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La química en la industria automotriz

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Maria Jose Plazas S

on 5 December 2014

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Motores Diesel
Inventado por Rudolf Diesel en 1892.
Existen motores Diesel de dos y cuatro tiempos.
Baterías de carro
Se le denomina batería al dispositivo que almacena energía eléctrica, usando procedimientos electroquímicos y que posteriormente la devuelve casi en su totalidad.
La batería puede poner en marcha el vehículo porque lo abastece con corriente eléctrica, también suministra a los pequeños consumidores del auto cunado no está funcionando.
Convertidores catalíticos
Contaminación por gases tóxicos emitidos por los carros.
La industria automotriz buscó por muchos años una respuesta a esto.
En 1975 salió el convertidor catalítico.
Tiene como función reducir la emisión de gases contaminantes estando incorporado al tubo de escape.
Bibliografía
MENDEZ, Ángeles (2010) Convertidor catalítico tomado el 29 de noviembre de 2014 de: http://quimica.laguia2000.com/general/convertidor-catalitico#ixzz3KZxa6AbC
El convertidor catalítico (sin fecha) tomado el 29 de noviembre de 2014 de: http://www.ehu.es/zorrilla/juanma/automovil/catalitico.htm
Anónimo
Combustión Reacciones Químicas
(2014) tomado el 1 de diciembre de 2014 de: http://e-auto.com.mx/manual_detalle.php?manual_id=242
Anónimo
Principios de Funcionamiento de Motores Diesel
tomado el 1 de diciembre de 2014 de: https://sites.google.com/a/misena.edu.co/aprendiendo-mecanica-diesel/principios-de-funcionamiento-de-motores-diesel
ÁLVAREZ, María José (2014)
Cómo funciona un motor diésel de coche
tomado el 1 de diciembre de 2014 de: http://motor.uncomo.com/articulo/como-funciona-un-motor-diesel-de-coche-22445.html
Anónimo (2009) Diésel o gasolina ¿Cuál es el más conveniente? tomado el 30 de noviembre de 2014 de: http://www.eluniversal.com.co/especiales/automotores/diesel-o-gasolina-¿cual-es-mas-conveniente
Anónimo (2011) El motor diésel funciones básicas de funcionamiento tomado el 30 de noviembre de 2014 de: http://www.tallerdemecanica.com/taller-bosch/cursos/common_rail/2_motor_diesel.html
Pilas
Una pila es un dispositivo capaz de producir energía eléctrica mediante una reacción química.
La pila requiere que se produzcan dos reacciones, una de oxidación, en la que se liberan electrones, y otra de reducción, donde se aportan electrones, en electrodos distintos, de modo que entre ambos se establezca un flujo de electrones.
La química en la industria automotriz
Camila Gil, Camilo Murra, Andrés Felipe Peña & María José Plazas
11B

Convertidores
Catalíticos
Es un catalizador heterogéneo mediante el cual se hacen pasar los gases del escape para que al transformarlos sean sustancias que contaminen menos.
Catalizador más común: triple efecto, de tres vías.
Este hace la transformación catalítica de las tres sustancias más nocivas emitidas por el carro, como el NO, el CO, y demás hidrocarburos.
Su efecto
Con el catalizador, las emisiones del CO se reducen un 85%, las de NO un 70% y en la mayoría de los hidrocarburos, un 80%.
Dentro del catalizador ocurren varios procesos químicos de los cuales estos son los más comunes;
2 CO (g) + O2 (g) → 2CO2 (g)

2NO (g) + 2 CO (g) → N2 (g) + 2 CO2 (g)

2 C2H6 (g) + 7 O2 (g) → 4 CO2 (g) + 6 H2O (g)
La química en los catalizadores
Reacciones catalíticas de oxidación y de reducción.
Dentro del catalizador se encuentra una mezcla de distintos metales.
Los mas abundantes: Platino y Rodio.
En el platino tienen lugar las reacciones de oxidación, y en el rodio las reacciones de reducción del NO.
Su uso adecuado
Utilizar gasolina sin plomo ya que sus halógenos tapan los poros y desactivan el convertidor.
A la gasolina normal se le puede añadir plomo de manera tetraalquilplomo, mejorando el funcionamiento del motor, mejorando la potencia que aumenta la eficiencia, y reduce el consumo del combustible.
La temperatura también afecta la vía útil de un convertidor catalítico.
Se debe mantener entre 400 y 800ºC,
Combustión
Los hidrocarburos en el combustible, normalmente sólo reaccionan con el oxígeno durante el proceso de combustión para formar vapor de agua (H2O).
Pero bajo ciertas condiciones de funcionamiento del motor, el nitrógeno también reacciona con el oxígeno para formar óxidos de nitrógeno.
La mezcla ideal...
Motores a cuatro tiempos
A medida que el pistón se mueve hacia arriba durante la carrera de compresión, un aumento rápido de presión se produce en el interior del cilindro, causando que la mezcla aire / combustible se caliente.
El combustible

Ventajas:
Desventajas:
Son más contaminantes
Se evapora más rápido
Los consumos son más altos.
Mayor eficiencia, mayor potencia, mayor velocidad menos pesados
Mejor respuesta a bajas RPM.
Facilidad de llegar a altas rev.
Más económicos y refinados
Más eficientes hoy en día gracias al avance, por intentar controlar las emisiones y el ahorro de gasolina.
Gasolina: compuesta principalmente por hidrocarburos.
Combustión: 21% de oxígeno (O2), el 78% de nitrógeno (N2), y pequeñas cantidades de otros gases inertes.
Motores Gasolina
El combustible

Ventajas:
Desventajas:
La gasolina es mas cara.
Genera vibraciones y el ruido del motor es mayor.
Son más robustos.
La reparación es más costosa.
Su costo se compensa con mayor duración.
Requiere menor mantenimiento.
Es menos contaminante.
Mayor fuerza a bajas revoluciones.
30% más eficientes.
Encendido
No se produce chispa.
El combustible se inyecta en la cámara a una presión muy alta por orificios muy reducidos, y esto hace que se vuelva polvo al tener contacto con el aire caliente, produciendo así la auto-inflación que no necesita chispa.
Motor a cuatro tiempos
Movimiento
Debido a la auto-inflación se produce la expansión del gas en la cámara causando así el descenso del pistón. Lo que a causa el movimiento de la biela y lo transmite al cigüeñal haciéndolo girar y volviendo el movimiento lineal del pistón en un movimiento rotacional.
La presión sube hasta aproximadamente unos 45 bar y la temperatura a 600 grados.
Motor térmico, combustión interna.
Se enciende debido a la alta temperatura del aire comprimido.
Funciona gracias a la combustión de aire.
La elevada presión causa la elevada temperatura.
Batería del automotor
A través de los procesos electroquímicos.
Se compone por vasos que son elementos acumuladores conectados entre sí.
En los elementos acumuladores se ve una constitución de placas de diferentes polaridades.
Positivo: Óxido de plomo
Negativo: Plomo puro esponjoso.
Acumulador de plomo
Se le utiliza en automóviles.
Está constituido por dos electrodos de plomo, de manera que, cuando el aparato está descargado se encuentra en forma de sulfato plomo (II).
El electrolito es una disolución de ácido sulfúrico.
Acumulador de plomo
Carga inicial: El sulfato de plomo (II) se reduce en polo negativo a plomo metal, mientras en el cátodo se forma óxido de plomo (IV), siendo dismutación.
Si se desprendiera hidrógeno se provocaría una lenta degradación del electrodo, desmoronándose mecánicamente partes de él, acortando la duración del acumulador.
Acumulador de plomo
Durante la descarga se invierten los procesos de carga: Óxido de plomo (IV) reducido a sulfato de plomo (II); plomo elemental es oxidado para dar igualmente sulfato de plomo (II).
La reacción electroquímica de la placa negativa de plomo, placa positiva de dióxido de plomo, ácido sulfúrico y agua convierten la energía química en energía eléctrica.
Carga
PbSO4 + H2O → Pb + H2SO4
PbSO4 + H2O →PbO2 + H2SO4
Descarga
Pb + H2SO4 → PbSO4 + H2O
PbO2 + H2SO4 → PbSO4 + H2O

Estas batería de plomo-ácido deberían durar indefinidamente.
En la práctica se forman cristales de sulfato de plomo, que crean fallo.
Crean placas de electrodo, limitando área de reacción electroquímica: sulfatación.
La química de las pilas
Oxidación

Zn (s) + 2OH− (aq) → ZnO (s) + H2O (l) + 2e−

Reducción

2MnO2 (s) + H2O (l) + 2e− →Mn2O3 (s) + 2OH− (aq)


Pilas Solares
Producen electricidad por un proceso de conversión fotoeléctrica.
Pilas de reacción primaria
Basadas en una reacción química irreversible es decir que no son recargables.
Pilas de reacción secundarias
Producen una reacción química reversible es decir que se pueden cargare nuevo y reutilizarse.
Anodo
Cd + 2OH‾ ⇔ Cd(OH)2 + 2e‾
Cátodo
NiO(OH) + H2O + e‾ ⇔Ni(OH)2 + OH‾
Reacción Global
Cd + NiO(OH) + H2O ⇔ Ni(OH)2 + Cd(OH)2

Anodo
Pb + SO4= → PbSO4 + 2e-
Cátodo
PbO2 + SO4= + 4H+ → PbSO4 + H2O
Reacción Global
Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O

En la pila alcalina, el polo negativo conocido como ánodo y el polo positivo que es el cátodo.
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