Tudo sobre Catalisadores

O catalisador é uma peça fundamental do sistema antipoluição dos nossos veículos e transforma determinados compostos nocivos nos gases de escape (CO, HC e NOx) a partir do processo de combustão do combustível noutros compostos considerados inócuos (CO2, H2O e N2). Estes elementos incluem, portanto, determinados metais preciosos (platina, paládio e ródio) que têm a capacidade de facilitar e acelerar estas reacções.

Os metais catalíticos (platina, paládio e ródio) requerem uma temperatura mínima para realizar a sua função catalítica de transformar os gases. Esta é a designada temperatura de “activação” e é por volta dos 350 ºC. Isto significa que até o monólito no interior do catalisador atingir pelo menos estes 350 ºC, o catalisador não funciona. Esta temperatura não pode ser alcançada com o veículo em ralenti, por isso, antes de medir os 4 gases com um analisador, temos que primeiro alcançar a temperatura normal de funcionamento do motor (óleo em torno dos 80 ºC) e, em seguida, acelerar o veículo para cerca de 2.000 rpm durante 3 minutos para aquecer o catalisador. Só então é que a medição dos gases será real.

Não, apenas existem várias normas correspondentes ao ano da sua viatura.

Hoje em dia, os veículos movidos a gasolina são equipados com um catalisador de três vias, assim chamado porque ele converte os três principais gases poluentes na exaustão do automóvel. Quanto às normas, existem seis: Euro I, de 1992 a 1996; Euro II, de 1996 a 2000; Euro III, de  2000 a 2005; Euro IV, de 2005 a 2009; Euro V, de 2009 a 2014; Euro VI, de 2014 em diante. Quando pensar em colocar um catalisador na sua viatura, pergunte se estão a colocar o catalisador dentro da norma europeia correcta.

Os três principais gases poluentes são:  monóxido de carbono; hidrocarbonetos não queimados; óxidos de azoto.

Os primeiros dois gases são convertidos em duas novas moléculas. Através de uma reacção de oxidação, o monóxido de carbono (CO) e os hidrocarbonetos não queimados (HC) são convertidos para CO2 e vapor de água.
O último poluente é convertido em 3 novas moléculas: através de uma reação de redução, os óxidos de azoto (NOx) são convertidos para CO2, nitrogénio (N2) e água (H2O).

A primeira introdução de catalisadores aconteceu nos Estados Unidos, onde, em 1975, um modelo a gasolina cumpriu com os regulamentos ambientais da EPA (Environmental Protection Agency), instituição de protecção do ambiente.

Estes catalisadores eram duas vias, ou seja, convertiam monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos não queimados (HC) em dióxido de carbono (CO2) e água (H2O).

Os catalisadores de duas vias são, agora, considerados obsoletos.

Os catalisadores são mais comuns em automóveis, mas também são utilizados em geradores, empilhadores, equipamentos de mineração, camiões, autocarros, comboios, motociclos, aviões e outros dispositivos equipados com motor. Eles são também usados ​​em alguns fogões a lenha para controlar as emissões.

Estas várias utilizações de catalisadores são impostas por regulamentação governamental, seja através de norma ambiental ou de normas de saúde e segurança.

O primeiro catalisador foi inventado por Eugene Houdry, um engenheiro mecânico francês, que viveu nos EUA por volta de 1950.

Quando os resultados de estudos iniciais do ar poluído em Los Angeles foram publicados, Houdry ficou tão preocupado com o papel da exaustão do automóvel na poluição ambiental que fundou uma empresa, a Oxy-Catalyst.

Eugene Houdry, pioneiro no desenvolvimento em catalisadores para chaminés, passou, depois, para catalisadores para empilhadores de armazém, que costumavam levar gasolina sem chumbo.

A ideia surgiu em meados dos anos 1950, quando Eugene Houdry começou a desenvolver catalisadores para motores a gasolina, tais como os que são usados ​​em carros.

Em 1956, Houdry viu o seu catalisador ser patenteado (United States Patent 2,742,437), o reconhecimento merecido pelo seu trabalho.

A adopção generalizada de catalisadores nos automóveis só ocorreu quando regulamentos de controlo de emissões mais rigorosos forçaram a remoção do agente anti-detonante–tetraethyllead–na gasolina, já que esta gasolina com chumbo era um “veneno para o catalisador” e poderia fundi-lo rapidamente.

Os catalisadores para viaturas automóveis foram desenvolvidos por uma série de engenheiros da Corporação Engelhard, incluindo John J. Mooney e D. Keith Carl, em 1973.

Um motor perfeito libertaria apenas dióxido de carbono (CO2) e vapor de água (H2O). Mas, na realidade, o motor não tem tempo para queimar todo o combustível que é injectado para os cilindros, produzindo, por isso, os seguintes gases tóxicos: monóxido de carbono (CO), monóxido de azoto (NOx) e partículas de hidrocarbonetos (HC). O catalisador converte os gases tóxicos acima referidos em azoto molecular (N2), vapor de água (H2O) e dióxido de carbono (CO2). As percentagens de redução dos gases tóxicos, garantidas pelo catalisador, podem atingir cerca de 90%.

A panela do catalisador funciona como um acumulador de calor, que atinge uma temperatura de 400º C pouco depois de o motor ter sido posto em funcionamento. É quando o catalisador atinge esta temperatura que entra em acção o revestimento de platina e rádio, reagindo sobre os gases tóxicos e transformando-os noutros menos prejudiciais. O catalisador diz-se de três vias quando garante três reacções: duas oxidações (CO e NOx) e uma redução (HC).

O catalisador trabalha de forma óptima para uma relação ar-combustível, mas a sua eficácia perde-se rapidamente se esta proporção se modificar, ainda que ligeiramente.

Com um carro com carburador não seria possível obter uma correcta mistura para cada velocidade, carga, temperatura, etc.

Esta precisão só é possível com um sistema de injecção electrónica. As variações de dosagem ar-combustível fazem-se graças às informações obtidas pela sonda Lambda. Situada no tubo de escape antes do catalisador, esta sonda analisa a concentração de oxigénio nos gases de escape e regula através de um comando electrónico a riqueza da mistura.

A principal qualidade de um catalisador é o seu papel no combate à poluição.

O catalisador pode variar entre os 100 euros e os 600 euros, dependendo dos metais preciosos que contém. Como os motores catalisados trabalham sempre com uma mistura rica e têm dificuldades de respiração devido à obstrução feita pelo catalisador, levam a que se gaste um pouco mais de combustível (entre 5 a 10%).

Um sistema de escape com catalisador tem uma duração superior à que os que não têm, pelo que se poderá dizer que, a prazo, o acréscimo de custos de um carro equipado com catalisador não tem qualquer expressão.

O catalisador é a única peça de uma viatura para a qual a legislação em vigor em certos países (França, por exemplo) impõe uma duração de vida mínima de 80.000 km. Na prática, muitos carros já ultrapassaram os 100.000 km sem que se tenha verificado qualquer anomalia no catalisador.

Existe uma forma de condução que não é boa para o catalisador: pegar o carro de empurrão. Ao fazer isto, a gasolina pode passar para o catalisador e pode ocorrer uma explosão da mesma lá dentro ao ligar a ignição.

A temperatura óptima de funcionamento de um catalisador é de 800º C.
Em caso de sobreaquecimento a 1000º C, os testes em bancos de ensaios pelos fabricantes de catalisadores demonstram que é necessário percorrer 50.000 km nessas condições para que se degrade – coisa que um automobilista nunca fará. Mas a má carburação de um veículo e a falta de combustível no depósito, em que se procura aspirar até à última gota, resulta numa mistura excessiva de oxigénio na relação ar-combustível. Isto pode, em certas condições, implicar um sobreaquecimento do catalisador com risco de danos. Se o depósito tiver combustível suficiente, os riscos são quase inexistentes.

A utilização de gasolina com chumbo inutiliza irremediavelmente o catalisador. Neste caso, os danos são quase imperceptíveis sem a análise mais detalhada dos gases de escape, já que o carro não sofre alteração aparente no seu funcionamento.

Os profissionais dispõem de analisadores de 4 gases – CO, CO2, O2, HC+NOx – para avaliar o estado de um catalisador. Esta medição faz-se com o motor ao ralenti. Mas para se saber melhor da sua eficácia quando em regimes altos ou em esforço, é necessário utilizar equipamento muito mais sofisticado.
No futuro, é provável que os motores sejam equipados com um sistema de auto-controlo com o acender de uma luz avisadora em caso de anomalia no catalisador.

Sendo o catalisador obrigatório, o seu bom funcionamento também o é.
Em caso de mau funcionamento do catalisador, o veículo não passará na Inspecção Periódica Obrigatória e por isso devem procurar uma oficina especializada em escapes.

Sim, o diesel polui pouco. Contudo, a estes motores também se impõe um catalisador e filtro de partículas, obrigatório desde 2009, para eliminar as partículas de fuligem e os óxidos de azoto e de enxofre (estes últimos formam ácido sulfúrico na atmosfera).

Existem várias oficinas de montagem de catalisadores em Portugal. Qualquer oficina especializada em montagem de escapes poderá fazê-lo sem qualquer problema.

• Embate directo no catalisador;
• Vibração do motor em demasia;
• Diferenças de temperatura muito rápidas;
• Fuga de óleo para o catalisador;
• Fuga de combustível não queimado para o catalisador.

Todos os nossos clientes podem verificar se o catalisador da sua viatura está apto para inspecção, em qualquer uma das nossas oficinas sem qualquer problema, através de uma máquina que possuímos de analisar os gases provenientes do motor.

Níveis:

CO: Menor do que 0.2%;

CO2: Maior do que 13.5%;

HC; Menor do que 0.2%;

Sonda Lambda: Entre 0.99 e 1.01.

Estes valores devem estar todos correctos com a viatura em aceleração às 2.000 rpm e com o motor quente. Estes dados são analisados em todos os centros de inspecção de Portugal para que uma viatura a gasolina possa ser aprovada.

• Desgaste natural por envelhecimento do monólito;
• Destruição prematura do monólito por funcionamento incorrecto do motor;
• Fusão do monólito por entrada de combustível sem queimar na câmara de combustão;
• Bloqueio do monólito do catalisador por partículas sólidas (poeira de carvão).

Nota: uma das causas mais frequentes, há uns anos atrás, era o chumbo na gasolina, que deteriorava os monólitos dos catalisadores.

Nunca ligue o motor por empurrão quando o catalisador está quente.

Não deixe que o depósito de combustível fique vazio.