INYECCION ELECTRONICA A GASOLINA II CONVERTIDOR CATALITICO

CENTRO ESCOLAR DIESEL Y GASOLINA

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INYECCION ELECTRONICA A GASOLINA II

CONVERTIDOR CATALITICO

CATEDRATICO JUAN CARLOS CABRERA HUERTA

• JOSE JUAN SANTOS ROMAN………..................IF-008
• CORNELIO ROSAS AREVALO……………………… IF-030
• MELESIO SANCHEZ REYES…………………………. IF-116
• ESAU ROJAS RUIZ……………………………………… IF-204
• EDUARDO NEFTALI VASQUEZ GOMEZ………. IF-237
• LEOBARDO SEBASTIAN LORENZO COETO…. IF-286

• Objetivo del convertidor catalítico

El catalizador tiene como objetivo disminuir los elementos polucionantes contenidos en los gases de escape de un vehículo mediante la técnica de la catálisis. Se trata de un dispositivo instalado en el tubo de escape, cerca del motor, a 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.

• Tipos de gases producidos en la combustión y sus consecuencias

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, oxigeno, dióxido de carbono, vapor de agua e hidrogeno. Los segundos o contaminantes están formados, fundamentalmente, por el monóxido de carbono, hidrocarburos, óxidos de nitrógeno y plomo.

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• Que es el convertidor catalítico         

CATALIZAR: significa la aceleración de una reacción química.

CONVERTIDOR: significa transmutar un tipo de gas (HC, O2) a otra sustancia  (H2O).

Por lo consecuente el convertidor catalítico se refiere a la aceleración de las reacciones químicas de conversión.

El convertidor catalítico es un elemento, contiene elementos nobles metálicos como platino (PT) y paladio (PD), que permite la función de oxidación y rodio (RH) que interviene en la reducción. También contiene metales de transición como son (vanadio, hierro, níquel, cobalto y zinc). Para que estos elementos actúen como catalizadores se requiere que tomen la forma de pequeñísimas partículas (con menos de una millonésima de centímetro de diámetro), llamadas cristalitos, las cuales se depositan sobre un soporte, como el óxido de aluminio

• VANADIO: es un metal dúctil blando y poco abundante se encuentra en distintos minerales y se emplea en algunas alecciones de aceros. El pentoxido de vanadio se utiliza como catalizador para la producción de ácido sulfúrico  

• HIERRO: hierro o fierro es un metal maleable de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas, es ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica.
• NIQUEL: un 87% de las hidrogenasas contienen níquel especialmente en aquellas cuya función es oxidar el hidrogeno. El níquel sufre cambios en su estado de oxidación lo que indica que el núcleo del níquel es la parte activa del enzima. El níquel está también presente en la enzima metil con reductasa y en bacterias metano   génicas.
• COBALTO: el cobalto es un metal ferromagnético
•  CINC: es un metal o mineral que presenta cierto parecido  con el magnesio y el cadmio de su grupo por la singulares propiedades   físicas y químicas de este (contracción lantánida y potentes afectos relativistas sobres orbitales de en lace.
• RODIO: se emplea como catalizador en algunas aleaciones de platino es un metal dúctil de colar blanco plateado. No  se disuelve en ácidos , ni siquiera en aguas regia ,anqué finamente dividido se puede disolver en esta ,y también en ácido sulfúrico concentrado y caliente

• Fue inventado por  EUGENE HOURDRY ingeniero mecánico  francés experto en actualización en refinería de petróleo que vivía en USA

• Como funcionan  conjuntamente los  minerales y condiciones de operación del convertidor catalítico.

       Para ello hace participar a los siguientes parámetros:

• La concentración de los compuestos que reaccionan. si esta aumenta existe mayor probabilidad de que sus moléculas se encuentren  y  reaccionen. Por lo mismo el   catalizador  mantiene por cierto tiempo al reducir su velocidad de salida reteniéndolos dentro del catalizador gracias a su diseño

• La temperatura, por lo general el calentamiento aumenta la velocidad de reacción. por lo consiguiente un arranque en frio la ECM manda una mezcla rica para poder calentar el catalizador y así poder alcanzar la temperatura optima de funcionamiento (400-700 °C).

• El tamaño de las partículas, si algún reactivo es un sólido conviene molerlo finamente. Por eso en su interior el TWC contiene un soporte cerámico o monolito de forma oval o cilíndrica con una estructura de múltiples celdilla en forma de panal, con una densidad de estas de aproximadamente de 400 celdilla por pulgada cuadrada. Su superficie se encuentra impregnada con una resina que contiene los  elementos nobles  metálicos.
• Catalizadores. Son sustancias que aceleran la reacción, pero que quedan intactas al final de la misma. Estos son, los elementos metálicos nobles y transitorios

• Tipos de catalizadores

• Catalizador oxidante: En muchos libros se le denomina también catalizador de "dos vías" por qué trata dos gases. Es el catalizador más sencillo y barato,. Dispone de un solo soporte cerámico que permite la oxidación del monóxido de carbono (CO) y de los hidrocarburos (HC).
  En la figura se ve un catalizador oxidante utilizado en un motor turbodiésel con gestión electrónica. El óxido de nitrógeno (Nox) no se ve afectado por este tipo de catalizadores de ello se encarga el sistema EGR.

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Las prestaciones de estos tipos de catalizadores sobre los gases de escape son difícilmente controlables. Se utilizan principalmente en motores Diésel. Las temperaturas máximas de los gases de escape en los motores diésel no permiten que se funda el monolito cerámico (1) (contrariamente a los motores de gasolina).

Estos catalizadores están constituidos:

• De un monolito cerámico (1) en forma de nido de abeja. Sobre las paredes de este panel se deposita la sustancia que contiene metales preciosos (esencialmente platino).
• De una malla metálica (2) que permite la sujeción del monolito en su coquilla.
• De una envoltura (3) que incluye los conos de entrada y salida que permiten optimizar la repartición del flujo de los gases de escape.

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• Catalizador de dos vías: Llamado también catalizador de tres vías de "bucle abierto". Solamente existe en vehículos de fabricación americana. También llamados de "doble efecto", o de "doble cuerpo", son en realidad un doble catalizador con toma intermedia de aire. El primer cuerpo actúa sobre los gases ricos de escape, reduciendo el óxido de nitrógeno (Nox), mientras el segundo lo hace sobre los gases empobrecidos gracias a la toma intermedia de aire, reduciendo el monóxido de carbono (CO) y los hidrocarburos (HC). Precisa una mezcla rica o estequiometria para funcionar.

El catalizador con toma intermedia de aire, tiene dos modos de funcionamiento.

• Cuando el motor esta frío: la alimentación del mismo se hace con una mezcla rica de combustible. Los gases de escape son entonces ricos en gasolina no quemada o parcialmente quemada (HC y CO). En esta condición la válvula envía aire al colector de escape para ayudar a completar la combustión de estos contaminantes. El oxigeno del aire adicional contribuye a que el HC se convierta en H2O y CO2. De esta manera evita que el convertidor catalítico se sobrecargue.
• Cuando el motor se calienta: el interruptor de vacío es sensible a la temperatura del refrigerante motor y cierra el paso del vacío a la válvula de control de aire. En consecuencia se inyecta aire en la toma intermedia del catalizador para reducir los monóxidos de carbono (CO) y los hidrocarburos (HC).

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• Catalizador de tres vías: Tambien llamado de "bucle cerrado". Son los mas complejos, sofisticados y caros (siendo en la actualidad los mas usados), y su evolución tecnológica a desbancado a los catalizadores llamados de doble cuerpo en los que la oxidación de los gases contaminantes era incompleta. Los catalizadores de este tipo se llaman de "tres vías", porque en ellos se reducen simultáneamente los tres elementos nocivos mas importantes: monóxido de carbono (CO), hidrocarburos (HC) y oxido de nitrógeno (Nox).
  Su mayor eficacia depende de la mezcla de los gases de admisión. Para que funcione perfectamente los catalizadores de tres vias, es preciso que la mezcla aire-gasolina tenga la adecuada composición que se acerque lo mas posible a la relación estequeometrica (un kilo de gasolina por 14,7 Kg de aire).
  Es, por tanto. necesario un dispositivo que controle la composición de la mezcla. Este dispositivo es la "sonda lambda", que efectúa correcciones constantes sobre la mezcla inicial de aire y combustible, según el valor de cantidad de oxigeno que hay en los gases de escape antes de pasar por el catalizador.

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• FALLAS QUE OCACIONA EL CONVERTIDOR CATALITICO

Principales problemas del catalizador

Su Catalizador no debería haber fallado. Si ha ocurrido, probablemente su vehículo tiene un problema.[pic 8]

• Si solo sustituye el catalizador no solucionara el problema. Si su catalizador necesita ser cambiado, uno de los siguientes problemas ha contribuido a su falla.

1. Necesidad de puesta a punto del motor

• Varios problemas pueden ocurrirle a un catalizador como consecuencia de un motor que no está a punto. Cuando un motor funciona fuera de sus correctas especificaciones, un desgaste y daño innecesario puede causarse al catalizador así como al propio motor. El daño es a menudo el resultado de una incorrecta mezcla de aire / gasolina, un incorrecto retraso o avance de la ignición, un retraso en la chispa de la bujía… etc. Cualquiera de estas fallas puede originar el desperfecto del catalizador.

2. Gasolina sin quemar está llegando al catalizador

• La gasolina, que proporciona la energía, ha de quemarse únicamente en la cámara de combustible. Cualquier gasolina que salga de tal cámara sin haberse quemado, entrará en el sistema de escape y podrá encenderse por la temperatura existente dentro del catalizador. Esto puede sobrecalentarlo y causar su fusión. Posibles causas son: la incorrecta mezcla, incorrecto retraso o avance de la ignición, defecto en las bujías, sensor de oxigeno defectuoso, inyector defectuoso, válvula de control defectuosa…. Etc.

3. Aceite o anticongelante está llegando al catalizador

• El aceite o anticongelante entrando en el sistema de escape puede obstruir el paso por el catalizador al crear carbonilla que impregna sus paredes cerámicas. Estos depósitos de carbonilla crean dos problemas: Primero, impiden que el catalizador actúe sobre el flujo de gases y segundo, al obstruir los poros de la cerámica se crea un aumento de la contrapresión  e incluso un retorno de calor y gases al motor. El motor, en ese caso, puede estar recibiendo gases de escape dentro de la cámara de combustión reduciendo el rendimiento del siguiente ciclo-motor. El resultado es una clara pérdida de potencia y un sobrecalentamiento de los componentes del motor. Las posibles causas son: segmentos desgastados, asientos de válvulas desgastados, juntas defectuosas, componentes del motor dañados… etc.

4. Bujías o sus cables dañados

• Bujías que no dan chispa o que la dan defectuosa, causan que gasolina sin quemar entre en el sistema de escape. Tal gasolina se enciende dentro del catalizador por su alta temperatura y origina la fusión total o parcial de la cerámica. Las bujías y cables deben ser controlados regularmente y sustituidos si se detecta cualquiera daño o desgaste.

5. Sensor de oxigeno dañado

• Un fallo en el sensor da una lectura incorrecta de los gases de escape, ocasionando sus órdenes a la unidad de control el que se genere una mezcla muy rica, pudiendo fundirse la cerámica; o muy pobre y el vehículo no pasara la Inspección Técnica ya que los hidrocarburos no se trasformarán en elementos inocuos a su paso por el catalizador.

6. Roturas de soporte o golpes en el catalizador

• La cerámica de un catalizador está hecha de un frágil, ligero y muy delgado material. Está protegida por una densa banda aislante que mantiene a la cerámica fija en su lugar y la protege de daños. Sin embargo, golpes contundentes o soportes rotos o con mala fijación en el sistema de escape pueden originar la fractura de la cerámica. Una vez fracturada, la cerámica se va soltando, interrumpiendo el paso de los gases y generando una mayor contrapresión que aumenta la temperatura del motor y reduce la potencia. En algunos casos los trozos de cerámica pueden llegar a desmenuzarse, siendo posteriormente arrastrados por los gases y vaciando el catalizador.

• PRUEVAS Y  PASO A SEGUIR PARA LLEGAR AUN RESULTADO   DE LA PRÁCTICA DEL CATALIZADOR.

• Para realizar el trabajo se tuvo que escanear primero la unidad para comprobar que el convertidor catalítico estuviera funcionando correctamente.
• Se revisó todo el tubo de escape que no tuviera fisuras.
• Re reviso el convertidor catalítico para ver que no estuviera picado. comprobando que todos los componentes estén en perfectas condiciones de trabajo , se prosiguió a llevar la unida a PRE-VERIFICACION :

• La unidad que trabajamos contaba con 2 catalizadores  

CENTRO DE PRE-VERIFICACION; 9962

MARCA: FORD

AÑO MODELO: 1998

MOTOR: V8 250 4.6 LITROS

PLACAS: XA54011

• TABLA DE EMISIONES REGISTRADA CON CONVERTIDOR CATALITICO;

Se cortar los catalizadores para poder hacer la comparativa

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