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Catalisador

Como funciona o catalisador?

Apesar de saber que a função do catalisador automotivo é converter componentes nocivos dos gases de escapamento em componentes inofensivos, poucas pessoas sabem como isso acontece. Entendendo melhor como este componente opera e atua conjuntamente com o motor, acreditamos que você passará a dar mais importância quando precisar realizar algum tipo de manutenção nele.

O catalisador é desenvolvido para trabalhar em sintonia com o sistema de alimentação de combustível dos automóveis, que em bom funcionamento são capazes de converter cerca de 98% dos gases poluentes e nocivos.

Os catalisadores são itens de série nos carros americanos desde meados dos anos 70. No Brasil, passaram a equipar alguns modelos somente a partir de 1992 e tornou-se equipamento obrigatório em todos os veículos a partir de 1997. O catalisador também impulsionou a utilização da gasolina sem chumbo, pois este componente contaminaria o agente catalisador, podendo inutilizar e até entupir esta peça.

Se o combustível utilizado no seu carro for de qualidade, o catalisador poderá ter o mesmo tempo de vida útil do próprio carro e dificilmente apresentará problemas de entupimentos parciais ou totais durante toda sua vida.

Usar um catalisador falso ou com defeito pode causar diversos problemas ao veículo, como a desregulagem do sistema de injeção eletrônica, alteração da contrapressão do sistema de escapamento, aumento do consumo de combustível e a perda do rendimento do motor. Em um carro de passageiros comum, o catalisador, que tem a forma semelhante à de um silenciador, fica entre o motor e o silenciador, na parte de baixo do carro, geralmente abaixo do banco do passageiro.

Talvez você até já tenha sentido seu calor através do assoalho em uma viagem longa.

O interior do catalisador é como uma colméia com passagens ou pequenas contas de cerâmica revestidas com metais catalisadores. Uma reação química ocorre para que os poluentes não sejam tão nocivos. Há muitas passagens para os gases queimados fluírem, permitindo assim o máximo de área de superfície para os gases quentes passarem.

Catalisador

Basicamente, para veículos com motorer de ciclo Otto (álcool, gnv e/ou gasolina),  existem dois tipos de catalisadores:

catalisadores de oxidação: metais como paládio (Pd) e platina (Pt) em quantidades bem pequenas (para manter o catalisador com preço baixo) convertem os hidrocarbonetos da gasolina não queimada e o monóxido de carbono em dióxido de carbono e água.

catalisadores de redução: metais como paládio (Pd) e ródio (Rh), também em quantidades bem pequenas, convertem o óxido de nitrogênio em nitrogênio e oxigênio. O óxido de nitrogênio contribui para a névoa fotoquímica, também conhecida por Smog.

Apesar da alta vida útil dos catalizadores, os defeitos mais comuns encontrados nesta peça são entupimento ou contaminação.

Mesmo quando há suspeita de entupimento do catalisador, não há como diagnosticar isso sem que a peça seja removida para observar o desempenho do motor sem o componente. Alguns mecânicos removem apenas o sensor de oxigênio (sonda lambda) e, com equipamento adequado, verificam se há alteração no desempenho pois, para funcionarem corretamente, o motor precisa estar emitindo a mistura apropriada dos gases de escapamento e na temperatura adequada. 

Aditivos no combustível, gasolina com chumbo, válvulas de escape danificadas e velas sujas são os fatores mais comuns na perda de desempenho do catalizador.

Principais sintomas:

  1. O carro não anda o que deveria quando se pisa no acelerador;
  2. Aumento de consumo de combustível
  3. Aumento da rotação do motor quando em marcha lenta
  4. Se o catalisador estiver totalmente entupido, o motor pode parar de funcionar depois de alguns minutos por causa do aumento da contrapressão no escapamento.

Dicas interessantes:

  1. Evite estacionar seu carro sobre grama alta ou vegetação seca. A altíssima temperatura que o catalisador atinge pode causar um incendio (lembre-se que ele fica sob o assoalho do carro);
  2. Mantenha o sistema de ignição do seu carro (velas, bobinas e cabos de vela) sempre em ordem. Isto evitará que combustível não queimado entre e contamine o catalisador.

Fonte: motorsa.com.br

CATALISADOR

O que é um catalisador e como ele funciona?

catalisador ou conversor catalítico é um dispositivo que converte três componentes nocivos do sistema de escapamento do carro em compostos inofensivos.

Os três compostos nocivos são:

hidrocarbonetos (na forma de gasolina não queimada)

monóxido de carbono (formado pela combustão da gasolina) - em inglês

óxidos de nitrogênio (criados quando o calor no motor força o nitrogênio do ar a se unir ao oxigênio)

O monóxido de carbono é um veneno para todo ser que respira. Os óxidos de nitrogênio formam névoa fotoquímica (smog) e chuva ácida e os hidrocarbonetos (em inglês) também forma esta névoa.

Em um conversor catalítico, o metal catalisador (na forma de platina, ródio e paládio) é envolto em núcleos cerâmicos ou contas cerâmicas que são abrigados numa caixa parecida com um silenciador, anexada ao cano do escapamento. O catalisador ajuda a converter o monóxido de carbono em dióxido de carbono. Ele converte os hidrocarbonetos em dióxido de carbono e água. Converte, também, óxidos de nitrogênio em nitrogênio e oxigênio.

Como funcionam os catalisadores

Há milhões de carros nas ruas do mundo - e cada um deles polui o ar. Especialmente nas grandes cidades, a quantidade de poluição que todos os carros produzem juntos pode criar grandes problemas.

Na Europa, nos EUA e no Brasil foram criadas normas para limitar a quantidade de poluição que os carros podem produzir. Para se adequar a estas leis, os fabricantes de automóveis promoveram várias melhorias nos motores e nos sistemas de alimentação. Para ajudar a reduzir ainda mais os poluentes, elas desenvolveram um dispositivo interessante, chamado catalisador, que trata os gases de escapamento antes que eles saiam do automóvel, removendo bastante poluição.

Catalisador

Neste artigo, você aprenderá quais são os poluentes produzidos por um motor e porque isto acontece. Também verá como um catalisador lida com cada um desses poluentes. Dispositivo simples, mas de extrema importância, o catalisador não é um filtro, como muitos pensam.

Poluentes produzidos pelo motor de um carro

A fim de reduzir as emissões, motores de carros modernos controlam cuidadosamente a quantidade de combustível que queimam. Eles procuram manter a mistura ar-combustível bem próxima do ponto estequiométrico, que é a proporção ideal de ar para que ocorra uma combustão. Teoricamente, nessa proporção, todo o combustível será queimado usando todo o oxigênio no ar.

Para a gasolina, a proporção estequiométrica é de aproximadamente 14,7:1. Isso significa que, para cada grama de gasolina, serão queimadas 14,7 gramas de ar. Na verdade, a proporção ideal varia bastante durante o funcionamento do carro. Às vezes, a mistura de combustível pode ser pobre (proporção de ar para combustível acima de 14,7); em outros momentos, pode ser rica (proporção abaixo de 14,7). Para o álcool etílico hidratado usado no Brasil, o ponto estequiométrico é 9:1.

As principais substâncias emitidas por um motor de carro são:

gás nitrogênio (N2) - em sua constituição, o ar tem 78% de gás nitrogênio. Grande parte dessa substância passa pelo motor do veículo;

dióxido de carbono (CO2) - é um dos produtos da combustão. O carbono do combustível se une com o oxigênio do ar;

vapor de água (H2O) - é outro produto da combustão. O hidrogênio do combustível se une com o oxigênio do ar.

Essas descargas são, em sua maioria, benignas (embora as emissões de CO2 (conhecido também como gás carbônico, contribuam para o efeito estufa e o aquecimento global). Porém, como o processo de combustão não é perfeito, também são produzidas substâncias prejudiciais, tais como:

monóxido de carbono (CO) - gás venenoso, sem cor e inodoro;

hidrocarbonetos ou compostos orgânicos voláteis (VOCs) - produzidos principalmente por combustível não queimado, que evapora. A luz solar quebra os hidrocarbonetos para formar oxidantes. Estes reagem com óxidos de nitrogênio, transformando-se em ozônio (O3), de baixa altitude, um componente importante da poluição do ar ao formar a névoa fotoquímica (smog em inglês);

óxidos de nitrogênio (NO e NO2, quando juntos, são chamados de NOx) - contribuem para o smog e para a chuva ácida e causam irritação das mucosas humanas.

Essas são as três principais substâncias sujeitas a limites. A função dos catalisadores é reduzi-las.

Como os catalisadores reduzem a poluição

A maioria dos carros modernos é equipada com catalisadores de três vias. A expressão "três vias" se refere às três substâncias que eles ajudam a reduzir - monóxido de carbono, VOCs e moléculas de NOx. A peça catalisador na verdade usa dois diferentes tipos de catalisadores: um de redução e outro de oxidação . Ambos consistem em uma estrutura cerâmica coberta por um catalisador de metal, geralmente platina, ródio e/ou paládio.

A idéia é criar uma estrutura que exponha o máximo da área da superfície catalisadora para o fluxo de descarga ao mesmo tempo em que se procura minimizar o trabalho dos catalisadores, pois são muito caros.

Catalisador

Catalisador

Catalisador

Um conversor catalisador de três vias: note os dois catalisadores separados

Há dois tipos principais de estruturas usadas em catalisadores - núcleo tipo colméia e em cerâmica porosa. A maioria dos carros usa o primeiro.

Catalisador
Estrutura catalítica em cerâmica tipo colméia

O catalisador de redução

É a primeira parte do catalisador. Usa platina e ródio para ajudar a reduzir a saída de NOx. Quando as moléculas NO ou NO2 entram em contato com o catalisador, ele "expulsa" o átomo de nitrogênio para fora da molécula. Com isso, o átomo fica retido e o catalisador libera o oxigênio na forma de O2. Os átomos de nitrogênio se unem com outros átomos de nitrogênio. Todos são retidos pelo equipamento, formando N2. Por exemplo:

2NO = N2 + O2 ou 2NO2 = N2 + 2O2

O catalisador de oxidação 

É a segunda parte do catalisador. Reduz os hidrocarbonetos não-queimados e o monóxido de carbono, queimando-os (oxidação) sobre o catalisador de platina e paládio. Isso ajuda na reação do CO e dos hidrocarbonetos com o restante do oxigênio nos gases de escapamento. Por exemplo:

2CO + O2 = 2CO2

Mas, de onde veio este oxigênio?

O sistema de controle

A terceira parte é um sistema de controle que monitora o fluxo de descarga e usa essa informação para controlar o sistema de injeção de combustível. Há um sensor de oxigênio colocado antes do catalisador, portanto mais próximo do motor que o catalisador. Este sensor diz ao computador do motor quanto oxigênio há no nos gases de escapamento. Sendo assim, o computador pode aumentar ou diminuir essa quantidade de oxigênio através de um ajuste na mistura ar-combustível. Este esquema de controle permite que o computador tenha certeza de que o motor está funcionando bem perto do ponto estoiquiométricoe também ajuda a certificar que há oxigênio o suficiente para permitir que o catalisador de oxidação queime o restante dos hidrocarbonetos e CO.

Outras formas de reduzir a poluição

catalisador faz um excelente trabalho na redução da poluição, mas ele ainda pode ser substancialmente melhorado. Uma das suas maiores falhas é só trabalhar em uma temperatura relativamente alta. Quando você liga o seu carro ainda frio, o catalisador não faz quase nada para reduzir a poluição pelo escapamento do seu carro.

Uma solução simples para o problema é colocar o o catalisador mais próximo do motor. Desta maneira, aqueles gases mais quentes alcançarão o logo catalisador e ela será aquecido mais  rapidamente. No entanto, isso também pode reduzir a vida do catalisador, pois ele será exposto a temperaturas extremamente altas. A maioria dos fabricantes posiciona o catalisador na região debaixo do banco do passageiro dianteiro. Assim, ele fica suficientemente distante do motor, mantendo a temperatura em níveis que não o afetarão.

Hoje, porém, com o desenvolvimento da construção de catalisadores, são inúmeros os modelos de automóveis que vêm com o catalisador instalado imediatamente após o coletor de escapamento.

Pré-aquecimento - o modo mais fácil para pré-aquecer o catalisador é usar aquecedores a resistência elétrica. Infelizmente, na maioria dos carros, os sistemas elétricos de 12 volts não fornecem energia ou potência elétrica suficiente para aquecer rapidamente o catalisador. A maioria das pessoas não esperaria vários minutos para aquecer o catalisador antes de ligar o carro. carros híbridos que têm grandes baterias de alta voltagem podem prover energia para aquecer o catalisador rapidamente.

Como eu sei que o catalisador do carro está com problema?

Para entender a razão pela qual um catalisador está com algum problema, primeiro você precisa saber como ele funciona. O catalisador faz parte do sistema de escapamento do carro. Ele converte componentes nocivos dos gases de escapamento em componentes inofensivos. Em um carro de passageiros comum, o catalisador, que tem a forma semelhante à de um silenciador, fica entre o motor e o silenciador, na parte de baixo do carro, geralmente abaixo do banco do passageiro. Talvez você já tenha sentido seu calor através do assoalho em uma viagem longa.

Os catalisadores são itens de série nos carros americanos desde meados dos anos 70 (no Brasil, em alguns a partir de 1992 e em todos de 1997 em diante). O catalisador também impulsionou a utilização da gasolina sem chumbo. A gasolina com chumbo contamina o agente catalisador usado no conjunto, destruindo sua utilidade e levando-o a entupir.

Depois que os gases queimados do motor passam pelo catalisador,  passam também pelo silenciador (ou silenciadores, dependendo do modelo do automóvel). Alguns veículos usam também um pré-catalisador para desempenhar uma função similar. O catalisador tem o mesmo tempo de vida útil do carro e raramente apresenta problemas de entupimentos parciais ou totais durante toda sua vida.

O interior do catalisador é como uma colméia com passagens ou pequenas contas de cerâmica revestidas com metais catalisadores. Uma reação química ocorre para que os poluentes não sejam tão nocivos. Há muitas passagens para os gases queimados fluírem, permitindo assim o máximo de área de superfície para os gases quentes passarem.

Os catalisadores possuem:

catalisadores de oxidação: metais como paládio (Pd) e platina (Pt) em quantidades bem pequenas (para manter o catalisador com preço baixo) convertem os hidrocarbonetos da gasolina não queimada e o monóxido de carbono em dióxido de carbono e água.

catalisadores de redução: metais como paládio (Pd) e ródio (Rh), também em quantidades bem pequenas, convertem o óxido de nitrogênio em nitrogênio e oxigênio. O óxido de nitrogênio contribui para a névoa fotoquímica (smog).

Muitos estados americanos possuem testes anuais de emissões gasosas pelos veículos nos quais é verificada a composição dos gases no momento, verificando-se também durante a inspeção a falta ou a perda de ação de um catalisador. Em alguns estados e localidades é proibido retirar um catalisador instalado de fábrica. Um mecânico, às vezes, pode remover temporariamente o catalisador, substituindo-o por um tubo de teste, mas as normas sobre isso podem variar de lugar para lugar.

Há dois modos de um catalisador se estragar:

pode vir a se entupir;

pode vir a se contaminar.

Não há realmente uma "janela de inspeção" para o consumidor ou mecânico ver um entupimento real no conversor. Geralmente, o único modo de dizer se um catalisador está com problema (entupido) é retirá-lo e verificar o desempenho do motor. Quando há suspeita de que um catalisador está entupido, alguns mecânicos removem temporariamente o sensor de oxigênio (O2) do escapamento antes do catalisador e observam se há alteração no desempenho.

Os catalisadores dependem do recebimento da mistura apropriada dos gases de escapamento na temperatura adequada. Quaisquer aditivos ou falhas que causem alteração da mistura ou da temperatura dos gases de escapamento reduzem a eficácia e a vida útil do catalisador. A gasolina com chumbo e o uso excessivo de certos aditivos de combustível podem encurtar a vida útil do catalisador.

Um catalisador também pode deixar de funcionar corretamente pelos seguintes motivos:

válvulas de escapamento do motor danificadas;

velas sujas que fazem com que o combustível não queimado superaqueça o catalisador.

Às vezes pode-se concluir que o catalisador está entupido quando o carro não anda o que deveria quando se pisa no acelerador. Também há geralmente um sensível aumento de consumo de combustível, associado ao catalisador entupido. Um catalisador parcialmente entupido muitas vezes age como um regulador de rotação, limitando-a a uma marcha lenta mais rápida. Um catalisador totalmente entupido faz com que o motor pare de funcionar depois de alguns minutos por causa do aumento da contrapressão no escapamento.

O catalisador, como o resto do sistema de controle de emissões, tem geralmente uma garantia que excede a de outros componentes do carro americano típico.

Aqui vai um lembrete de segurança: não estacione seu carro sobre a grama alta ou pilhas de folhas secas. O catalisador normalmente fica quente o suficiente para iniciar um incêndio! E lembre-se que você pode mantê-lo funcionando bem desde que mantenha o sistema de ignição em ordem, evitando assim que qualquer combustível não queimado entre no catalisador.

Fonte: carros.hsw.uol.com.br

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