente.

Figura 2 Esquema del catalizador de tres vías

Reacción...