Emisiones de Automóviles y Convertidores Catalíticos

Apuntes sobre las emisiones de automóviles y el rol de los convertidores catalíticos en la reducción de estas emisiones.

Eficiencia Energética y Descarbonización · Universidad Politécnica de Cataluña · Máster en Ingeniería Ambiental

37 páginas · 21 temas · 105 flashcards · 105 preguntas tipo test

Índice

  1. 1. Composición Típica de los Gases de Escape · p. 2
  2. 2. Emisiones: Monóxido de Carbono (CO) · p. 3
  3. 3. Emisiones: Óxidos de Nitrógeno (NOx: NO/NO2) · p. 4
  4. 4. Emisiones: Azufre · p. 5
  5. 5. Emisiones: THC/CH4 (hidrocarburos totales y metano) · p. 6
  6. 6. Emisiones: HCHO (formaldehído) · p. 6
  7. 7. Emisiones: Etanol residual · p. 6
  8. 8. Emisiones: PM/nvPN (partículas en suspensión/partículas no volátiles) · p. 7
  9. 9. Emisiones: NH3 (amoníaco) · p. 8
  10. 10. Emisiones: N2O (óxido nitroso) · p. 8
  11. 11. Contaminantes Secundarios · p. 9-10
  12. 12. Reducción de Emisiones · p. 11-14
  13. 13. Composición de los Gases de Escape Euro 6 · p. 19-20
  14. 14. Tipos de Convertidores Catalíticos · p. 21
  15. 15. Three-Way Catalyst · p. 22-28
  16. 16. Diesel Oxidation Catalyst · p. 29
  17. 17. Diesel Particulate Filter · p. 30-32
  18. 18. NOx Storage Catalyst/Lean NOx Trap · p. 33
  19. 19. Selective Catalytic Reduction · p. 34
  20. 20. Sistema de Tratamiento de Emisiones Diesel · p. 35
  21. 21. Conclusiones · p. 36

1. Composición Típica de los Gases de Escape

Flashcards

¿Qué gas de escape es un resultado natural de la combustión de hidrocarburos?
Vapor de agua (H2O)
¿Qué tipo de motor es más probable que emita menos CO debido a una combustión más completa?
Motor diésel
¿Qué contaminante principal contribuye a la formación de smog fotoquímico?
Hidrocarburos totales (THC)
¿Qué gas de escape puede causar irritación de las vías respiratorias y exacerbar el asma?
Óxidos de nitrógeno (NOx)

Preguntas tipo test

  1. ¿Cuál de los siguientes gases es un producto de la combustión completa de hidrocarburos en un motor?
    • a) Monóxido de carbono (CO)
    • b) Dióxido de carbono (CO2)
    • c) Óxidos de nitrógeno (NOx)
    • d) Hidrocarburos totales (THC)

    Respuesta: b) Dióxido de carbono (CO2). El dióxido de carbono (CO2) es el resultado de la combustión completa de los hidrocarburos, donde el carbono se combina con el oxígeno para formar CO2.

  2. ¿Qué tipo de motor tiende a emitir menos monóxido de carbono (CO) debido a una combustión más completa?
    • a) Motor de gasolina durante arranques fríos
    • b) Motor de gasolina a carga alta
    • c) Motor diésel
    • d) Motor de gasolina con exceso de oxígeno

    Respuesta: c) Motor diésel. Los motores diésel, en comparación con los de gasolina, tienden a emitir menos CO porque su combustión es más completa debido a un mayor exceso de aire.

  3. ¿Cuál de los siguientes contaminantes contribuye a la formación de lluvia ácida?
    • a) Monóxido de carbono (CO)
    • b) Óxidos de nitrógeno (NOx)
    • c) Dióxido de carbono (CO2)
    • d) Vapor de agua (H2O)

    Respuesta: b) Óxidos de nitrógeno (NOx). Los óxidos de nitrógeno (NOx) reaccionan en la atmósfera con el agua para formar ácido nítrico, contribuyendo a la lluvia ácida.

2. Emisiones: Monóxido de Carbono (CO)

Flashcards

¿Qué gas se produce por la combustión incompleta en los motores?
Monóxido de carbono (CO)
¿En qué tipo de motores es más probable la emisión de monóxido de carbono?
Motores de gasolina durante arranques fríos o carga alta.
¿Cómo afecta el CO a la sangre?
Reduce la capacidad de la sangre para transportar oxígeno.
¿Cuál es el efecto de la exposición crónica al CO?
Afecta la función cognitiva y cardiaca.

Preguntas tipo test

  1. ¿Qué condición favorece la producción de monóxido de carbono en los motores de combustión?
    • a) Exceso de oxígeno
    • b) Combustión completa
    • c) Falta de oxígeno
    • d) Bajas temperaturas

    Respuesta: c) Falta de oxígeno. La falta de oxígeno durante la combustión incompleta del combustible es la principal causa de la formación de monóxido de carbono.

  2. ¿Cuál de los siguientes vehículos tiende a emitir menos monóxido de carbono?
    • a) Motocicletas
    • b) Vehículos diésel
    • c) Vehículos de gasolina antiguos
    • d) Vehículos híbridos

    Respuesta: b) Vehículos diésel. Los vehículos diésel, debido a su combustión más completa, generalmente emiten menos monóxido de carbono en comparación con los vehículos de gasolina.

  3. ¿Cómo afecta el monóxido de carbono a la capacidad de la sangre para transportar oxígeno?
    • a) Aumenta la afinidad del oxígeno por la hemoglobina
    • b) Disminuye la producción de glóbulos rojos
    • c) Impide la absorción de oxígeno en los pulmones
    • d) Reduce la capacidad de la hemoglobina para transportar oxígeno

    Respuesta: d) Reduce la capacidad de la hemoglobina para transportar oxígeno. El monóxido de carbono se une a la hemoglobina formando carboxihemoglobina, lo que reduce la capacidad de la sangre para transportar oxígeno, provocando hipoxia tisular.

3. Emisiones: Óxidos de Nitrógeno (NOx: NO/NO2)

Flashcards

¿Qué gases se combinan a altas temperaturas para formar NOx?
Nitrógeno y oxígeno
¿Qué tipo de motor tiende a producir más NOx, diésel o gasolina?
Diésel, debido a las altas temperaturas y el exceso de aire
Menciona una consecuencia para la salud de la exposición a NOx.
Irritación de las vías respiratorias o exacerbación del asma
¿Cómo contribuyen los NOx a la lluvia ácida?
Reaccionando con agua en la atmósfera para formar ácido nítrico

Preguntas tipo test

  1. ¿Cuál es el mecanismo principal por el cual se forman los óxidos de nitrógeno (NOx) en los motores de combustión?
    • a) Reacción del nitrógeno del aire con el oxígeno a altas temperaturas
    • b) Combustión incompleta de hidrocarburos
    • c) Adición de aditivos al combustible
    • d) Filtración de partículas en el escape

    Respuesta: a) Reacción del nitrógeno del aire con el oxígeno a altas temperaturas. Los óxidos de nitrógeno (NOx) se forman principalmente por la reacción del nitrógeno presente en el aire con el oxígeno a altas temperaturas dentro del motor, un proceso conocido como el mecanismo de Zeldovich.

  2. En comparación con los motores de gasolina, ¿qué característica de los motores diésel influye en una mayor producción de NOx?
    • a) Menor temperatura de combustión
    • b) Mayor eficiencia en la combustión
    • c) Exceso de aire y altas temperaturas
    • d) Uso de catalizadores de tres vías

    Respuesta: c) Exceso de aire y altas temperaturas. Los motores diésel, al operar con un exceso de aire y alcanzar altas temperaturas durante la combustión, favorecen la formación de mayores cantidades de óxidos de nitrógeno (NOx).

  3. ¿Cuál de los siguientes no es una consecuencia directa de la exposición a los óxidos de nitrógeno (NOx)?
    • a) Irritación de las vías respiratorias
    • b) Exacerbación del asma
    • c) Reducción de la capacidad de transporte de oxígeno en la sangre
    • d) Contribución a la lluvia ácida

    Respuesta: c) Reducción de la capacidad de transporte de oxígeno en la sangre. La reducción de la capacidad de transporte de oxígeno en la sangre es una consecuencia de la exposición al monóxido de carbono (CO), no a los óxidos de nitrógeno (NOx). Los NOx causan irritación respiratoria, exacerbación del asma y contribuyen a la lluvia ácida.

4. Emisiones: Azufre

Flashcards

¿En qué combustibles se encuentra naturalmente el azufre?
Gasolina y diésel
¿Qué óxidos de azufre se generan durante la combustión?
SO2 y SO3
¿Qué problema ambiental causa el SO2?
Lluvia ácida
¿Cómo se forman los sulfatos en los gases de escape?
Por la reacción del SO3 con agua

Preguntas tipo test

  1. ¿Qué óxidos se generan cuando el azufre se oxida durante la combustión en un motor?
    • a) NOx y CO2
    • b) SOx (SO2 y SO3)
    • c) THC y CH4
    • d) PM10 y PM2.5

    Respuesta: b) SOx (SO2 y SO3). Durante la combustión, el azufre presente en la gasolina y el diésel se oxida, generando óxidos de azufre, representados como SOx, que incluyen el dióxido de azufre (SO2) y el trióxido de azufre (SO3).

  2. ¿Cuál de los siguientes efectos NO está directamente asociado con el SO2?
    • a) Lluvia ácida
    • b) Irritación respiratoria
    • c) Corrosión
    • d) Eutrofización de suelos

    Respuesta: d) Eutrofización de suelos. El SO2 causa lluvia ácida, irritación respiratoria y corrosión. La eutrofización de suelos está más asociada a la deposición de nitrógeno y fósforo, no directamente al SO2.

  3. ¿Qué proceso genera sulfatos y partículas sulfatadas en los gases de escape?
    • a) La reacción del SO3 con el agua
    • b) La combustión completa de hidrocarburos
    • c) La adsorción de NOx en catalizadores
    • d) La evaporación de etanol residual

    Respuesta: a) La reacción del SO3 con el agua. Los sulfatos (SO4 2-) y las partículas sulfatadas se generan cuando el trióxido de azufre (SO3) reacciona con el agua presente en los gases de escape.

5. Emisiones: THC/CH4 (hidrocarburos totales y metano)

Flashcards

¿Qué significa THC?
Hidrocarburos Totales
¿Qué significa CH4?
Metano
¿Qué tipo de vehículos emiten más THC y CH4, los diésel o los de gasolina?
Gasolina
¿Qué problema de salud puede causar la exposición a los hidrocarburos?
Irritación respiratoria y algunos son cancerígenos

Preguntas tipo test

  1. ¿Cuál es la principal causa de las emisiones de THC/CH4 en los automóviles?
    • a) Combustión completa del combustible
    • b) Uso de convertidores catalíticos eficientes
    • c) Combustión incompleta, evaporación y aditivos
    • d) La reacción del nitrógeno del aire con el oxígeno

    Respuesta: c) Combustión incompleta, evaporación y aditivos. Las emisiones de THC/CH4 se deben principalmente a la combustión incompleta del combustible, la evaporación de este y la presencia de ciertos aditivos.

  2. ¿Qué tipo de vehículo tiende a emitir más THC y CH4?
    • a) Vehículos diésel
    • b) Vehículos eléctricos
    • c) Vehículos de gasolina
    • d) Vehículos híbridos

    Respuesta: c) Vehículos de gasolina. Los vehículos de gasolina tienden a emitir más THC y CH4 en comparación con los vehículos diésel.

  3. ¿Cuál de los siguientes es un efecto para la salud asociado con la exposición a hidrocarburos (THC/CH4)?
    • a) Disminución de la presión arterial
    • b) Aumento de la capacidad pulmonar
    • c) Irritación respiratoria y efectos cancerígenos
    • d) Mejora de la función cognitiva

    Respuesta: c) Irritación respiratoria y efectos cancerígenos. La exposición a hidrocarburos puede causar irritación respiratoria, y algunos hidrocarburos son cancerígenos, lo que representa un riesgo para la salud.

6. Emisiones: HCHO (formaldehído)

Flashcards

¿Qué tipo de combustión produce formaldehído?
Combustión parcial de hidrocarburos.
¿Qué tipo de motor emite más formaldehído, diésel o gasolina?
Diésel.
Menciona un efecto en la salud de la exposición al formaldehído.
Irritación ocular y respiratoria, mutágeno, posible carcinógeno.
¿Qué problema medioambiental causa el formaldehído?
Precursor de ozono troposférico y smog fotoquímico.

Preguntas tipo test

  1. ¿Cuál es la principal causa de la emisión de formaldehído (HCHO) en los automóviles?
    • a) Combustión completa de hidrocarburos
    • b) Combustión parcial de hidrocarburos
    • c) Uso de convertidores catalíticos
    • d) Evaporación de combustibles

    Respuesta: b) Combustión parcial de hidrocarburos. El formaldehído (HCHO) se produce principalmente debido a la combustión parcial de hidrocarburos en los motores de los automóviles.

  2. ¿Qué tipo de motor tiende a emitir más formaldehído (HCHO)?
    • a) Motores diésel
    • b) Motores de gasolina
    • c) Motores eléctricos
    • d) Motores híbridos

    Respuesta: a) Motores diésel. Los motores diésel tienden a emitir más formaldehído (HCHO) en comparación con los motores de gasolina.

  3. ¿Cuál de los siguientes efectos NO está asociado con la exposición al formaldehído (HCHO)?
    • a) Irritación ocular
    • b) Irritación respiratoria
    • c) Mutación genética
    • d) Reducción de la visibilidad

    Respuesta: d) Reducción de la visibilidad. El formaldehído (HCHO) puede causar irritación ocular y respiratoria, además de ser un mutágeno y posible carcinógeno. También es un precursor del ozono troposférico y el smog fotoquímico. No está directamente asociado con la reducción de la visibilidad.

7. Emisiones: Etanol residual

Flashcards

¿Qué tipo de combustible causa el etanol residual?
Combustibles E10 (gasolina con 10% de bioetanol).
¿Qué vehículos emiten más etanol residual?
Vehículos de gasolina.
¿Cuál es el efecto en la salud del etanol residual?
Irritación leve.
¿Qué impacto ambiental tiene el etanol residual?
Contribuye a la formación de ozono troposférico.

Preguntas tipo test

  1. ¿Cuál es la principal causa de la presencia de etanol residual en las emisiones de los automóviles?
    • a) El uso de combustibles diésel de baja calidad.
    • b) La combustión incompleta de combustibles E10 (gasolina con 10% de bioetanol).
    • c) La evaporación de aditivos en el aceite del motor.
    • d) La reacción de óxidos de nitrógeno con compuestos orgánicos volátiles.

    Respuesta: b) La combustión incompleta de combustibles E10 (gasolina con 10% de bioetanol).. El etanol residual se debe principalmente a la combustión incompleta de combustibles E10, que contienen un 10% de bioetanol.

  2. ¿Qué tipo de vehículo tiende a emitir más etanol residual?
    • a) Vehículos diésel.
    • b) Vehículos de gasolina.
    • c) Vehículos eléctricos.
    • d) Vehículos híbridos.

    Respuesta: b) Vehículos de gasolina.. Los vehículos de gasolina tienden a emitir más etanol residual en comparación con los vehículos diésel, que casi no emiten.

  3. ¿Cuál es el principal impacto ambiental del etanol residual?
    • a) Contribuye a la lluvia ácida.
    • b) Agrava el efecto invernadero.
    • c) Contribuye a la formación de ozono troposférico.
    • d) Deteriora la capa de ozono.

    Respuesta: c) Contribuye a la formación de ozono troposférico.. El etanol residual, al evaporarse, contribuye a la formación de compuestos orgánicos volátiles (VOC), que a su vez contribuyen a la formación de ozono troposférico.

8. Emisiones: PM/nvPN (partículas en suspensión/partículas no volátiles)

Flashcards

¿Qué son las PM10?
Partículas gruesas con un diámetro menor a 10 micrómetros.
¿Qué son las PM2.5?
Partículas finas con un diámetro menor a 2.5 micrómetros.
¿Qué son las PM0.1?
Partículas ultrafinas con un diámetro menor a 0.1 micrómetros.
¿Qué tipo de motor emite más partículas ultrafinas durante el arranque en frío?
Motor de gasolina.

Preguntas tipo test

  1. ¿Cuál de los siguientes tipos de partículas es considerado 'fino'?
    • a) PM10
    • b) PM2.5
    • c) PM0.1
    • d) Todas las anteriores

    Respuesta: b) PM2.5. PM2.5 se define como partículas finas con un diámetro menor a 2.5 micrómetros.

  2. ¿Qué tipo de motor tiende a emitir menos partículas sólidas?
    • a) Motor de gasolina
    • b) Motor diésel
    • c) Ambos emiten cantidades similares
    • d) Motor eléctrico

    Respuesta: b) Motor diésel. Los motores diésel, en general, emiten menos partículas sólidas en comparación con los motores de gasolina, aunque estos últimos pueden emitir más partículas ultrafinas, especialmente durante el arranque en frío.

  3. ¿Qué efectos negativos para la salud están asociados con la exposición a PM2.5 y PM0.1?
    • a) Inflamación pulmonar y sistémica
    • b) Cáncer de pulmón
    • c) Deterioro cognitivo
    • d) Todas las anteriores

    Respuesta: d) Todas las anteriores. La exposición a PM2.5 y PM0.1 se ha asociado con inflamación pulmonar y sistémica, cáncer de pulmón, reducción de la función pulmonar y deterioro cognitivo.

9. Emisiones: NH3 (amoníaco)

Flashcards

¿Qué reacción en los catalizadores de los automóviles produce amoníaco (NH3)?
La reacción de NO+THC en el catalizador de tres vías (TWC) o la inyección de urea en la reducción catalítica selectiva (SCR).
¿Qué tipo de vehículos son más propensos a generar emisiones de NH3?
Principalmente los vehículos de gasolina.
¿Cuáles son los principales efectos en la salud y el medio ambiente asociados con las emisiones de amoníaco?
Irritación de ojos y vías respiratorias, deposición ambiental que causa eutrofización de suelos y aguas, y formación de partículas secundarias (PM2.5).
¿En qué tipo de motor es más común la producción de N2O (óxido nitroso)?
Mayor en motores Diésel.

Preguntas tipo test

  1. ¿Cuál es la principal causa de las emisiones de amoníaco (NH3) en los automóviles?
    • a) La combustión completa del combustible en motores diésel.
    • b) La reacción de NO+THC en el catalizador de tres vías (TWC) o la inyección de urea en la reducción catalítica selectiva (SCR).
    • c) La evaporación de combustibles con alto contenido de azufre.
    • d) El uso de aceites lubricantes de baja calidad.

    Respuesta: b) La reacción de NO+THC en el catalizador de tres vías (TWC) o la inyección de urea en la reducción catalítica selectiva (SCR).. Las emisiones de amoníaco (NH3) se producen principalmente por la reacción de NO+THC en el catalizador de tres vías (TWC) o por la inyección de urea en la reducción catalítica selectiva (SCR).

  2. ¿Qué tipo de vehículos son más propensos a emitir amoníaco (NH3)?
    • a) Vehículos diésel con sistemas de recirculación de gases de escape (EGR).
    • b) Vehículos de gasolina con catalizador de tres vías (TWC).
    • c) Vehículos eléctricos con baterías de litio.
    • d) Vehículos híbridos con sistemas de frenado regenerativo.

    Respuesta: b) Vehículos de gasolina con catalizador de tres vías (TWC).. El texto indica que las emisiones de amoníaco (NH3) son principales en vehículos de gasolina.

  3. ¿Cuál es uno de los efectos para la salud y el medio ambiente asociados con las emisiones de amoníaco (NH3)?
    • a) Disminución de la lluvia ácida y mejora de la calidad del aire.
    • b) Reducción del efecto invernadero y protección de la capa de ozono.
    • c) Irritación de ojos y vías respiratorias, eutrofización de suelos y aguas, y formación de partículas secundarias (PM2.5).
    • d) Aumento de la biodiversidad y mejora de la fertilidad del suelo.

    Respuesta: c) Irritación de ojos y vías respiratorias, eutrofización de suelos y aguas, y formación de partículas secundarias (PM2.5).. El texto especifica que el amoniaco puede causar irritación de ojos y vías respiratorias, deposición ambiental que lleva a la eutrofización de suelos y aguas, y formación de partículas secundarias (PM2.5).

10. Emisiones: N2O (óxido nitroso)

Flashcards

¿Qué es el N2O?
Óxido nitroso, un gas de efecto invernadero potente.
¿En qué tipo de vehículos es más común la emisión de N2O?
Motores diésel, especialmente con sistemas SCR.
¿Cuál es el impacto ambiental del N2O?
Contribuye al calentamiento global y al deterioro de la capa de ozono.
¿Cómo se forma el N2O en los catalizadores?
Por reacciones secundarias en la reducción parcial de NOx.

Preguntas tipo test

  1. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor la formación de N2O en los sistemas de control de emisiones de vehículos?
    • a) Se forma como un producto primario de la combustión en motores de gasolina.
    • b) Es un contaminante emitido principalmente por vehículos eléctricos.
    • c) Resulta de reacciones secundarias en catalizadores, especialmente en la reducción parcial de NOx.
    • d) Se produce por la oxidación completa de hidrocarburos en convertidores catalíticos.

    Respuesta: c) Resulta de reacciones secundarias en catalizadores, especialmente en la reducción parcial de NOx.. El N2O se forma principalmente como un subproducto de reacciones incompletas en los catalizadores, particularmente durante la reducción parcial de NOx en motores diésel o cuando la reacción de NOx con urea es incompleta.

  2. ¿Cuál de los siguientes tipos de vehículos tiende a emitir más N2O?
    • a) Vehículos de gasolina con convertidores catalíticos de tres vías.
    • b) Vehículos diésel, especialmente aquellos con sistemas de reducción catalítica selectiva (SCR).
    • c) Vehículos eléctricos.
    • d) Vehículos híbridos que utilizan frenado regenerativo.

    Respuesta: b) Vehículos diésel, especialmente aquellos con sistemas de reducción catalítica selectiva (SCR).. Los motores diésel, especialmente aquellos que utilizan sistemas SCR, tienden a emitir más N2O debido a las reacciones incompletas de NOx con urea.

  3. ¿Cuál es el principal impacto ambiental del N2O?
    • a) Contribuye a la lluvia ácida.
    • b) Es un precursor del smog fotoquímico.
    • c) Es un gas de efecto invernadero muy potente y contribuye al deterioro de la capa de ozono.
    • d) Causa irritación respiratoria directa.

    Respuesta: c) Es un gas de efecto invernadero muy potente y contribuye al deterioro de la capa de ozono.. El N2O es un gas de efecto invernadero con un potencial de calentamiento global aproximadamente 300 veces mayor que el CO2 y contribuye al agotamiento de la capa de ozono.

11. Contaminantes Secundarios

Flashcards

¿Qué es el ozono troposférico?
Un contaminante secundario formado por la reacción entre NOx y VOCs en presencia de luz solar.
¿Qué causa la lluvia ácida?
La reacción de SO2 y NOx en la atmósfera con agua, oxígeno y otros compuestos.
¿Qué son los aerosoles secundarios?
Partículas formadas por la oxidación y fotólisis de HC, PM y gases.
¿Qué efectos tiene el ozono troposférico en la salud?
Irrita ojos y vías respiratorias.

Preguntas tipo test

  1. ¿Qué contaminante secundario se forma por la reacción entre óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles en presencia de luz solar?
    • a) Lluvia ácida
    • b) Ozono troposférico
    • c) Aerosoles inorgánicos secundarios
    • d) Peroxiacetil nitrato (PAN)

    Respuesta: b) Ozono troposférico. El ozono troposférico se forma en la baja atmósfera por la reacción entre óxidos de nitrógeno (NOx) y compuestos orgánicos volátiles (VOCs) en presencia de luz solar.

  2. ¿Qué contaminantes reaccionan en la atmósfera para producir la lluvia ácida?
    • a) CO y CO2
    • b) SO2 y NOx
    • c) PM10 y PM2.5
    • d) THC y CH4

    Respuesta: b) SO2 y NOx. La lluvia ácida se produce cuando el dióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NOx) reaccionan en la atmósfera con el agua, el oxígeno y otros compuestos.

  3. ¿Qué tipo de aerosol se forma por la oxidación y fotólisis de hidrocarburos, partículas y gases?
    • a) Aerosol marino
    • b) Aerosol volcánico
    • c) Aerosol orgánico secundario (SOA)
    • d) Aerosol primario

    Respuesta: c) Aerosol orgánico secundario (SOA). Los aerosoles orgánicos secundarios (SOA) se forman por la oxidación y fotólisis de hidrocarburos (HC), partículas (PM) y gases.

12. Reducción de Emisiones

Flashcards

¿Qué gas de escape es un resultado natural de la combustión de hidrocarburos?
Vapor de agua (H2O)
¿Qué contaminante emitido por los automóviles se une a la hemoglobina en la sangre, reduciendo la capacidad de transporte de oxígeno?
Monóxido de carbono (CO)
¿Qué contaminantes son precursores del ozono troposférico y el smog fotoquímico?
Hidrocarburos totales (THC) y metano (CH4)
¿Qué tipo de catalizador se utiliza para reducir NOx a N2 y H2O utilizando NH3 generado a partir de urea?
Reducción Catalítica Selectiva (SCR)

Preguntas tipo test

  1. ¿Qué contaminante se reduce mediante la inyección de urea en la reducción catalítica selectiva (SCR)?
    • a) Partículas en suspensión (PM)
    • b) Óxidos de nitrógeno (NOx)
    • c) Monóxido de carbono (CO)
    • d) Hidrocarburos (HC)

    Respuesta: b) Óxidos de nitrógeno (NOx). La reducción catalítica selectiva (SCR) utiliza amoníaco (NH3) generado a partir de urea para reducir los óxidos de nitrógeno (NOx) a nitrógeno (N2) y agua (H2O).

  2. ¿Cuál de los siguientes contaminantes contribuye a la formación de lluvia ácida?
    • a) Monóxido de carbono (CO)
    • b) Óxidos de azufre (SOx)
    • c) Hidrocarburos (HC)
    • d) Partículas en suspensión (PM)

    Respuesta: b) Óxidos de azufre (SOx). Los óxidos de azufre (SOx), especialmente el dióxido de azufre (SO2), reaccionan en la atmósfera con el agua, el oxígeno y otros compuestos para formar ácido sulfúrico, que es un componente principal de la lluvia ácida.

  3. ¿Cuál es el principal componente utilizado en los convertidores catalíticos de tres vías para almacenar y liberar oxígeno?
    • a) Alúmina (Al2O3)
    • b) Sílice (SiO2)
    • c) Ceria (CeO2)
    • d) Titanio (TiO2)

    Respuesta: c) Ceria (CeO2). El CeO2 (óxido de cerio) tiene la capacidad de almacenar oxígeno (Oxygen Storage Capacity, OSC). Almacena O2 cuando hay exceso (mezcla pobre) y libera O2 cuando hay deficiencia (mezcla rica), manteniendo una relación aire/combustible óptima.

13. Composición de los Gases de Escape Euro 6

Flashcards

¿Qué gas de escape es un producto de la combustión completa de hidrocarburos?
Dióxido de carbono (CO2)
¿Qué gas de escape se forma por la reacción del nitrógeno del aire con el oxígeno a altas temperaturas?
Óxidos de nitrógeno (NOx)
¿Qué contaminante contribuye a la formación de lluvia ácida y a la irritación respiratoria?
Dióxido de azufre (SO2)
¿Qué contaminante es un precursor del ozono troposférico y un potente gas de efecto invernadero?
Metano (CH4)

Preguntas tipo test

  1. ¿Qué contaminante de los gases de escape se reduce simultáneamente a N2 mientras se oxidan CO y HC en un convertidor catalítico?
    • a) Óxidos de nitrógeno (NOx)
    • b) Monóxido de carbono (CO)
    • c) Hidrocarburos (HC)
    • d) Dióxido de carbono (CO2)

    Respuesta: a) Óxidos de nitrógeno (NOx). En los convertidores catalíticos de tres vías (TWC), los NOx se reducen a N2, mientras que simultáneamente se oxidan el CO a CO2 y los HC a CO2 y H2O.

  2. ¿Qué componente se utiliza en los catalizadores de tres vías para almacenar y liberar oxígeno según las condiciones de la mezcla?
    • a) Alúmina (Al2O3)
    • b) Dióxido de cerio (CeO2)
    • c) Platino (Pt)
    • d) Rodio (Rh)

    Respuesta: b) Dióxido de cerio (CeO2). El dióxido de cerio (CeO2) tiene la capacidad de almacenar oxígeno cuando hay un exceso (mezcla pobre) y liberarlo cuando hay una deficiencia (mezcla rica), lo que ayuda a mantener la eficiencia del catalizador.

  3. ¿Cuál es el rango de temperatura óptima para el funcionamiento de un convertidor catalítico de tres vías?
    • a) 100-200 ºC
    • b) 250-350 ºC
    • c) 400-700 ºC
    • d) 800-900 ºC

    Respuesta: c) 400-700 ºC. La temperatura óptima para el funcionamiento de un convertidor catalítico de tres vías está entre 400 y 700 ºC. A temperaturas más bajas, la eficiencia del catalizador disminuye significativamente.

14. Tipos de Convertidores Catalíticos

Flashcards

¿Qué gases oxida el convertidor catalítico OC?
CO y HC
¿Qué tipo de convertidor catalítico reduce simultáneamente CO, HC y NOx?
TWC (Three-Way Catalyst)
¿Qué contaminantes filtra el DPF/GPF?
Partículas (PM)
¿Qué sustancia se utiliza en el SCR para reducir los NOx?
Amoníaco (NH3) generado a partir de urea (AdBlue)

Preguntas tipo test

  1. ¿Cuál de los siguientes convertidores catalíticos oxida CO y HC a CO2 y H2O?
    • a) DOC (Diesel Oxidation Catalyst)
    • b) OC (Oxidation Catalyst)
    • c) TWC (Three-Way Catalyst)
    • d) DPF (Diesel Particulate Filter)

    Respuesta: b) OC (Oxidation Catalyst). El convertidor catalítico OC (Oxidation Catalyst) es el encargado de oxidar el monóxido de carbono (CO) e hidrocarburos (HC) a dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O).

  2. ¿Qué convertidor catalítico se utiliza para reducir simultáneamente CO, HC y NOx?
    • a) DOC (Diesel Oxidation Catalyst)
    • b) DPF (Diesel Particulate Filter)
    • c) TWC (Three-Way Catalyst)
    • d) SCR (Selective Catalytic Reduction)

    Respuesta: c) TWC (Three-Way Catalyst). El TWC (Three-Way Catalyst) es capaz de oxidar CO a CO2, HC a CO2 y H2O, y reducir NOx a N2 simultáneamente.

  3. ¿Cuál es la función principal de un filtro DPF/GPF?
    • a) Oxidar CO y HC
    • b) Reducir NOx
    • c) Filtrar partículas (PM)
    • d) Almacenar oxígeno

    Respuesta: c) Filtrar partículas (PM). La función principal del DPF/GPF (Diesel/Gasoline Particulate Filter) es filtrar y oxidar las partículas (PM) presentes en los gases de escape.

15. Three-Way Catalyst

Flashcards

¿Qué tres contaminantes reduce simultáneamente un catalizador de tres vías?
CO, HC y NOx
¿Cuál es el rango de temperatura óptimo para un catalizador de tres vías?
400-700°C
¿Qué metal se utiliza principalmente para reducir los NOx en un catalizador de tres vías?
Rodio (Rh)
¿Qué significa OSC en el contexto de los catalizadores de tres vías?
Capacidad de almacenamiento de oxígeno (Oxygen Storage Capacity)

Preguntas tipo test

  1. ¿Cuál es la temperatura óptima de funcionamiento de un convertidor catalítico de tres vías?
    • a) 100-300ºC
    • b) 400-700ºC
    • c) 800-1000ºC
    • d) 250-450ºC

    Respuesta: b) 400-700ºC. La temperatura óptima para el funcionamiento de un convertidor catalítico de tres vías se encuentra entre 400 y 700ºC. Dentro de este rango, el catalizador opera con su máxima eficiencia en la conversión de contaminantes.

  2. ¿Cuál de los siguientes componentes NO es típicamente utilizado en un convertidor catalítico de tres vías para la oxidación?
    • a) Platino (Pt)
    • b) Paladio (Pd)
    • c) Rodio (Rh)
    • d) Cerio (CeO2)

    Respuesta: c) Rodio (Rh). El rodio (Rh) se utiliza principalmente para la reducción de NOx a N2 en los convertidores catalíticos de tres vías, mientras que el platino (Pt), el paladio (Pd) y el cerio (CeO2) se utilizan para la oxidación de CO y HC.

  3. ¿Qué función principal desempeña el sensor lambda en un sistema con convertidor catalítico de tres vías?
    • a) Medir la temperatura del catalizador
    • b) Medir la presión de los gases de escape
    • c) Medir la concentración de oxígeno en los gases de escape
    • d) Medir el flujo de combustible al motor

    Respuesta: c) Medir la concentración de oxígeno en los gases de escape. El sensor lambda mide la concentración de oxígeno en los gases de escape. Esta información es crucial para que la unidad de control del motor (ECU) ajuste la inyección de combustible y mantenga una relación aire/combustible cercana a la estequiométrica, optimizando la eficiencia del catalizador.

16. Diesel Oxidation Catalyst

Flashcards

¿Cuál es la principal diferencia entre un DOC y un TWC en términos de reducción?
El DOC no realiza reducción (λ>1), mientras que el TWC sí.
¿Qué metales nobles NO se encuentran en un DOC, a diferencia de un TWC?
Rodio (Rh).
¿Qué tipo de control NO es necesario en un DOC, a diferencia de un TWC?
Control de O2.
¿Qué soportes catalíticos se utilizan en un DOC en lugar de CeO2?
Al2O3, SiO2, TiO2 o ZrO2.

Preguntas tipo test

  1. ¿Cuál de los siguientes NO es un componente típicamente oxidado por un catalizador de oxidación diésel (DOC)?
    • a) Monóxido de carbono (CO)
    • b) Hidrocarburos (HC)
    • c) Óxidos de nitrógeno (NOx)
    • d) Partículas (PM)

    Respuesta: c) Óxidos de nitrógeno (NOx). A diferencia de los catalizadores de tres vías, los DOC no están diseñados para reducir NOx. En cambio, oxidan CO, HC y PM.

  2. ¿Qué tipo de soporte catalítico se utiliza comúnmente en los catalizadores de oxidación diésel (DOC) en lugar del óxido de cerio (CeO2) usado en los catalizadores de tres vías?
    • a) Platino (Pt)
    • b) Rodio (Rh)
    • c) Alúmina (Al2O3)
    • d) Paladio (Pd)

    Respuesta: c) Alúmina (Al2O3). Los DOC utilizan soportes de alúmina (Al2O3), sílice (SiO2), titania (TiO2) o zirconia (ZrO2) en lugar de óxido de cerio (CeO2), ya que no requieren capacidad de almacenamiento de oxígeno (OSC).

  3. ¿Cuál es el rango de temperatura óptima de funcionamiento para un catalizador de oxidación diésel (DOC)?
    • a) 80-150°C
    • b) 180-220°C
    • c) 250-450°C
    • d) 400-700°C

    Respuesta: c) 250-450°C. Los DOC operan a temperaturas más bajas que los catalizadores de tres vías, con un rango óptimo de 250-450°C.

17. Diesel Particulate Filter

Flashcards

¿Qué dos materiales se utilizan comúnmente para fabricar los filtros de partículas diésel?
Cordierita y carburo de silicio (SiC)
¿Cuál es el rango de temperatura de regeneración de un DPF sin catalizador?
550-650°C
¿Qué dos métodos principales se utilizan para la regeneración de un DPF?
Regeneración pasiva (uso de catalizadores) y regeneración activa (aumento de temperatura)
¿Qué tipo de filtro trabaja en condiciones más limpias y calientes, DPF o GPF?
GPF (Gasoline Particulate Filter)

Preguntas tipo test

  1. ¿Cuál es el propósito principal de la regeneración pasiva en un filtro de partículas diésel (DPF)?
    • a) Aumentar la temperatura del filtro mediante inyección tardía de combustible.
    • b) Añadir catalizadores para disminuir la temperatura necesaria para la oxidación del hollín.
    • c) Utilizar calentadores eléctricos para quemar las partículas acumuladas.
    • d) Adsorber los NOx sobre almacenadores específicos.

    Respuesta: b) Añadir catalizadores para disminuir la temperatura necesaria para la oxidación del hollín.. La regeneración pasiva utiliza catalizadores para reducir la temperatura a la que el hollín se oxida y se convierte en CO2, facilitando la limpieza del filtro sin necesidad de intervención activa.

  2. ¿Qué materiales se utilizan comúnmente en la fabricación de los filtros de partículas diésel (DPF)?
    • a) Aluminio y acero inoxidable.
    • b) Cordierita y carburo de silicio (SiC).
    • c) Titanio y circonio.
    • d) Platino y rodio.

    Respuesta: b) Cordierita y carburo de silicio (SiC).. Los DPFs se fabrican comúnmente con cordierita o carburo de silicio debido a su resistencia a altas temperaturas y su capacidad para filtrar partículas finas.

  3. ¿Cuál es la principal diferencia entre la regeneración activa y pasiva de un DPF?
    • a) La regeneración activa usa catalizadores, mientras que la pasiva no.
    • b) La regeneración activa aumenta la temperatura externamente, mientras que la pasiva usa catalizadores.
    • c) La regeneración activa es más eficiente que la pasiva.
    • d) La regeneración pasiva requiere temperaturas más altas que la activa.

    Respuesta: b) La regeneración activa aumenta la temperatura externamente, mientras que la pasiva usa catalizadores.. La regeneración activa implica aumentar la temperatura del filtro mediante inyección tardía de combustible o calentadores, mientras que la regeneración pasiva utiliza catalizadores para reducir la temperatura necesaria para la oxidación del hollín.

18. NOx Storage Catalyst/Lean NOx Trap

Flashcards

¿Qué significan las siglas NSC/LNT en el contexto de los convertidores catalíticos?
NOx Storage Catalyst/Lean NOx Trap (Catalizador de Almacenamiento de NOx/Trampa de NOx Pobre).
¿Cuál es el propósito principal de un catalizador NSC/LNT?
Reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) en condiciones de mezcla pobre.
¿Qué tipo de materiales se utilizan para almacenar NOx en un catalizador NSC/LNT?
Óxidos de bario (BaO), potasio (K2O) y cerio (CeO2).
¿Qué metales nobles se emplean para la reducción de NOx a N2 en catalizadores NSC/LNT?
Platino (Pt) y rodio (Rh).

Preguntas tipo test

  1. ¿Cuál es la función principal de los almacenadores de NOx en un catalizador NSC/LNT?
    • a) Oxidar el NOx a NO2.
    • b) Adsorber los NOx para su posterior reducción.
    • c) Reducir los NOx directamente a N2.
    • d) Filtrar las partículas de hollín.

    Respuesta: b) Adsorber los NOx para su posterior reducción.. Los almacenadores de NOx, como el BaO, K2O y CeO2, tienen la función principal de adsorber los NOx presentes en los gases de escape para su posterior reducción a N2 durante las fases ricas.

  2. ¿Qué metales nobles se utilizan comúnmente en los catalizadores NSC/LNT para reducir los NOx a N2?
    • a) Cobre y hierro.
    • b) Vanadio y titanio.
    • c) Platino y rodio.
    • d) Níquel y paladio.

    Respuesta: c) Platino y rodio.. En los catalizadores NSC/LNT, el platino (Pt) y el rodio (Rh) son los metales nobles utilizados para catalizar la reducción de los NOx adsorbidos a nitrógeno (N2) durante las fases ricas en combustible.

  3. ¿En qué condiciones de funcionamiento del motor se produce la adsorción de NOx en un catalizador NSC/LNT?
    • a) Fases ricas en combustible.
    • b) Fases estequiométricas.
    • c) Fases pobres en combustible.
    • d) Arranque en frío.

    Respuesta: c) Fases pobres en combustible.. La adsorción de NOx en un catalizador NSC/LNT ocurre durante las fases pobres en combustible, cuando hay un exceso de oxígeno en los gases de escape. En estas condiciones, los NOx se almacenan en los materiales adsorbentes del catalizador.

19. Selective Catalytic Reduction

Flashcards

¿Qué significa SCR?
Selective Catalytic Reduction (Reducción Catalítica Selectiva)
¿Qué gases se utilizan en la reacción Fast SCR?
NO y NO2
¿Qué gas se utiliza para reducir los NOx en el sistema SCR?
Amoníaco (NH3)
¿Qué catalizadores se usan en SCR?
V2O5/TiO2, zeolitas Cu/Fe y soportes CeO2/Al2O3

Preguntas tipo test

  1. ¿Qué tipo de reacción es más eficiente en la Reducción Catalítica Selectiva (SCR)?
    • a) Slow SCR: solo NO
    • b) Fast SCR: NO + NO2
    • c) Reacciones que generan N2O
    • d) Reacciones con exceso de NH3

    Respuesta: b) Fast SCR: NO + NO2. La reacción Fast SCR (NO + NO2) es más eficiente en la reducción catalítica selectiva en comparación con la reacción Slow SCR (solo NO).

  2. ¿Qué catalizador se utiliza comúnmente en función del tipo de vehículo y temperatura en la Reducción Catalítica Selectiva (SCR)?
    • a) Platino
    • b) Rodio
    • c) V2O5/TiO2, zeolitas Cu/Fe y soportes CeO2/Al2O3
    • d) Paladio

    Respuesta: c) V2O5/TiO2, zeolitas Cu/Fe y soportes CeO2/Al2O3. En la Reducción Catalítica Selectiva (SCR), se utilizan catalizadores como V2O5/TiO2, zeolitas Cu/Fe y soportes CeO2/Al2O3, cuya elección depende del tipo de vehículo y la temperatura de funcionamiento.

  3. ¿Qué gas puede generarse como reacción secundaria en el proceso de Reducción Catalítica Selectiva (SCR)?
    • a) CO2
    • b) O2
    • c) N2O
    • d) H2O

    Respuesta: c) N2O. Durante la Reducción Catalítica Selectiva (SCR), las reacciones secundarias pueden generar N2O (óxido nitroso), un gas de efecto invernadero.

20. Sistema de Tratamiento de Emisiones Diesel

Flashcards

¿Qué significa DOC?
Diesel Oxidation Catalyst (Catalizador de Oxidación Diésel)
¿Qué significa SCR?
Selective Catalytic Reduction (Reducción Catalítica Selectiva)
¿Qué significa DPF?
Diesel Particulate Filter (Filtro de Partículas Diésel)
¿Qué contaminantes reduce el SCR?
NOx (Óxidos de Nitrógeno)

Preguntas tipo test

  1. ¿Cuál de los siguientes componentes NO es parte de un sistema de tratamiento de emisiones diésel?
    • a) DOC (Diesel Oxidation Catalyst)
    • b) SCR (Selective Catalytic Reduction)
    • c) TWC (Three-Way Catalyst)
    • d) DPF (Diesel Particulate Filter)

    Respuesta: c) TWC (Three-Way Catalyst). El TWC (Three-Way Catalyst) se utiliza principalmente en motores de gasolina, mientras que los sistemas diésel utilizan DOC, SCR y DPF para tratar las emisiones.

  2. ¿Qué contaminantes reduce el DOC (Diesel Oxidation Catalyst)?
    • a) Principalmente NOx
    • b) Principalmente partículas (PM)
    • c) HC, CO y PM
    • d) Principalmente CO2

    Respuesta: c) HC, CO y PM. El DOC oxida hidrocarburos (HC), monóxido de carbono (CO) y reduce la masa de partículas (PM) en los gases de escape diésel.

  3. ¿Cuál es la función principal del SCR (Selective Catalytic Reduction) en un sistema de tratamiento de emisiones diésel?
    • a) Oxidar CO a CO2
    • b) Reducir NOx a N2 y H2O
    • c) Filtrar partículas PM
    • d) Almacenar oxígeno

    Respuesta: b) Reducir NOx a N2 y H2O. El SCR utiliza amoníaco (NH3) para reducir los óxidos de nitrógeno (NOx) en nitrógeno (N2) y agua (H2O), disminuyendo así las emisiones de NOx.

21. Conclusiones

Flashcards

¿Qué rol fundamental han tenido los sistemas de control catalítico?
Reducir las emisiones contaminantes del transporte.
¿Con qué está relacionado el desarrollo de los sistemas de control catalítico?
Con los avances en diseño de motores y gestión electrónica.
¿Qué normativas cumplen los catalizadores actuales en motores de gasolina estequiométricos?
Las normativas más exigentes.
¿Qué sigue siendo un reto tecnológico en motores de mezcla pobre y diésel?
La reducción de NOx.

Preguntas tipo test

  1. ¿Qué han sido fundamentales para reducir las emisiones contaminantes del transporte?
    • a) Las nuevas regulaciones de tráfico
    • b) Los sistemas de control catalítico
    • c) El uso de combustibles renovables
    • d) La mejora en la infraestructura vial

    Respuesta: b) Los sistemas de control catalítico. Los sistemas de control catalítico han jugado un papel crucial en la disminución de las emisiones contaminantes generadas por el transporte.

  2. ¿Qué reto tecnológico persiste en relación con los catalizadores?
    • a) La reducción de CO2 en motores de gasolina
    • b) La eliminación completa de partículas PM2.5
    • c) La reducción de NOx en motores de mezcla pobre y diésel
    • d) El aumento de la eficiencia en la conversión de CO a CO2

    Respuesta: c) La reducción de NOx en motores de mezcla pobre y diésel. La reducción de NOx en motores de mezcla pobre y diésel sigue representando un desafío tecnológico importante.

  3. ¿Qué tipo de motores cumplen las normativas más exigentes gracias a los catalizadores actuales?
    • a) Motores diésel de última generación
    • b) Motores de gasolina estequiométricos
    • c) Motores híbridos enchufables
    • d) Motores de gas natural comprimido

    Respuesta: b) Motores de gasolina estequiométricos. Los catalizadores actuales son especialmente efectivos en motores de gasolina estequiométricos, permitiéndoles cumplir con las normativas más estrictas.

Y 21 flashcards y 42 preguntas más en el documento.

Texto del documento

Automóviles y convertidores catalíticos Rol de los catalizadores en la reducción de emisiones de transporte Eficiencia Energética y Descarbonización EED 2 Automóviles y convertidores catalíticos COMPOSICIÓN TÍPICA DE LOS GASES DE ESCAPE https://iea-amf.org/content/fuel_information/significance_emissions Vapor de agua (H2O) Resultado natural de la combustión de hidrocarburos Oxígeno (O2) Varía según la eficiencia de la combustión y el tipo de motor Dióxido de carbono (CO2) Producto de la combustión completa de hidrocarburos - Motores diésel trabajan con exceso de aire (más oxígeno) y son mas eficientes combustión más completa y menor concentración de CO2 y H2O en los gases de escape (mas NOX) - Más hidrógeno en el combustible más agua al quemar 3 Automóviles y convertidores catalíticos EMISSIONES Monóxido de carbono (CO) Resultado de la combustión incompleta del combustible cuando hay falta de oxígeno Más probable en motores de gasolina durante arranques fríos o carga alta Diésel emite poca cantidad de CO comparado con gasolina, porque la combustión tiende a ser más completa Consecuencias CO se une a la hemoglobina formando carboxihemoglobina, reduciendo la capacidad de transporte de oxígeno en la sangre hipoxia tisular Agrava enfermedades cardiovasculares, puede provocar mareos, dolor de cabeza, náusea y envenenamiento en concentraciones >10% Exposición crónica puede afectar función cognitiva y cardiaca Cada incremento de 1 mg/m3 se asocia con perdida de 2% de años de vida Contribuye indirectamente a formación de ozono troposférico y smog E.

Ernyasih et al., "Health risk assessment through probabilistic sensitivity analysis of carbon monoxide and fine particulate transportation exposure", 2023 DOI: 10.22035/gjesm.2023.04.18 4 Automóviles y convertidores catalíticos EMISSIONES Óxidos de nitrógeno (NOX: NO/NO2) Formados por reacción del nitrógeno del aire con oxígeno a altas temperaturas (mecanismo de Zeldovich) Diésel: exceso de aire y altas temperaturas más NO Gasolina: menores temperaturas menos NO Consecuencias Irritación de vías respiratorias, exacerbación de asma e infecciones respiratorias Exposición crónica mayor mortalidad por enfermedades respiratorias y cardiovasculares Precursor de ozono troposférico y partículas secundarias que agravan efectos pulmonares y vasculares Contribuye a lluvia ácida y degradación de ecosistemas acuáticos y terrestres S.

Sami Taha et al., "Comprehensive review of health impacts of the exposure to nitrogen oxides (NOx), carbon dioxide (CO2), and particulate matter (PM)", 2025 https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2025.100771 5 Automóviles y convertidores catalíticos EMISSIONES Azufre Naturalmente presente en la gasolina y en el diésel Durante la combustión el azufre se oxida y genera óxidos de azufre SOX, (SO2 y SO3) SO2: - Causa lluvia ácida, irritación respiratoria y corrosión - Contribuye a la formación de sulfatos secundarios en la atmósfera (aerosoles finos) Sulfatos (SO4 2-) y partículas sulfatadas: - Se generan cuando SO3 reacciona con agua en el escape - Pueden emitirse como partículas finas (PM2.5) Efecto negativo sobre los sistemas de control de emisiones M.

Bösenhofer, F.

Winter, "A parametric study on the sulfur species distribution within the cylinder of diesel engines", 2015 https://www.researchgate.net/publication/326547980_A_parametric_study_on_the_sulfur_species_distribution_within_the_cylinder_of_diesel_engines/citations 6 Automóviles y convertidores catalíticos EMISSIONES THC/CH4 (hidrocarburos totales y metano) Causa: combustión incompleta, evaporación, aditivos Diésel vs gasolina: gasolina emite más THC y CH4 Salud: irritación respiratoria, algunos hidrocarburos son cancerígenos Medio ambiente: precursores de ozono troposférico y smog fotoquímico, CH4 es gas de efecto invernadero potente HCHO (formaldehído) Causa: combustión parcial de hidrocarburos Diésel vs gasolina: Diésel más emisiones Salud: irritación ocular y respiratoria, mutágeno, posible carcinógeno Medio ambiente: precursor de ozono troposférico y smog fotoquímico Etanol residual Causa: combustibles E10 (gasolina con un 10% de bioetanol), combustión incompleta Diésel vs gasolina: mayor en gasolina, diésel casi nulo Salud: irritación leve Medio ambiente: evaporación contribuye a VOC ozono troposférico 7 Automóviles y convertidores catalíticos EMISSIONES PM/nvPN (partículas en suspensión/partículas no volátiles) Causas y tipos PM10: partículas gruesas (<10 µm) PM2.5: finas (<2.5 µm) PM0.1: ultrafinas (<0.1 µm) Diésel emite menos partículas sólidas, gasolina emite principalmente en arranque en frío y más partículas ultrafinas Consecuencias dependen de tamaño y composición Salud: inflamación pulmonar y sistémica, cáncer de pulmón (PM 2.5 y 0.1), reducción de función pulmonar, deterioro cognitivo Medio ambiente: deposición de partículas contaminación del suelo y agua, reducción de visibilidad, contribuye al smog S.

Sami Taha et al., "Comprehensive review of health impacts of the exposure to nitrogen oxides (NOx), carbon dioxide (CO2), and particulate matter (PM)", 2025 https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2025.100771 8 Automóviles y convertidores catalíticos EMISSIONES FORMADAS EN LOS DISPOSITIVOS DE CONTROL DE EMISIONES NH3 (amoníaco) NO+THC en el catalizador tres vías (TWC) o inyección de urea en reducción catalítica selectiva (SCR) Principalmente gasolina Salud/ambiente: irritación de ojos y vías respiratorias, deposición ambiental eutrofización de suelos y aguas, formación de partículas secundarias (PM2.5) N2O (óxido nitroso) Reacciones secundarias en catalizadores (reducción parcial NOX o en Diésel si reacción NOX con urea es incompleta) Mayor en motores Diésel Salud/ambiente: gas de efecto invernadero potente y de larga duración (~300×CO2), contribuye al deterioro de la capa de ozono; toxicidad directa baja L.

Xu et al., "Influencing factors on ammonia emissions from gasoline vehicles: A systematic review and meta-analysis", 2024 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171467 G.

Miao et al., "Emission Characteristics of Nitrous Oxide (N2O) from Conventional Gasoline and Hybrid Vehicles", 2024 https://doi.org/10.3390/atmos15091142 9 Automóviles y convertidores catalíticos CONTAMINANTES SECUNDARIOS 10 Automóviles y convertidores catalíticos CONTAMINANTES SECUNDARIOS Ozono troposférico (O ) Formado en la baja atmósfera por la reacción entre óxidos de nitrógeno (NOX) y compuestos orgánicos volátiles (VOCs) en presencia de luz solar Irrita ojos y vías respiratorias Daña vegetación y materiales Contribuye al smog fotoquímico, mezcla de contaminantes que reduce la visibilidad y afecta la salud Lluvia ácida Se produce cuando SO2 (dióxido de azufre) y NOX reaccionan en la atmósfera con el agua, oxígeno y otros compuestos, formando ácidos sulfúricos (H2SO4) y nítrico (HNO3) Estos ácidos se depositan con la lluvia, nieve o niebla, acidificando el suelo y el agua PM secundarias: Secondary Organic and Inorganic Aerosol (SOA, SIA) formada por oxidación y fotolisis de HC, PM y gases C.

Wisdom Chidiebere, C. Kingsley Achukee, "The reduction and mitigation of organic pollutants and photochemical smog: A review", 2024 https://www.researchgate.net/publication/384427437 Anni H.

Hartikainen et al., "Photochemical transformation and secondary aerosol formation potential of Euro6 gasoline and diesel passenger car exhaust emissions", 2023 https://doi.org/10.1016/j.jaerosci.2023.106159 PAN: Peroxyacetyl nitrate 11 Automóviles y convertidores catalíticos European Environment Agency 12 Automóviles y convertidores catalíticos European Environment Agency 13 Automóviles y convertidores catalíticos European Environment Agency Regulación de combustible: - Diesel limitado a 50 ppm de azufre desde 2005 - Gasolina también sujeta a límites de azufre (<10 ppm en la UE) Emisiones Euro 6: No hay límite específico para SO en el escape, la normativa indirectamente controla SO vía el contenido de azufre en el combustible Los sistemas de post-tratamiento (SCR, catalizadores de tres vías) funcionan mejor con combustibles bajos en azufre, reduciendo efectos indirectos sobre emisiones secundarias 14 Automóviles y convertidores catalíticos European Environment Agency 15 Automóviles y convertidores catalíticos Zhao-Yue Chen et al., "Population exposure to multiple air pollutants and its compound episodes in Europe", 2024 https://www.nature.com/articles/s41467-024-46103-3 16 Automóviles y convertidores catalíticos CNG vs LPG Gas natural (GNC) vs.

GLP, GNL, GNR y diésel " Cummins Inc. A. H. Pundkar et al., "Performance and Emissions of LPG Fueled Internal Combustion Engine: A Review", 2012 https://www.academia.edu/25166960/Performance_and_Emissions_of_LPG_ Fueled_Internal_Combustion_Engine_A_Review 17 Automóviles y convertidores catalíticos 18 Automóviles y convertidores catalíticos Novedades Euro 7 NO diésel: 80 60 mg/km CO gasolina: 1000 500 mg/km Conteo de partículas hasta 10 nm (Euro 6 >23 nm) Regulación de partículas por desgaste (frenos y neumáticos) Regulación NH3 y N2O Gasolina, diésel, híbridos y eléctricos 19 Automóviles y convertidores catalíticos COMPOSICIÓN DE LOS GASES DE ESCAPE EURO 6 S.

Saarikoski et al., "Towards zero pollution vehicles by advanced fuels and exhaust aftertreatment technologies", 2024 https://doi.org/10.1016/j.envpol.2024.123665 Coche gasolina convencional Coche gasolina con filtro de partículas Coche Diésel con filtro de partículas Vehículo a gas natural Variando tipo de combustible y temperatura externa nvPN: non-volatil part. num. THC: total hydrocarbon 20 Automóviles y convertidores catalíticos COMPOSICIÓN DE LOS GASES DE ESCAPE EURO 6 S.

Saarikoski et al., "Towards zero pollution vehicles by advanced fuels and exhaust aftertreatment technologies", 2024 https://doi.org/10.1016/j.envpol.2024.123665 Chemical composition of fresh (a) and aged (b) PM1 21 Automóviles y convertidores catalíticos TIPOS DE CONVERTIDORES CATALÍTICOS Association for Emissions Control and Climate https://www.aecc.eu/emissions-control-technology/ OC: Oxida CO y HC a CO2 y H2O DOC: Oxida CO, HC y parte del NO a NO2, a la vez oxida parte de las PM TWC: Simultáneamente oxida CO a CO2, HC a CO2 y H2O, y reduce NOX a N2 DPF/GPF: Filtra PM y las oxida NSC/LNT: Adsorbe NOX y lo reduce a N2 SCR: Adsorbe NOX y lo reduce a N2 y H2O usando NH3 generado a partir de urea (AdBlue), a la vez disminuye las PM emitidas 22 Automóviles y convertidores catalíticos THREE-WAY CATALYST 23 Automóviles y convertidores catalíticos THREE-WAY CATALYST 24 Automóviles y convertidores catalíticos THREE-WAY CATALYST Cordierite: 2MgO- 2Al2O3-5SiO2 PM 25 Automóviles y convertidores catalíticos 2CO+O2 2NOx CHx+O2 C+O2 2CO2 N2+xO2 CO2+H2O CO2 Pd, Pt, oxidation Pd, Pt, oxidation CeO2, oxidation Rh, Pt, reduction THREE-WAY CATALYST 26 Automóviles y convertidores catalíticos THREE-WAY CATALYST CONDICIONES DE TEMPERATURA Temperatura óptima: 400-700ºC A 250/300ºC eficiencia 50% Control de temperatura: Calentamiento previo o del catalizador Ajusta el retardo del encendido o riqueza de mezcla Modifica el avance de encendido o la inyección Cold Start Catalyst (CSC) con sistema Close-Coupled E.

Kritsanaviparkporn et al., "Catalytic Converters for Vehicle Exhaust: Fundamental Aspects and Technology Overview for Newcomers to the Field", 2021 https://doi.org/10.3390/chemistry3020044 G.

Fiengo et al., "Emission reduction during TWC warm-up: Control synthesis and hardware-in-the-loop verification", 2008 https://doi.org/10.1504/IJMIC.2008.020122 EFICIENCIA TEMPERATURA 27 Automóviles y convertidores catalíticos THREE-WAY CATALYST CONCENTRACIÓN DE OXIGENO CeO2 capacidad de almacenar oxígeno (Oxygen Storage Capacity, OSC) Se puede mantener una relación A/F menos precisa CeO2 puede: - Almacenar O2 cuando hay exceso (mezcla pobre) - Liberar O2 cuando hay deficiencia (mezcla rica) Sensor lambda mide O , envía la señal a la unidad de control del motor (ECU) que ajusta la inyección de combustible para mantener λ 1 mediante pequeñas oscilaciones (±0,01) 28 Automóviles y convertidores catalíticos THREE-WAY CATALYST 50-100 oscilaciones por segundo 29 Automóviles y convertidores catalíticos DIESEL OXIDATION CATALYST Z.

Zhang et al., "The development of diesel oxidation catalysts and the effect of sulfur dioxide on catalysts of metal-based diesel oxidation catalysts: A review", 2022 https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2022.107317 Z.

Zhang et al., "Diesel particulate filter regeneration mechanism of modern automobile engines and methods of reducing PM emissions: a review", 2023 https://doi.org/10.1007/s11356-023-25579-4 DIFERENCIAS CON TWC No reducción (λ>1), no Rh, no control de O2 No necesita OSC, en lugar de CeO2 soportes de Al2O3, SiO2, TiO2 o ZrO2 Temperaturas mas bajas (Light-off 180-220ºC, óptimo 250-450ºC) 2NO+O2 2NO2, se puede usar para oxidar el soot 30 Automóviles y convertidores catalíticos DIESEL PARTICULATE FILTER Materiales: cordierita o carburo de silicio (SiC) REGENERACIÓN Pasiva: añadir catalizadores para bajar la temperatura necesaria para la oxidación del soot a CO2 (Pd, Ag) Activa: aumenta la temperatura (inyección tardía o calentadores) para quemar las partículas Temperatura de regeneración sin catalizador: 550-650ºC DIFERENCIAS DPF/GPF GPF trabaja en condiciones más limpias y calientes regeneración fácil y constante El DPF debe tratar más partículas a menor temperatura necesita regeneración activa o uso de catalizadores Ambos usan estructuras cerámicas similares, pero con diseños y estrategias adaptadas al tipo de combustión 31 Automóviles y convertidores catalíticos DIESEL PARTICULATE FILTER Xènia Garcia de Andrés, "In situ studies of catalytic processes by Near-Ambient X-ray Photoelectron Spectroscopy" https://upcommons.upc.edu/bitstreams/bad1a88d-857f-4579-84f8-f5fe2c905da6/download 32 Automóviles y convertidores catalíticos DIESEL PARTICULATE FILTER 33 Automóviles y convertidores catalíticos NOX STORAGE CATALYST/LEAN NOX TRAP Z.

Wei et al., "Review on solid selective catalytic reduction (SSCR) technology: excellent optimization of selective catalytic reduction technology", 2024 https://doi.org/10.1039/D4CY01045K Mecanismo: Se adsorben los NOX sobre almacenadores de NOX (BaO, K O, CeO ) NOX adsorbidos se reducen a N2 mediante los metales nobles (Pt, Rh) durante fases ricas 34 Automóviles y convertidores catalíticos SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION Tipos de SCR Fast SCR: NO + NO2, es más eficiente Slow SCR: solo NO, ocurre si falta O2 o hay exceso de NO2, menor velocidad de reacción Reacciones secundarias pueden generar N2O El exceso de NO2 reduce eficiencia aumentando consumo de NH3 Capacidad redox del catalizador y especies de oxígeno en superficie controlan la velocidad de reacción Catalizadores: V2O5/TiO2, zeolitas Cu/Fe y soportes CeO2/Al2O3 según tipo de vehículo y temperatura Z.

Wei et al., "Review on solid selective catalytic reduction (SSCR) technology: excellent optimization of selective catalytic reduction technology", 2024 https://doi.org/10.1039/D4CY01045K 35 Automóviles y convertidores catalíticos SISTEMA DE TRATAMIENTO DE EMISIONES DIESEL EFICIENCIAS DE REDUCCIÓN DE CONTAMINANTES DOC: HC 21-38%; CO 8-16%; PM (masa) 16-34%; PM (número) 15-38% SCR: NOx 69-81%; HC 43-58%; CO: 90-100% DPF: PM total hasta 90% (cuando se combina con DOC y SCR) S. M.

Ashrafur Rahman et al., "State-of-the-Art of Strategies to Reduce Exhaust Emissions from Diesel Engine Vehicles", 2021 https://doi.org/10.3390/en14061766 36 Automóviles y convertidores catalíticos Los sistemas de control catalítico han sido fundamentales para reducir las emisiones contaminantes del transporte Su desarrollo ha ido de la mano de los avances en diseño de motores y gestión electrónica Los catalizadores actuales en motores de gasolina estequiométricos cumplen las normativas más exigentes La reducción de NOX para motores de mezcla pobre y Diésel sigue siendo un reto tecnológico En aplicaciones con combustibles de alto contenido en azufre (trenes, barcos), todavía no existen soluciones del todo viables CONCLUSIONES 37 Automóviles y convertidores catalíticos GRUPO: 3 o 4 personas Tiene que ser la evaluación de la idoneidad de una tecnología aplicada a un caso real, utilizando datos reales obtenidos de la bibliografía, informes técnicos o facilitados por empresas, plantas de producción eléctrica, estaciones depuradoras (EDAR), etc.

Enviar el tema del trabajo y la composición del grupo antes del 02.11.2025, para tener tiempo de definir las dudas antes del seminario del 13.11.2025 En caso de duda sobre la elección del tema, se puede enviar más de una propuesta Dividir la memoria en: - Introducción (contexto, principio de funcionamiento, estado del arte, ventajas, limitaciones, etc.) ~ 5 pag. - Objetivos del trabajo (qué se pretende evaluar o demostrar) ~ 1 pag. - Descripción del caso real elegido, datos y fuentes, justificar la selección de la tecnología, análisis preliminar del rendimiento energético y ambiental, y estimar su viabilidad económica ~ 13 pag.

- Conclusiones (resultados principales y idoneidad de la tecnología para el caso estudiado) ~ 1 pag. - Referencias (citadas en el texto) TRABAJO FINAL

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