Funcionamiento y utilidad del catalizador de tres vías

El catalizador de tres vías es un elemento empleado en la práctica totalidad de los motores de gasolina para reducir los gases contaminantes, como el monóxido de carbono (CO), el óxido de nitrógeno (NOx) y los hidrocarburos no quemados (HC).

Cuando en los gases de escape aparecen compuestos como el CO y los HC, significa que no se ha utilizado todo el oxígeno para oxidar completamente el combustible. En estas circunstancias, se puede usar un reactor monolitico que actúe sobre los HC, el CO y el NOx en ausencia o con cantidades muy reducidas de oxígeno en los gases de escape.

A este reactor monolítico se le conoce popularmente como catalizador de tres vías. Y tiene estas tres funciones principales:

1. Reducir el NOx a nitrógeno (N2), mediante la oxidación del CO y los HC.
2. Almacenar el poco oxígeno (O2) presente en los gases de escape.
3. Oxidar los HC y el CO a CO2, tanto al reducir el NOx como empleando el oxígeno que pudiera estar presente en el gas de escape o que hubiera sido almacenado previamente en el sustrato catalítico.

Para garantizar un elevado rendimiento de conversión de las emisiones en el catalizador de tres vías, además de mantener este en buen estado, es preciso que el motor funcione en todo momento con mezcla estequiométrica, es decir, con la proporción precisa de oxígeno para reaccionar con el carbono del carburante, ni con exceso ni con defecto de aire.

Para lograr que el motor funcione con dosado estequiométrico se utiliza la sonda lambda, un sensor que detecta la presencia de oxígeno en los gases de escape y permite al catalizador funcionar con un elevado rendimiento de conversión. Si detecta que no hay oxígeno, se debe a que la mezcla es rica -demasiado combustible- y envía una señal al sistema de inyección para que reduzca el combustible inyectado. En cambio, si detecta demasiado oxígeno en los gases, envía la orden de aumentar el combustible inyectado para enriquecer la mezcla.

Además, debe haber una baja presencia de oxígeno para asegurar que se dé el mecanismo de reacción por el que los HC y el CO reducen el NOx, es decir, para que se oxiden con el NOx en lugar de con el oxígeno por el que tendrían preferencia.