Composición lubricante para motor marino de cuatro tiempos.

Aceite lubricante de grado SAE 30 ó 40 para motores marinos de 4 tiempos,

que comprende:

(a) del 50 al 95% en peso de un aceite de base de origen mineral o sintético,

(b) al menos un detergente sobrebasificado nanoparticulado en una cantidad suficiente para obtener un índice de basicidad (BN) comprendido entre 3 y 100 mg de KOH/g para neutralizar los compuestos ácidos formados mediante oxidación de los compuestos azufrados del carburante que alimenta el motor,

(c) del 1 al 20% en peso de al menos un poliisobutileno soluble en el aceite de base, que tiene un peso molecular promedio en número comprendido entre 500 y 8000, y una viscosidad cinemática (a 100ºC) comprendida entre 50 y 50000 mm2/s, preferiblemente entre 200 y 6000 mm2/s,

(d) del 0,05 al 5,0% de al menos un agente antioxidante de amina activo a una temperatura superior o igual a 180ºC, presentando dicho aceite lubricante una viscosidad cinemática a 100ºC, comprendida entre 9,3 y 14,5 mm2/s.

Composición lubricante para motor marino de cuatro tiempos.

La presente invención se refiere a un nuevo aceite lubricante para motores marinos de 4 tiempos, concretamente para motores marinos de 4 tiempos de velocidad media, que contiene la asociación de al menos un poliisobutileno y de al menos un agente antioxidante de amina resistente al calor.

Se distinguen generalmente dos tipos de motores marinos de 4 tiempos, concretamente los motores marinos de 4 tiempos de alta velocidad y de velocidad media. Los motores del primer tipo son motores de gama de potencia baja a moderada (de 15 a 200 kW por cilindro) derivados de los motores terrestres y que utilizan carburantes de tipo destilado tales como el diesel marino de bajo contenido en azufre. Su velocidad de funcionamiento es en general del orden de 1200 rpm. Estos motores se utilizan para la propulsión de buques de bajo tonelaje y como unidad de generación de electricidad a bordo de buques más importantes.

Los motores marinos de 4 tiempos de velocidad media son motores de gama de potencia media a elevada (de 500 a 2000 kW por cilindro) de diseño próximo al de los motores de 4 tiempos de alta velocidad pero que difieren de estos últimos por el mayor tamaño del conjunto pistón-cilindro. Estos motores se distinguen además por el hecho de que la cabeza del pistón está refrigerada mediante la circulación de un fluido de refrigeración y por el hecho de que pueden girar tanto en un sentido como en el otro. Estos motores utilizan en general un carburante residual denominado fueloil o fuel pesado (Heavy Fuel Oil) que, debido a su gran contenido en azufre, requiere de un lubricante con índice de basicidad total elevado, comprendido generalmente entre 30 y 65 mg de KOH/g de lubricante. La velocidad de funcionamiento de los motores marinos de 4 tiempos de velocidad media está comprendida entre 300 y 600 rpm. Estos motores se utilizan para la propulsión de numerosos buques, tales como los buques de carga, los petroleros, los transbordadores, incluso determinados portacontenedores. Además pueden utilizarse como unidades de generación de electricidad a bordo de buques de gran tamaño o en centrales eléctricas diésel.

Estos motores marinos de 4 tiempos tienen un funcionamiento muy diferente al de los motores marinos de 2 tiempos, en particular en lo que se refiere a su modo de lubricación. En efecto, los motores marinos de 2 tiempos son motores muy lentos, de gama de potencia elevada a muy elevada (de 2000 a 6000 kW por cilindro) . Estos motores están constituidos siempre por dos partes lubricadas por separado, concretamente el conjunto pistón-cilindro lubricado con engrase perdido por el aceite para cilindros muy viscoso, generalmente de grado SAE 50 ó 60, y el cigüeñal lubricado por el aceite del sistema poco viscoso (generalmente de grado SAE 30) . El documento US 6 339 051 B1 describe un aceite para cilindros de grado SAE 50 ó 60 para la lubricación con engrase perdido de cilindros de motores de baja velocidad.

Estos motores de 2 tiempos utilizan en general un carburante residual denominado fueloil que, debido a su contenido muy elevado en azufre, requieren generalmente de aceites para cilindros con índice de basicidad total (BN) que puede llegar hasta 100 mg de KOH/g de aceite.

Dos parámetros determinan el intervalo de vaciado total o parcial de los aceites para motores marinos de 4 tiempos, concretamente la evolución en función del tiempo de la viscosidad y del índice de basicidad del aceite. Se constata en efecto:

• una disminución sistemática del índice de basicidad (BN) en función del tiempo, disminución que está relacionada con el fenómeno de neutralización de los ácidos formados durante la combustión de las especies azufradas presentes en el carburante. Esta disminución del BN necesita un seguimiento de los aceites. En efecto, por debajo de un determinado límite, la capacidad de neutralización del aceite no basta ya para combatir los efectos corrosivos de los ácidos formados, lo que puede traducirse en un desgaste corrosivo excesivo en particular del conjunto pistón-camisa.

• un aumento sistemático de la viscosidad del aceite en función del tiempo, aumento que está relacionado con los fenómenos de oxidación de los constituyentes del aceite pero cuyos mecanismos exactos todavía se conocen mal. Este aumento de la viscosidad necesita un seguimiento viscosimétrico de los aceites. En efecto, por encima de una determinada viscosidad el aceite ya no puede garantizar de modo satisfactorio su papel de lubricación de las partes en movimiento ni su papel de fluido portador de calor para controlar la temperatura de la cabeza de pistón.

Un procedimiento de alerta que consiste en tomar muestras regularmente del aceite de motor y someterlas a análisis viscosimétricos y de medición del BN, está previsto así en la mayoría de los buques que utilizan motores de 4 tiempos. Para este procedimiento de alerta, se estima generalmente que es necesario un vaciado parcial o total cuando la viscosidad cinemática del aceite medida a 40ºC supera un valor de 200 mm2/s para un aceite de grado SAE 40 o cuando el BN del aceite se encuentra por debajo de la mitad del valor inicial.

De estos dos parámetros, el aumento de la viscosidad es actualmente el parámetro crítico que rige el intervalo de vaciado en los motores marinos de 4 tiempos.

El objetivo de la presente invención es ralentizar lo máximo posible el aumento de la viscosidad de un aceite lubricante utilizando en un motor marino de 4 tiempos, de alta velocidad o de velocidad media, con objeto de 5 alargar al máximo el intervalo entre dos vaciados que es actualmente del orden de 10.000 horas para los aceites conocidos.

En el marco de estas investigaciones que tienen como objetivo ralentizar el aumento de la viscosidad de los aceites para motores marinos de 4 tiempos y prolongar así el intervalo de vaciado de estos aceites, el solicitante ha descubierto que la asociación de un espesante de polímero sintético particular y de al menos un agente antioxidante de amina activo a alta temperatura permite ralentizar considerablemente el aumento de la viscosidad de los aceites lubricantes para motores de 4 tiempos.

La presente invención tiene por objeto, por consiguiente, un aceite lubricante de grado SAE 30 ó 40 para motores marinos de 4 tiempos, tal como se define en la reivindicación 1.

La invención también tiene por objeto el uso de un aceite de este tipo para la lubricación de un motor marino 15 de 4 tiempos.

La invención tiene finalmente por objeto el uso de la asociación de al menos un poliisobutileno soluble en el aceite de base, que tiene un peso molecular promedio en número comprendido entre 500 y 8000, preferiblemente entre 900 y 3000, y una viscosidad cinemática (a 100ºC) comprendida entre 50 y 50000 mm2/s, preferiblemente entre 200 y 6000 mm2/s y de al menos un agente antioxidante de amina activo a una temperatura superior o igual a 180ºC, para ralentizar el aumento de la viscosidad cinemática a lo largo del tiempo de un aceite lubricante de motor marino de 4 tiempos, que comprende un aceite de base de origen sintético o mineral, y al menos un detergente sobrebasificado nanoparticulado, tal como se define en las reivindicaciones.

El sistema de clasificación de los aceites de motor definido por la Society of Automotive Engineers (SAE) de los Estados Unidos clasifica los aceites de motor tanto según su comportamiento reológico en frío (prefijo SAE) como según su viscosidad a la temperatura de funcionamiento de un motor (sufijo SAE) . La tabla a continuación indica las gamas de viscosidad cinemática y dinámica de los aceites de motor que corresponden a los diferentes sufijos SAE.

Sufijo SAE Viscosidad cinemática (mm2/s) medida a 100ºC en condiciones de bajo cizallamiento Viscosidad dinámica (mPa.s) medida a 150ºC en condiciones de cizallamiento importante

20 5, 6 - 9, 3 >2, 6

30 9, 3 - 12, 5 >2, 9

40 12, 5 - 16, 9 >2, 9*

40 12, 5 - 16, 9 >3, 7**

50 16, 9 - 21, 9 >3, 7

60 21, 9 - 26, 1 >3, 7

*para los aceites OW40, 5W40 y 10W40, ** para los aceites 15W40, 20W40 y 25W40.

Esta tabla muestra que cada sufijo SAE corresponde a una gama de viscosidad cinemática bien determinada que no se solapa con la gama de viscosidad cinemática del sufijo SAE superior o inferior.

Los aceites lubricantes para motores marinos de 4 tiempos de la presente invención son aceites de grado SAE 30 ó 40, es decir que tienen una viscosidad cinemática, medida a 100ºC, comprendida entre 9, 3 y 16, 9

mm2/s, y una viscosidad dinámica medida a 150ºC superior a 2, 9 mPa.s.

En un modo de realización preferido, los aceites de motor según... [Seguir leyendo]

1. Aceite lubricante de grado SAE 30 ó 40 para motores marinos de 4 tiempos, que comprende:

(a) del 50 al 95% en peso de un aceite de base de origen mineral o sintético,

(b) al menos un detergente sobrebasificado nanoparticulado en una cantidad suficiente para obtener un índice de basicidad (BN) comprendido entre 3 y 100 mg de KOH/g para neutralizar los compuestos ácidos formados mediante oxidación de los compuestos azufrados del carburante que alimenta el motor,

(c) del 1 al 20% en peso de al menos un poliisobutileno soluble en el aceite de base, que tiene un peso molecular promedio en número comprendido entre 500 y 8000, y una viscosidad cinemática (a 100ºC) comprendida entre 50 y 50000 mm2/s, preferiblemente entre 200 y 6000 mm2/s,

(d) del 0, 05 al 5, 0% de al menos un agente antioxidante de amina activo a una temperatura superior

o igual a 180ºC,

presentando dicho aceite lubricante una viscosidad cinemática a 100ºC, comprendida entre 9, 3 y 14, 5 mm2/s.

2. Aceite lubricante según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el agente antioxidante de amina activo a una temperatura superior o igual a 180ºC es una amina aromática.

3. Aceite lubricante según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que presenta una viscosidad cinemática a 100ºC comprendida entre 10 y 14, 5 mm2/s, preferiblemente entre 13, 5 y 14, 5 mm2/s

4. Aceite lubricante según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el o los detergentes sobrebasificados se eligen de los fenatos, los salicilatos y los sulfonatos.

5. Aceite lubricante según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que el agente oxidante de amina es una monoamina aromática de fórmula

R1R2R3N

en la que R1 y R2 representan cada uno, independientemente entre sí, un átomo de hidrógeno, un grupo alifático C1-20, preferiblemente C4-16, o un grupo aromático o heteroaromático, monocíclico o policíclico condensado, sustituido o no sustituido, R3 es un grupo aromático o heteroaromático, monocíclico o policíclico condensado, no sustituido o que lleva un sustituyente alquilo C1-20, o R1 y R3 forman conjuntamente un grupo aromático o heteroaromático, monocíclico o policíclico condensado.

6. Aceite lubricante según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que el agente antioxidante de amina es una alquilarilamina.

7. Uso de un aceite según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, como aceite lubricante para motores marinos de 4 tiempos.

8. Uso de la asociación

(a) de al menos un poliisobutileno soluble en el aceite de base, que tiene un peso molecular promedio en número comprendido entre 500 y 8000, y una viscosidad cinemática (a 100ºC) comprendida entre 50 y 50000 mm2/s,

(b) y de al menos un agente antioxidante de amina activo a una temperatura superior o igual a 180ºC,

para ralentizar el aumento, a lo largo del tiempo, de la viscosidad cinemática de un aceite lubricante de motor marino de 4 tiempos, comprendiendo este aceite lubricante, de grado SAE 30 ó 40, y de viscosidad cinemática a 100ºC, comprendida entre 9, 3 y 14, 5 mm2/s, un aceite de base de origen sintético o mineral y al menos un detergente sobrebasificado nanoparticulado.