Puede parecer imposible que haya algo en donde metes por un lado una mezcla de gases nocivos, y sacas otros mucho menos insalubres, pero existe, y además no necesita prácticamente nada para funcionar, el catalizador de tres vías. Si buscas una definición para esta palabra, la que dice que se trata de algo que acelera o retarda una reacción química, pero sin participar en ella, sería perfecta. En teoría los gases de escape de un motor de combustión interna deberían ser CO2 y agua, que son los productos de cualquier combustión, pero en realidad no es así.
Por una parte el funcionamiento del motor se realiza a una temperatura y una presión muy alta, lo que provoca que el nitrógeno que forma la mayor parte del aire de la atmósfera, se combine con el oxígeno, formando sus óxidos, conocidos como NOx por haber varios diferentes presentes. Por otra, al realizarse el proceso de manera muy rápida, no hay tiempo para que la reacción de combustión sea completa y la gasolina no se quema completamente, de manera que en el gas hay presentes hidrocarburos sin quemar, y también monóxido de carbono.
Todos estos gases son muy nocivos, pero si te fijas, podrás comprobar que lo que necesitaríamos para obtener una mezcla menos perjudicial es simplemente mandar el oxígeno que se ha combinado con el nitrógeno, a que siga quemando el carbono, y forme CO2. Tenemos un problema con la presencia de esa gasolina sin quemar, pero lo podemos solventar. El problema no es nimio, porque por una parte, si hay demasiados hidrocarburos presentes, el oxígeno que consigamos liberar los quemará a ellos en vez de oxidar el carbono del CO, y por otra resulta que al material que forma el catalizador, le sientan fatal estas sustancias, y su exceso lo contamina y acaba dejando de funcionar.
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¿Qué hacemos? Pues por una parte intentar que no haya hidrocarburos en el gas de escape ajustando la mezcla de la gasolina y el aire que introducimos en el motor con la menor proporción posible de la primera. Para poder hacerlo con precisión y rapidez, es necesario un control electrónico de la mezcla, y por eso hubo que jubilar los carburadores, y por otra necesitamos un chivato que informe al sistema de la composición de los gases de escape. Este «espía» es la sonda lambda, que es un sensor capaz de medir la concentración de oxígeno en el gas de escape.
Si este compuesto está presente en la mezcla, es señal de que se ha quemado todo o casi todo, y con su concentración se puede ajustar rápidamente la mezcla. De todos modos hay una forma de eliminar esos restos de gasolina que pese al ajuste de la carburación se hayan resistido a quemarse, que es inyectar aire en el principio del escape, cuando el gas está todavía muy caliente y tiene tiempo además para que lo haga con cierta tranquilidad.
Es una malla cerámica cubierta de metales
Bueno, una vez que hemos logrado que en los gases de escape sólo tengamos CO y NHx como residuos a eliminar, es cuando interviene el catalizador, también denominado convertidor catalítico. Este elemento no es más que una malla de material cerámico que forma canales en el sentido de circulación de los gases de escape de pequeña sección. Esta malla forma la estructura que proporciona la rigidez al sistema y el estar realizada en cerámica permite que se mantenga muy caliente, ya que es muy mal conductor de la temperatura.
Su superficie está recubierta de ciertos metales como el platino, el rodio, el paladio, que a alta temperatura favorecen precisamente las reacciones en el gas de escape. Los pocos hidrocarburos que quedan se queman con el oxígeno, los óxidos de nitrógeno se descomponen en gas nitrógeno y oxígeno, que a su vez forma CO2 con el monóxido de carbono. Estos catalizadores se denominan de tres vías, precisamente porque actúan sobre los tres tipos compuestos, y están presentes ya en la práctica totalidad de nuestras motos.
Cómo funciona
El funcionamiento de un catalizador es totalmente automático, no necesita ningún recurso externo, ni alimentación, ni control, tan sólo alcanzar la suficiente temperatura, unos 600 ºC, y que no haya productos que lo contaminen en los gases de escape.
Su funcionamiento consiste en poner en contacto a alta temperatura algunos metales raros como el platino, el rodio o el paladio, con los óxidos de nitrógeno, o el CO. El contacto entre ellos provoca la aparición de radicales libres, que a su vez facilitan el intercambio de oxígeno entre el nitrógeno y el CO, los primeros se reducen y el segundo se oxida, lo mismo que los hidrocarburos que puedan seguir presentes.
