Catalisador Automotivo

Catalisador Automotivo – Função

Atualmente, tem sido questionada a ação do catalisador nos veículos, no mundo todo.

O dilema gira em torno dos gases não poluentes liberados pelos catalisadores; segundocientistas, esses gases têm um outro problema.

Um deles: as reações químicas realizadas nocatalisador produzem CO2 (dióxido de carbono) ou gás carbônico, cujo acúmulo naatmosfera causa o “efeito estufa”.

O catalisador mais moderno hoje disponível em qualquer país europeu (Obs: na Europa éonde se encontra e a gasolina de melhor qualidade) reduz em 75% as emissões de Óxido deNitrogênio (NOX), um dos causadores de chuva ácida, e corta até 95% de monóxido decarbono, que ataca o sistema respiratório e Hidrocarbonos (HC), elemento cancerígeno. Mas não consegue evitar o efeito estufa, o aquecimento da atmosfera.

Segundo técnicos da área, o catalisador só funciona bem a partir de 300º C a 800º C.

Catalisador

A rapidez com que ele esquenta depende das condições momentâneas da temperaturaambiente, ou seja, pode variar muito, entre dois e dez minuto, por exemplo.

Cabe a cada montadora, a cada cientista e a cada engenheiro trabalhar em função disto. O caminho é este.

Porque os catalisadores são necessários?

Funcionamento do Catalisador

Além do produtos primários – dióxido de carbono e a água, a queima de combustíveisfósseis, com ar, produz poluentes comomonóxido de carbono (CO), Hidrocarbonetos(HC), óxidos de nitrogênio (Nox) e dióxido deenxofre (SO2). Nos motores diesel existemainda os particulados finos de material sólido(fuligem diesel), que contaminam a atmosferase não forem eliminados.

As substâncias ativa são o óxido de alumínio,metais preciosos cataliticamente ativos (Pd,Pt eRh) e promotores (substâncias que aumentam a ação catalítica dos metais preciosos).Somente as substâncias ativas são responsáveis pelos efeitos catalíticos; a colméia cerâmicaou metálica serve apenas como material-suporte.

A colméia cerâmica consiste de corderita. Este material de magnésio – alumínio – sílica, édistinguido particularmente pela sua alta resistência à temperatura. A colméia metálicaconsiste de uma liga especial, à qual é enrolada e soldada através de uma técnica específica,formando o suporte metálico. A espessura da parede desta chapa de aço ferrítico, altamenteresistente ao calor, é de aproximadamente 0,04 a 0,07 mm.

Conversor catalítico

O termo conversor catalítico designa genericamente um reator metálico instalado no sistemade escapamento. Este reator, de aço inoxidável, contém o catalisador propriamente dito, queé constituído de uma colméia cerâmica ou metálica (monólito) impregnada com substânciasativas.Essa colméia é formada por milhares de minúsculos canais (células), por onde passam osgases poluentes. As paredes destes canis são recobertas com óxidos de metais, que criam uma superfície de contato, cuja área é equivalente a 4 campos de futebol. Externamente, omonolito é envolvido por uma manta amortecedora à protegê-lo contra vibrações e choques.

Qual é o princípio do catalisador dos carros?

Os catalisadores instalados nos automóveis são dispositivos que diminuem os níveis deemissão de gases poluentes. Basicamente, o catalisador dos carros é composto por umacerâmica, muito parecida com uma colméia de abelhas, por onde os produtos da combustãopassam. Esta cerâmica está impregnada com compostos contendo paládio, nióbio e outrosmetais nobres, que aliados ao calor gerado pela combustão, provocam várias reações.

A utilização de combustíveis adulterados pode provocar a degradação do catalizador,conhecida como “envenenamento”. Antigamente era comum adicionar compostos contendochumbo à gasolina para melhorar o desempenho do automóvel, mas esta prática foi proibida,pois além de ser nociva ao ser humano também danifica o catalisador. Um problema dagasolina brasileira é a presença de muitos compostos com enxofre, que também diminui avida útil do catalisador (cerca de 7 anos).

Catalisadores falsos aumentam poluição ambiental e sonora

O catalisador automotivo é um componente essencial para o combate poluição proveniente das emissões dos motores a combustão interna e também minimiza os ruídos provenientes do motor. Pelo processo de combustão, se fosse perfeita, a queima nos motores de combustão interna teria obrigatoriamente o desprendimento dos gases nitrogênio, dióxido de carbono (CO2) e vapor de água (H2O).

Estes gases do processo não são tóxicos (embora o CO2 contribua para o efeito estufa), mas como o funcionamento de um motor não é algo perfeito, adiciona-se nesta lista de gases outros que não são tão inertes assim: monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HCs) e óxidos de nitrogênio, e para neutralizar estes gases criaram o catalisador automotivo, que acelera dentro do componente as reações que estes gases sofreriam na atmosfera.

No entanto, sabe-se lá por que cargas d‘água (mentira, eu sei o porque), mesmo diante dos benefícios de se utilizar um catalisador, ainda tem gente que resolve tirar, e quando o mesmo estraga, o substituem por um componente falso, sem nenhuma eficácia no combate à poluição.

Porque não utilizar um conversor catalítico (outro nome do componente) com eficácia comprovada? Bem, primeiro lugar pelo custo… um novo é encontrado a partir de R$220,00. Segundo lugar, eles servem como restrição à saída dos gases do motor, e limitam um pouco a potência (tanto é que carros de competição não o utilizam). E o terceiro e mais banal motivo, é porque eles servem de abafadores de ruído, e tem gente que gosta de ver o carro “pipocando”.

Mas o carro que dirigimos foi projetado para rodar com o componente, e retirá-lo por capricho é mais danoso do que se imagina. Os catalisadores falsos, além de contribuírem diretamente para o aumento da poluição sonora, provocam o aumento direto do consumo do combustível, além de causar uma mudança nas taxas de contrapressão, que implicam em alterações no sistema de injeção, arraste de óleo do motor e desgaste prematuro de peças.

Como funciona o conversor catalítico

Catalisador com detalhes internos

O componente automotivo na verdade é composto um envoltório metálico e 2 catalisadores: um de redução e outro de oxidação. Cada um é responsável pela reação de retirada ou adição de oxigênio nos gases da combustão.

Os catalisadores são feitos de material poroso – uma estrutura cerâmica em forma de colméia – por dentro do qual passam os gases da combustão. Os gases instáveis (CO, NOx e HCs) são convertidos em gases estáveis e menos danosos – lembrando, CO2 não é tóxico).

No circuito dos gases, pouco antes do catalisador, é inserida a sonda lâmbda, que faz a análise dos gases que saem do motor, e através desta leitura manda sinais para a central de controle do motor para alterar parâmetros de injeção, no caso de mistura rica ou pobre.

Os catalisadores e a poluição sonora

Em razão disto, um outro problema toma forma nos grandes (e pequenos) centros urbanos: a poluição sonora. Cerca de 70% das reclamações de ruído se traduzem na ausência do catalisador automotivo, e os efeitos deste tipo de poluição, embora de maneira diferente, são tão nocivos quanto a poluição do ar.

As emissões automotivas tem seus efeitos cada vez mais esmiuçados na mídia hoje em dia, mas quais os problemas que a poluição sonora podem causar?

A explicação abaixo é da Mastra Escapamentos e Catalisadores, fabricante nacional do componente automotivo:

Moradores de áreas que possuem muito barulho durante a noite têm dificuldade para dormir, o que causa a irritação durante o dia e dificulta a absorção da memória recente. E o barulho durante o dia, dentro de carros, ônibus, motos ou caminhões colaboram para o estresse já causado pelos congestionamentos. Além da perda auditiva, os ruídos altos constantes podem gerar zumbidos no ouvido e o barulho dos veículos 24 horas por dia também causam outros efeitos, como irritabilidade, falta de concentração, estresse e até perda de memória.

Em 2000, através do Programa Nacional de Educação e Controle da Poluição Sonora, o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), em sua resolução 272, estabeleceu limites máximos de ruído para os veículos automotivos. E uma das formas de se atingir o patamar estabelecido pela legislação é fazendo uso do catalisador.

Quando trocar o catalisador

Um catalisador original, adquirido em um veículo novo, tem durabilidade mínima de 80 mil quilômetros.

Sua substituição pode ser necessária por alguns fatores, como: trincas, quebras, derretimento e entupimento da cerâmica por uso de gasolina de má qualidade… estes são sinais para a troca imediata.

O sistema é feito para aguentar situações críticas de uso, mas não vale abusar. Colocar um carro de passeio para enfrentar terrenos off-road tende a ser um problema (pelas limitações físicas do veículo). Outro problema são os quebra-molas fora das especificações da legislação (altos demais).

Efetuada a troca por um componente disponível no mercado de reposição (mas que atue de verdade) a durabilidade mínima passa a ser de 40 mil quilômetros conforme regulamentação do CONAMA. Esta verificação deve ser feita por profissionais especializados em oficinas e centros automotivos.

Bem, sabendo dos benefícios do uso deste componente… se você é daqueles que quer ter um carro, esteja ciente dos custos que acarretam ter um. E manutenção está incluído nisso tudo. Catalisador falso prejudica a mecânica do veículo e é passivo de multa.

Catalisadores Automotivos

Componentes do Catalisador

A queima de gasolina nos motores dos automóveis produz, em maior quantidade, dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). Como a queima não é total, ou seja, a gasolina não reage inteiramente com o oxigênio; há ainda a produção de monóxido de carbono (CO); óxidos de nitrogênio (NOx) e dióxido de enxofre (SO2), provenientes da queima das impurezas presentes na gasolina, vapores de hidrocarbonetos (CxHy) que não foram queimados, compostos de chumbo, quando a gasolina possui aditivos base desse metal (como o chumbo-tetraetila) entre outros. Estes compostos são eliminados pelo escapamento do automóvel, poluindo, assim, a atmosfera. Com excessão do CO2 e a H2O, todos os demais são altamente nocivos à saúde humana.

Os motores movidos a óleo Diesel emitem menos monóxido de carbono, mas bastante xidos de nitrogênio e enxofre, além da fuligem, que é a fumaça preta característica lançada pelos ônibus e caminhões; esta fumaça é o resultado da queima parcial do óleo, liberando partículas de carbono finamente dividido na atmosfera.

Já nos carros a álcool produzidos no Brasil, a quantidade de NOx e de SO2 é desprezível, mas há a eliminação de aldeídos, que também constituem uma ameaça à saúde da população. De qualquer maneira, o carro movido a álcool é bem menos poluente que o movido a gasolina; daí vem a técnica usada no Brasil de se adicionar cerca de 15% de álcool na gasolina, afim de evitar altos índices de poluição. Contudo, se a percentagem do álcool for maior que 20%, haverá separação de duas fases, uma de gasolina e outra de álcool, já que o álcool é hidratado (contém água) e a gasolina não é solúvel em água.

Se considerarmos a existência de mais de 500 milhões de veículos automotivos no mundo inteiro e também o fato do consumo mundial de petróleo ter aumentado cerca de três vezes a partir de 1960, concluiremos o quanto é importante lutar contra as emissões poluentes dos veículos em questão.

A situação agrava-se potencialmente nas grandes cidades, com condições meteorológicas que dificultam a progressiva dispersão destes agentes nocivos, como é o caso da cidade do México. Em tais situações, o risco é maior para pessoas idosas com insuficiência cardíaca e/ou pulmonar e para crianças asmáticas ou que sofrem de ataques de pneumonia.

Na maior cidade da América Latina, São Paulo (no Brasil), onde circulam cerca de 1/3 dos 18 milhões de veículos existentes no país, já se registrou centenas de casos de “Atenção” e até mesmo “Alerta”, no que diz respeito à poluição atmosférica, divulgados pela Companhia de Tecnologia e Saneamento Ambiental de São Paulo (CETESB), através de painéis instalados em diversos pontos da cidade.

Para que se possa reduzir a concentração de substâncias nocivas lançadas na atmosfera, são necessários aperfeiçoamentos nos motores dos automóveis, principalmente na substituição do sistema de carburação por injeção eletrônica e o uso de catalisadores nos escapamentos nos automóveis.

O catalisador é formado por uma “colméia” metálica ou feita de cerâmica, formada por minúsculos canais que perfazem uma superfície total do tamanho equivalente a quatro campos de futebol. Sobre essa colméia são impregnados aproximadamente 1,5 gramas de metais preciosos, os quais constituem o catalisador propriamente dito; emprega-se uma mistura de paládio-ródio (para veículos a gasolina) e paládio-molibdênio (para veículos a álcool). A seguir o catalisador é enrolado em uma manta termoexpansiva, que fixa, veda, isola termicamente e dá proteção mecânica ao componente. Por fim, o catalisador é montado dentro de uma carcaça de aço inoxidável, dando origem ao “conversor catalítico”. Esse conjunto é instalado no cano de escape do automóvel.

Os catalisadores, em geral, são substâncias que aceleram determinadas reações ou tornam-nas possíveis, sem reagirem (isto é, eles não reagem, apenas aceleram).

No caso dos catalisadores automotivos, as reações que são aceleradas, são as que transformam poluentes (CO, NOx e CxHy) em compostos menos prejudiciais à saúde (CO2, H2O e N2); essas reações são, por exemplo:

2 CO + O2 à 2 CO2

2 C2H6 + 7 O2 à 4 CO2 + 6 H2O

2 NO2 + 4 CO à N2 + 4 CO2

Tal como acontece com qualquer catalisador, também os automotivos podem sofrer “envenenamento” e, em consequência, perder sua ação catalítica; sendo assim, devem ser utilizadas gasolinas sem compostos de chumbo ou outros aditivos prejudiciais ao catalisador, além de se empregarem somente óleos lubrificantes recomendados pelo fabricante do veículo. Também impactos, superaquecimento, furos etc. no conversor podem comprometer o desempenho do catalisador ou, até mesmo inutilizá-lo completamente.

Outro problema delicado quanto ao catalisador é o fato dele ser fabricado para um determinado tipo de combustível. Se houver variações consideráveis na percentagem de álcool na gasolina, além do motor do veículo exigir regulagens constantes, o catalisador também terá o seu funcionamento comprometido.

Conversor Catalítico ou Catalisador

Catalisador

O Conversor Catalítico ou catalisador foi uma importante inovação tecnológica incorporada ao Sistema de Exaustão Automotivo, responsável por reduzir em até 95% a poluição causada pelos automóveis. Os gases da combustão, altamente tóxicos, afetam diretamente a saúde e qualidade de vida das pessoas.

O catalisador automotivo foi desenvolvido na década 70 para as montadoras americanas. No Brasil o catalisador só foi adotado vinte anos mais tarde por conta da PROCONVE – Programa de Controle da Emissão Veicular.

Um dos primeiros modelos ficou conhecido como catalisador Autolatina, instalados nos carros Gol, Parati, Saveiro, Logus, Pampa e Versailles fabricados entre 1992 e 1996. O catalisador Mastra adequado ao seu carro você encontra em nosso catálogo de produtos.

Desde abril de 2010, no mercado de reposição, apenas catalisadores com conformidade avaliada pelo Inmetro podem ser fabricados e comercializados no Brasil. A Mastra Escapamentos e Catalisadores foi a primeira marca a ter toda sua linha de catalisadores com conformidade avaliada pelo Inmetro.

A Mastra possui a linha mais completa de catalisadores para reposição automotiva das principais montadoras: Volkswagen (VW), Fiat, Ford, GM, Toyota, Mercedes, Citroen, Honda, Hyundai, Kia, Peugeot e Mitsubishi. Cada projeto tem seu volume específico e atende rigorosos testes de durabilidade, testes de ruído, contra-pressão e análise de gases. Os catalisadores Mastra tem garantia de 1 ano.

Como funciona?

O núcleo cerâmico do catalisador é impregnado dos metais preciosos como Ródio, Platina e Paládio. Os gases tóxicos provenientes da combustão do motor reagem quando em contato com os metais preciosos numa reação química.

A reação que ocorre dentro do catalisador transforma gases tóxicos (CO, HC e NOx) em compostos não prejudiciais à saúde (CO2 e N2) e água (H2O).

Poluição causada pelos automóveis

A queima incompleta do combustível no motor resulta na liberação de diversos gases tóxicos na atmosfera como Monóxido de carbono (CO), Dióxido de enxofre (SO2), Óxidos de nitrogênio (NOx), (eliminado) e Hidrocarboneto (HC).

Esses gases são altamente tóxicos e afetam diretamente a saúde e qualidade de vida das pessoas.

a) Hidrocarboneto (HC) – São responsáveis pelo aumento da incidência de câncer no pulmão. Efeitos: irritação nos olhos, nariz, pele e aparelho respiratório.
b) Dióxido de nitrogênio (NOx) – Gerado devido à altas temperaturas na câmara de combustão. Pode provocar desconforto respiratório, diminuição da resistência a infecções e alterações celulares.
c) Monóxido de carbono (CO) – Liga-se à hemoglobina, substância do sangue que leva o oxigênio às células, diminuindo a oxigenação. Em altas concentrações, em ambiente fechado, pode matar. Efeitos: tonturas, vertigens e alterações do sistema nervoso central. Os mais prejudicados são os doentes cardíacos e portadores de angina crônica.

Reações químicas que ocorrem dentro do catalisador automotivo:

a) 2 CO + O2 = 2 CO2

Monóxido de carbono mais Oxigênio convertidos em Gás carbônico;

b) 2 C2 H6 + 7 O2 = 4 CO2 + 6 H2O

Hidrocarboneto mais oxigênio convertidos em Gás carbônico e Água;

c) 2 NO2 + 4 CO = N2 + 4 CO2

Dióxido de nitrogênio mais Monóxido de carbono convertidos em Gás nitrogênio e Gás carbônico.

Quando trocar o catalisador

Um catalisador genuíno, que vem no veículo novo, tem durabilidade mínima de 80 mil quilômetros. Trincas, quebras, derretimento e entupimento da cerâmica também são sinais para a troca imediata, além da não conversão dos gases.

A durabilidade de um catalisador automotivo depende muito das condições de manutenção do veículo.

Fatores como: falhas de ignição, queima de óleo, qualidade do combustível afetam diretamente seu funcionamento.

Os catalisadores para o mercado de reposição têm durabilidade mínima de 40 mil quilômetros conforme regulamentação do CONAMA. A verificação deve ser feita por profissionais especializados em oficinas e centros automotivos.

O que é Catalisador automotivo?

O catalisador automotivo – também chamado conversor catalítico – é um dispositivo que reduz a emissão de poluentes por meios químicos.

O catalisador é formado por uma “colméia” metálica ou feita de cerâmica, formada por minúsculos canais que perfazem uma superfície total do tamanho equivalente a quatro campos de futebol.

Sobre essa colméia são impregnados aproximadamente 1,5 gramas de metais preciosos, os quais constituem o catalisador propriamente dito; emprega-se uma mistura de paládio-ródio (para veículos a gasolina) e paládio-molibdênio (para veículos a álcool).

A seguir o catalisador é enrolado em uma manta termoexpansiva, que fixa, veda, isola termicamente e dá proteção mecânica ao componente.

Por fim, o catalisador é montado dentro de uma carcaça de aço inoxidável, dando origem ao “conversor catalítico”.

É instalado logo após a saída dos gases para o escapamento a fim de assegurar as altas temperaturas que precisa para operar.

Veja a ilustração de como funciona um catalisador:

Fonte: www.motorpasion.com.br/br.geocities.com/www.mastra.com.br