METODO Y SISTEMA PARA MEJORAR LA ECONOMIA DE COMBUSTIBLE Y EL IMPACTO MEDIOAMBIENTAL HACIENDO FUNCIONAR UN MOTOR DE CRUCETA DE DOS TIEMPOS.
Un método para reducir el consumo de combustible y el impacto medioambiental en un motor (300) de cruceta de dos tiempos que comprende un sistema de aceite lubricante que comprende aceite del sistema y un sistema de aceite lubricante que comprende aceite para cilindros,
comprendiendo el método:
proporcionar aceite (301'''') del sistema limpio o parcialmente usado procedente de dicho motor (300),
añadir (102) al menos un modificador (101) de fricción a al menos una parte del aceite (301'''') del sistema obtenido limpio o parcialmente usado, donde la adición del al menos un modificador (101) de fricción reduce el coeficiente de fricción del aceite (301'''') del sistema obtenido, resultando un aceite (301'''''''') del sistema con fricción reducida,
suministrar dicho aceite (301'''''''') del sistema con fricción reducida a dicho motor (300); caracterizado porque el método comprende además: extraer (202) una primera cantidad predeterminada del aceite (301'''') del sistema obtenido o una primera cantidad predeterminada del aceite (301) del sistema procedente del motor (300), proporcionando aceite (203) del sistema extraído, donde la extracción se realiza de forma continua, casi continua o intermitente, crear (402) aceite para cilindros en base al aceite (203) del sistema extraído determinando al menos un parámetro crítico del aceite (203) del sistema extraído, determinar al menos un parámetro deseado del aceite (302) para cilindros y ajustando en consecuencia dicho al menos un parámetro crítico del aceite (203) del sistema extraído mezclando el aceite (203) del sistema extraído con al menos un aditivo (401) modificador del número base total, dando como resultado un aceite (302'''') para cilindros creado, y suministrar dicho aceite (302'''') para cilindros creado a los cilindros o piezas de los cilindros de dicho motor (300)
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E05388100.
Solicitante: A.P. MOLLER - MAERSK A/S.
Nacionalidad solicitante: Dinamarca.
Dirección: ESPLANADEN 50,1263 COPENHAGEN K.
Inventor/es: BONCIOLINI,ALFIO, DAMM, KLAUS-WERNER, NATOLI,GUISEPPE, POMETTO,GIULIO GIOVANNI, PETERSEN,HANS HEINRICH, DRAGSTED,JORN, OLSEN,CLAUS MARTIN.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 21 de Noviembre de 2005.
Fecha Concesión Europea: 5 de Agosto de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C10M175/00Z
- F01M9/02 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR. › F01M LUBRIFICACION DE MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; LUBRIFICACION DE LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA; VENTILACION DEL CARTER. › F01M 9/00 Dispositivos de lubrificación que presentan características importantes no cubiertas por, o de un interés distinto que,los grupos F01M 1/00 - F01M 7/00. › teniendo medios para introducir aditivos al lubrificante.
Clasificación PCT:
- C10M175/00 QUIMICA; METALURGIA. › C10 INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS QUE CONTIENE MONOXIDO DE CARBONO; COMBUSTIBLES; LUBRICANTES; TURBA. › C10M COMPOSICIONES LUBRICANTES (composiciones para la perforación de pozos C09K 8/02 ); UTILIZACION DE SUSTANCIAS, YA SEA SOLAS, O COMO INGREDIENTES LUBRICANTES EN UNA COMPOSICION LUBRICANTE (agentes de desmoldeo, es decir, de separación, para metales B22C 3/00, para materias plásticas o para sustancias en estado plástico, en general B29C 33/56, para el vidrio C03B 40/02; lubricantes para textiles D06M 11/00, D06M 13/00, D06M 15/00; aceites de inmersión para microscopia G02B 21/33). › Tratamiento de lubricantes usados para recuperar los productos útiles.
- F01M9/02 F01M 9/00 […] › teniendo medios para introducir aditivos al lubrificante.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Fragmento de la descripción:
Método y sistema para mejorar la economía de combustible y el impacto medioambiental haciendo funcionar un motor de cruceta de dos tiempos.
Campo de la invención
La invención se refiere a un método para reducir el consumo de combustible, a la complejidad del lubricante y al impacto medioambiental durante el funcionamiento de un motor de dos tiempos. Además, la invención se refiere a un sistema para reducir el consumo de combustible, a la utilización prolongada del lubricante y al impacto medioambiental en un motor de dos tiempos.
Antecedentes de la invención
Los motores de cruceta de dos tiempos usados en aplicaciones marinas y/o estacionarias están equipados con dos sistemas de aceite lubricante independientes. Un sistema de lubricación comprende lo que se denomina aceite del sistema, que normalmente se usa para la lubricación y refrigeración de los cojinetes del motor y, por ejemplo, para pistones refrigerados por aceite, así como para la activación y/o el control de las diversas válvulas o similares. El otro sistema de lubricación comprende un lubricante de pérdida total (aceite para cilindros) que normalmente se usa para la lubricación de los cilindros del motor, los segmentos de los pistones y la camisa de los pistones.
En los motores de cruceta de dos tiempos típicos el aceite para cilindros se gasta de forma continua con cada ciclo del motor, mientras que el aceite del sistema, en principio, no se gasta (excepto por pequeñas fugas involuntarias). El sistema de lubricación que comprende el aceite para cilindros también se denomina a menudo sistema de lubricación "de pérdida total", puesto que el aceite se gasta. El uso de diversos tipos tanto de aceite(s) del sistema como de
El aceite para cilindros generalmente contiene determinados aditivos que actúan para reducir, minimizar o neutralizar el nivel de ácidos del sistema de cilindros.
Los típicos aceites para cilindros tienen habitualmente una viscosidad SAE (Society of Automotive Engineering) que equivale a aproximadamente 50 y normalmente tienen un número base (BN) total de aproximadamente 40 a 70 para neutralizar los productos ácidos producidos durante el proceso de combustión. Los aceites del sistema típicos habitualmente tienen una viscosidad SAE de aproximadamente 30 con un contenido de BN relativamente bajo, generalmente de aproximadamente 5, y proporcionan un rendimiento prolongado. Estos valores ejemplares pueden variar en función de la aplicación real y el diseño específico de los sistemas en que se van a usar los aceites.
En los diseños recientes de motores de cruceta de dos tiempos que implican control electrónico y/o hidráulico y/o activación de válvulas, etc., los requisitos mínimos de rendimiento del aceite del sistema han aumentado considerablemente en comparación con los de los diseños anteriores que usan control/activación mecánicos tradicionales.
El nivel de rendimiento de los lubricantes generalmente se mide periódicamente y no puede superar ciertos límites si no se desea poner en peligro el estado de los componentes lubricados. Una causa de pérdida de rendimiento está provocada por la contaminación por partículas. Estas partículas incluyen sub-productos de combustión y componentes desgastados, que pueden ser parcialmente eliminadas por separadores de aceite. Sin embargo, en el caso de motores de cruceta de dos tiempos, una de las fuentes de contaminación es la fuga de aceite para cilindros gastado más allá de la del prensaestopas, provocando el aumento tanto de la viscosidad como del número base del aceite del sistema con el tiempo, un proceso que no se puede invertir mediante separadores. Esto produce la degradación gradual del aceite del sistema con el tiempo, de forma que el desgaste de los componentes aumenta y la eficiencia del motor disminuye. Cuando el aceite del sistema se aproxima al fin de su vida útil, tendrá que ser repuesto o cambiado.
La memoria descriptiva de patente US 6.074.995 desvela una composición con modificadores de fricción que comprende un aceite de viscosidad lubricante y que contiene una cantidad de un aditivo suficiente para reducir la fricción.
La memoria descriptiva de patente US 5.282.990 desvela la adición de una mezcla sinérgica de modificadores de fricción al aceite lubricante del cárter superior de un motor de combustión interna para mejorar la economía de combustible. Sin embargo, no se ha sugerido como aplicar esto a motores diésel de dos tiempos.
La memoria descriptiva de patente EP 0573231 desvela triglicéridos como modificadores de fricción añadidos al aceite para mejorar la economía de combustible en un motor de combustión interna.
La solicitud de patente US 2003/0171223 desvela composiciones de aceites lubricantes con propiedades antifricción mejoradas.
La memoria descriptiva de patente US 6.040.279 desvela una composición lubricante adecuada para motores de dos tiempos con barrido en el cárter de inyección directa de combustible, como los de máquinas cortacésped y otros equipos mecánicos de jardinería, motosierras, bombas, generadores eléctricos, motores fueraborda marítimos, motos de nieve, motocicletas y similares. La composición lubricante comprende una cantidad principal de al menos un aceite de viscosidad lubricante y una cantidad secundaria de un aditivo de lubricación.
La solicitud de patente US 2003/183188 desvela la optimización o modificación en tiempo real de las propiedades de aceites lubricantes para motores o del caudal en respuesta a las condiciones reales de funcionamiento del motor en un motor que recircula su lubricante, como un motor de combustión interna de cuatro tiempos. El parámetro de interés del estado del sistema es, por ejemplo, el desgaste o la corrosión. Se mide un parámetro de estado que interese en un sistema que recircula su lubricante, se calcula a partir del parámetro una cantidad de fluido secundario (por ejemplo, lubricante base adicional) y se mezcla la cantidad de fluido secundario con un lubricante base antes de su introducción en una pieza o ubicación monitorizada.
La memoria descriptiva de patente US 5.067.455 desvela el suministro de un aditivo a un aceite lubricante en un motor de combustión interna tradicional en respuesta al TBN medido real del aceite lubricante o, más específicamente, si el TBN medido está fuera de un intervalo predeterminado. El TBN se debe mantener entre 0 y 2. Se desvela un motor de combustión con un cárter de aceite en el que se coloca un sensor de TBN para medirlo en el aceite del cárter de aceite. Se añaden aditivos al aceite del cárter de aceite bajo el control de una bomba de suministro de aditivos. El aceite del cárter de aceite se recircula mediante una bomba de circulación a través de un filtro. La señal del sensor de TBN se transmite a un controlador que controla la bomba de circulación y la bomba de suministro de aditivos. El funcionamiento se expone a continuación: durante el funcionamiento del motor, se comprueba varias veces si el TBN es inferior a 0,1. Si el TBN es superior a 0,1, no se hace nada. Cuando el TBN es inferior a 0,1, se activa un temporizador (T1) que arranca la bomba de circulación. Esto hace circular el aceite del cárter de aceite a través del filtro. La bomba de circulación se usa hasta que el temporizador alcanza determinado valor (a1), tras lo cual la bomba se detiene. Entonces, se activa otro temporizador (T2) y arranca la bomba de suministro de aditivos. La bomba de suministro de aditivos funciona hasta que el temporizador alcanza determinado valor (a2), tras lo cual la bomba de suministro de aditivo se apaga y el proceso se repite realizando una comprobación del TBN.
Objeto y sumario de la invención
Es un objeto de la presente invención proporcionar un método y un sistema correspondiente de reducción de consumo de combustible e impacto medioambiental cuando funciona un motor de dos tiempos que resuelve los inconvenientes de la técnica anterior anteriormente mencionados (y otros). Un objeto adicional es proporcionar esto de forma sencilla y eficiente.
Un objeto adicional de la presente invención es permitir la mejora de la economía de combustible o eficiencia de combustible en un motor diésel de dos tiempos.
Otro objeto es reducir las emisiones de un motor diésel de dos tiempos.
Otro objeto es permitir el uso de un aceite del sistema consumible menos complejo proporcionando el mismo nivel de rendimiento que se experimenta con los aceites del sistema formulados de forma convencional.
Reivindicaciones:
1. Un método para reducir el consumo de combustible y el impacto medioambiental en un motor (300) de cruceta de dos tiempos que comprende un sistema de aceite lubricante que comprende aceite del sistema y un sistema de aceite lubricante que comprende aceite para cilindros, comprendiendo el método:
proporcionar aceite (301') del sistema limpio o parcialmente usado procedente de dicho motor (300),
añadir (102) al menos un modificador (101) de fricción a al menos una parte del aceite (301') del sistema obtenido limpio o parcialmente usado, donde la adición del al menos un modificador (101) de fricción reduce el coeficiente de fricción del aceite (301') del sistema obtenido, resultando un aceite (301'') del sistema con fricción reducida,
suministrar dicho aceite (301'') del sistema con fricción reducida a dicho motor (300);
caracterizado porque el método comprende además:
extraer (202) una primera cantidad predeterminada del aceite (301') del sistema obtenido o una primera cantidad predeterminada del aceite (301) del sistema procedente del motor (300), proporcionando aceite (203) del sistema extraído, donde la extracción se realiza de forma continua, casi continua o intermitente,
crear (402) aceite para cilindros en base al aceite (203) del sistema extraído determinando al menos un parámetro crítico del aceite (203) del sistema extraído,
determinar al menos un parámetro deseado del aceite (302) para cilindros y ajustando en consecuencia dicho al menos un parámetro crítico del aceite (203) del sistema extraído mezclando el aceite (203) del sistema extraído con al menos un aditivo (401) modificador del número base total, dando como resultado un aceite (302') para cilindros creado, y
suministrar dicho aceite (302') para cilindros creado a los cilindros o piezas de los cilindros de dicho motor (300).
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos uno de dicho al menos un modificador (101) de fricción es un modificador de fricción sin producción de cenizas.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicho al menos un modificador de fricción sin producción de cenizas comprende di-, tri- y/o tetra-ésteres de ácidos diméricos o grasos y/o amidas grasas.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicho al menos un modificador de fricción sin producción de cenizas comprende neopentilglicol, pentaeritritol, sorbitol, trimetilpropanol, glicerol y/o trietanolamina o mezclas de los mismos.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicho al menos un modificador de fricción comprende uno o más compuestos seleccionados del grupo:
triglicéridos (de origen animal y/o vegetal), tales como semillas de colza, soja y/o aceite de ricino,
fosfatos grasos,
amidas de ácidos grasos,
epóxidos grasos,
epóxidos grasos boratados,
aminas grasas,
ésteres de polioles,
aminas grasas alcoxiladas con ésteres de polioles boratados,
aminas grasas alcoxiladas boratadas,
sales metálicas de ácidos grasos,
olefinas sulfuradas,
imidazolinas grasas, o
mezclas de los mismos.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho al menos un modificador (101) de fricción se añade en una proporción predeterminada, de forma que la concentración del/de los modificador(es) (101) de fricción añadido(s) sea del 0,2 al 2,0% de dicho aceite (301'') del sistema con fricción reducida.
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho al menos un modificador (101) de fricción se añade en una proporción predeterminada, de forma que la concentración del/de los modificador(es) (101) de fricción añadido(s) sea del 0,5 al 1,5 % de dicho aceite (301'') del sistema con fricción reducida.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el método se usa en aplicaciones marítimas, in situ, a bordo de un barco y/o en plantas terrestres.
9. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa de extracción (202) comprende además el rellenado del aceite (301') del sistema obtenido restante o aceite (301) del sistema restante con una segunda cantidad predeterminada de aceite (201) del sistema más limpio, donde el rellenado se realiza de forma continua, casi continua o intermitente.
10. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho aceite del sistema se selecciona del grupo de:
- un aceite del sistema que comprende aditivos para un rendimiento prolongado o formulado con una proporción de tratamiento de aditivo que proporciona un rendimiento prolongado, y
- un aceite del sistema consumible sin aditivos de rendimiento prolongado o formulado con una proporción de tratamiento de aditivo que no proporciona un rendimiento prolongado.
11. Un sistema para reducir el consumo de combustible en un motor (300) de cruceta de dos tiempos que comprende un sistema de aceite lubricante que comprende aceite del sistema y un sistema de aceite lubricante que comprende aceite para cilindros, comprendiendo el sistema:
una unidad (102) de mezclado para añadir al menos un modificador (101) de fricción a al menos una parte del aceite (301') del sistema obtenido, donde la adición del al menos un modificador (101) de fricción reduce el coeficiente de fricción del aceite (301') del sistema obtenido, dando como resultado un aceite (301'') del sistema con fricción reducida, y para suministrar dicho aceite (301'') del sistema con fricción reducida a dicho motor (300);
caracterizado porque el sistema comprende además:
un controlador (202) para extraer una primera cantidad predeterminada del aceite (301') del sistema obtenido o una primera cantidad predeterminada del aceite (301) del sistema de dicho motor (300), proporcionando aceite (203) del sistema extraído, donde la extracción se realiza de forma continua, casi continua o intermitente, y
un controlador para crear aceite (402) para cilindros en base al aceite (203) del sistema extraído determinando al menos un parámetro crítico del aceite (203) del sistema extraído, determinando al menos un parámetro deseado del aceite (302) para cilindros y ajustando en consecuencia dicho al menos un parámetro crítico del aceite (203) del sistema extraído mezclando el aceite (203) del sistema extraído con al menos un aditivo (401) modificador del número base total, dando como resultado aceite (302') para cilindros creado, y para suministrar dicho aceite (302') para cilindros creado a los cilindros o piezas de los cilindros de dicho motor (300).
12. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que al menos uno de dicho al menos un modificador (101) de fricción es un modificador de fricción sin producción de cenizas.
13. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho al menos un modificador de fricción sin producción de cenizas está compuesto por o comprende neopentilglicol, pentaeritritol, sorbitol, trimetilpropanol, glicerol y/o trietanolamina o mezclas de los mismos.
14. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho al menos un modificador de fricción comprende uno o más compuestos seleccionados del grupo:
triglicéridos (de origen animal y/o vegetal), tales como semillas de colza, soja y/o aceite de ricino, fosfatos grasos,
amidas de ácidos grasos,
epóxidos grasos,
epóxidos grasos boratados,
aminas grasas,
ésteres de polioles,
aminas grasas alcoxiladas con ésteres de polioles boratados,
aminas grasas alcoxiladas boratadas,
sales metálicas de ácidos grasos,
olefinas sulfuradas,
imidazolinas grasas, o
mezclas de los mismos.
15. Un sistema según la reivindicación 11, en el que el sistema (100) está situado en el mar, in situ, a bordo de un barco y/o en plantas terrestres.
16. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el sistema comprende además:
un controlador (202) para rellenar el aceite (301') del sistema obtenido restante o el aceite (301) del sistema restante con una segunda cantidad predeterminada de aceite (201) del sistema más limpio, donde la extracción y/o rellenado se realizan de forma continua, casi continua o intermitente.
17. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho aceite del sistema se selecciona del grupo de:
- un aceite del sistema tradicional que comprende aditivos para un rendimiento prolongado o formulado con una proporción de tratamiento de aditivo que proporciona un rendimiento prolongado, y
- un aceite del sistema consumible sin aditivos de rendimiento prolongado o formulado con una proporción de tratamiento de aditivo reducida que no proporciona un rendimiento prolongado.
18. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el método comprende además aceite (301) del sistema consumible para uso en un motor (300), en el que el motor (300) está conectado a un controlador (202) para extraer una primera cantidad predeterminada del aceite (301) del sistema del motor (300) proporcionando aceite (203) del sistema extraído, y para rellenar aceite (301) del sistema restante con una segunda cantidad predeterminada de aceite (201) del sistema más limpio, donde la extracción y/o rellenado se realizan de forma continua, casi continua o intermitente.
19. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el que el aceite consumible del sistema se formula con
20. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el que el aceite del sistema se formula usando aditivos/componentes y/o aceite(s) base seleccionados en base a su propiedad económica en vez de en función de un rendimiento prolongado.
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