Técnicas del automóvil motores

Para que las reacciones químicas necesarias para la eliminación de los contaminantes tengan lugar con la suficiente rapidez y efectividad, es imprescindible que los gases de escape entren en contacto con los metales preciosos que actúan como catalizadores, y permanezcan en contacto con ellos un tiempo suficiente para que las reacciones químicas se completen. Por esta causa se canaliza el gas a través de un sustrato cerámico o metálico (Fig. 17.19) con estructura de panal de abeja, formando conductos sumamente finos en los que se ubican los metales preciosos (ro- dio y platino). De esta forma, el gas es laminado y prácticamente todas sus moléculas entran en contacto con los metales preciosos. Sustrato cerámico l \, / Metales preciosos Sulfato Sustrato metálico Figura 17.19 En general, los convertidores catalíticos utilizan un sustrato de tipo cerámico (monolito cerámico de magnesio, aluminio y silicato) dadas sus altas prestaciones y fiabilidad, aunque en pequeños catalizadores se emplea el sustrato metálico, más resistente que el anterior a las altas temperaturas, aunque tiene el inconveniente de su elevado precio. El sustrato metálico lo consti­ tuye en muchos casos una fina lámina de acero inoxidable (de 0,01 mm) arrollada en espiral. El sustrato cerámico presenta una estructura de panal de abeja formada por pequeñas canale­ tas cuadradas (aproximadamente 70 de ellas por cm^), que han sido recubiertas con un producto de óxido de aluminio, llamado “washcoat”, en donde se han incorporado los metales nobles platino o paladio y rodio (entre 1 y 7,5 g, dependiendo de las dimensiones del sustrato). Con esta estructura de panal de abeja se consigue una gran superficie catalizadora, que en un conver­ tidor catalítico promedio supone una superficie total correspondiente a dos campos de fiítbol. El washcoat permite una mejor adhesión de los metales preciosos al sustrato. El monolito cerámico se aloja en la carcasa metálica rodeado por un elemento intermedio llamado manta expandible, cuya función es la de fijar firmemente el monolito a la carcasa, al tiempo que absorbe las diferencias de dilatación entre estos dos elementos, de los cuales, el ace­ ro se dilata con el aumento de temperatura, mientras que la cerámica no sufre prácticamente ninguna variación dimensional. La manta expandible presenta una gran capacidad de aumentar su espesor con la temperatura, absorbiendo sin dificultad las diferencias de dilatación entre el acero y la cerámica, a tiempo que realiza una función de aislante térmico, manteniendo el mo­ nolito a una temperatura mayor, con la que se mejora la eficacia del catalizador. La carcasa metálica del convertidor catalítico se fabrica de acero inoxidable con el fin de lo­ grar la mayor vida útil, asegurando unas buenas características mecánicas a alta temperatura y elevada resistencia a la corrosión. En su superficie dispone unas nervaduras que dan rigidez al conjunto y evitan deformaciones no deseadas. Las aberturas de admisión y expulsión tienen forma de cono para facilitar la distribución del gas en el monolito cerámico. En algunos casos se disponen en la superficie externa de la carcasa unas protecciones anticalóricas que protegen los elementos próximos del vehículo y externos. Existen también catalizadores de flujo radial (Fig. 17.20, izquierda), en los cuales los gases son desviados desde la entrada al catalizador, a través de un paquete de plaquetas superpuestas recubiertas con metales nobles, donde tiene lugar la acción catalizadora y la transformación de los gases de escape. La ventaja principal que aporta este sistema es que la superficie de difusión