Conversor catalítico

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Um Conversor Catalítico é um dispositivo usado para reduzir a toxicidade das emissões dos gases de escape de um motor de combustão interna. Introduzido nos Estados Unidos da América a partir de 1975 de forma a que fosse comprida a Legislação exigida pela EPA sobre emissões de gases nocivos.^[1]

Índice 1 Importância 2 Funcionamento 2.1 Estágios de conversão 3 Avarias 4 Referências 5 Ligações externas

[editar] Importância

O conversor catalítico é utilizado por causa dos gases dos escapes que são constituídos por três componentes:

• Monóxido de carbono (CO), da combustão parcial dos hidrocarbonetos;
• Compostos orgânicos voláteis (VOC), da reação parcial dos hidrocarbonetos;
• Monóxido de nitrogênio, NO, provenientes das reações entre azoto atmosférico e o oxigênio.

Os conversores catalíticos são a opção mais comum para o controle das emissões dos motores a gasolina, uma vez que são muito eficazes na redução das emissões de hidrocarbonetos (HC) e monóxido de carbono (CO), que poderão ser convertidas em mais de 80 e 90% respectivamente.

Reduzem ainda a emissão de partículas em 10-50% devido à eliminação dos componentes orgânicos das partículas do gasolina. Também convertem grande parte dos NO_x em N₂.

Contrariamente aos sistemas de ventilação, os catalisadores utilizados no controle de emissões reduzem os seus efeitos diretamente na fonte, minimizando a exposição do usuário à inalação dos gases tóxicos.

Um exemplo cotidiano causador de tantos efeitos negativos para a saúde humana são as chamadas emissões poluentes atmosféricas que degradam a qualidade do ar em grandes cidades e em cidades industriais. Problemas ambientais relacionados com este assunto envolvem uma série de tópicos, como a chuva ácida e o aquecimento global do planeta. A química relacionado com os poluentes atmosféricos está ligada directamente a emissão de SO_x, NO_x, CO, CO₂, e O₃. Neste sentido, o uso de conversores catalíticos é um exemplo corrente de uma solução já implantada para o controle de emissões poluentes provenientes da queima de combustíveis fósseis.

[editar] Funcionamento

Um catalisador de três vias opera num circuito fechado que inclui uma catálise redutora, uma catálise oxidante e um sensor de oxigénio para regular a entrada de ar/combustível no motor: o catalisador pode, simultaneamente, oxidar o monóxido de carbono, CO, e os hidrocarbonetos (HC) a dióxido de carbono, e água, enquanto reduz os óxidos de azoto, a azoto (N₂).

[editar] Estágios de conversão

• A catálise redutora é o primeiro estágio do conversor catalítico constituído por 2 rolimãs: usa a platina e o ródio para reduzir as emissões de NO.

Quando moléculas de NO ou de NO₂ entram em contacto com o catalisador, este quebra as ligações dos átomos de azoto nas moléculas, absorvendo-os na sua superfície e deixando livre os átomos de oxigénio para formarem O₂.

Por exemplo: 2 NO (g)--» N₂ (g) +O₂ (g) ou 2 NO₂ (g)--» N₂ (g)+2 O₂ (g)

• A catálise oxidante é o segundo estágio do conversor catalítico: oxida os hidrocarbonetos que não sofreram combustão e o monóxido de carbono através da passagem num leito catalisador de platina e paládio.

Por exemplo: 2 CO (g) + O₂ (g) --» 2 CO₂ (g)

• O terceiro estágio é um sistema de controlo que monitoriza os gases de saída e usa a informação para controlar o sistema de injecção de combustível: um sensor de oxigénio montado na corrente gasosa entre o motor e o conversor indica ao motor qual a quantidade de oxigénio, através da relação ar/combustível, que vai permitir trabalhar numa relação próxima da relação estequiométrica.

[editar] Avarias

A Contaminação de um Conversor Catalítico acontece quando este é exposto a emissões com substâncias contaminantes que cobrem as superfícies de trabalho, não Permitindo o contacto e tratamento dos gases de escape. Um dos contaminantes mais comuns é o chumbo(Pb), devido a isso os veículos equipados com Conversores catalíticos apenas usam gasolina sem chumbo. O combustível contem pequenas quantidades de enxofre(S) que limita a capacidade de armazenamento de oxigénio do conversor de três vias, logo diminui a capacidade de reduzir a toxicidade dos gases de escape, embora novos parâmetros de qualidade exigidos pela Agência Europeia do Ambiente com a Directiva 98/70/EC^[2] vai permitir diminuir o seu efeito. Outros contaminantes comuns incluem magnésio (principalmente devido ao aditivo MMT^[3]), silício (devido a fugas do liquido de arrefecimento para a camera de combustão,^[4] fósforo(P), Zinco(Zn) e Cálcio(Ca). Estes três últimos contaminantes são devidos a impurezas nos lubrificantes dos motores, embora actualmente a contaminação por fósforo esteja a diminuir devido à diminuição da percentagem permitida de ZDDP nos lubrificantes.^[5][6]

Referências

[editar] Ligações externas

• Animação
• http://ect.jmcatalysts.com/technologies.htm
• http://www.autoshop101.com/forms/h64.pdf
• http://www.aa1car.com/library/converter.htm
• http://www.experiencefestival.com/a/Catalytic_converter_-_Technical_details/id/796102
• http://www.patentstorm.us/patents/6810660-description.html System for minimizing the impact of poisoning of automotive exhaust aftertreatment systems
• http://herkules.oulu.fi/isbn9514269543/html/x546.html Deactivation Correlations