SECTOR TECNOLÓGICO:

Motores de combustión interna; motores diesel; Bio-Diesel; Bio-Combustibles; Bio- Lubricantes.

Esta invención se relaciona con el uso de biodiesel en motores diesel, desde B100 o biodiesel puro, hasta las diferentes mezclas (B10, B20, B50, etc.), para reducir las emisiones contaminantes del diesel de petróleo; igualmente se relaciona con el uso del biodiesel (B100), con aditivos de origen orgánicos, como Bio-Lubricante, para evitar la contaminación de los aceites lubricantes usados en los motores de combustión interna en general.

Esta invención se relaciona con un procedimiento para hacer trabajar los motores diesel, con biodiesel, de tal forma que cumpla simultánea y sucesivamente con las dos funciones: como Bio-Lubricante en la Etapa 1 , y como Bio-Combustible en la Etapa 2; ya sea con B100 o con la mezcla de diesel-Biodiesel requerida.

TECNOLOGÍA ANTERIOR O ESTADO DE LA TÉCNICA:

Se desconoce la aplicación o uso de algún tipo procedimiento, aparato o dispositivo que use biodiesel para lubricar el motor y una vez realizada dicha tarea, sea llevado de manera sucesiva y continua hacia el sistema de inyección para ser usado como combustible.

Actualmente es muy común el uso de biodiesel obtenido diferentes semillas oleaginosas (con características diferentes, dependiendo de la región geográfica donde son cultivadas), para ser usado como combustible, de forma pura (B100 o 100% Biodiesel); pero también mezclado con diesel de petróleo (B10, B20, B50, etc.).

Existen algunos aceites de origen vegetal y animal, usados para aplicaciones específicas, pero concretamente como lubricante de motores de combustión interna no se conoce, excepto en algunos casos donde han sido usados en motores de 2 tiempos.

El biodiesel se puede obtener por diferentes procedimientos industriales, siendo el más común el denominado de TRANSESTERIFICACIÓN, consistente básicamente en la reacción química de los ácidos grasos extraídos de las semillas, con un alcohol y un catalizador que comúnmente es ácido sulfúrico, dando como resultado, por lo general, 85% biodiesel; 10% ~ 12% Glicerina; 3% ~ 5% otros. Ver“Conversión de aceites vegetales en aceites base y combustibles de transportación”. Solicitud PCT:US1 1/49341. Publicación PCT: WO2012/030646(08/03/2012).

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENSIÓN:

Introducción.

“En concreto, el planeta tierra, nuestra casa, se está muriendo; solo tenemos de 10 a 12 años desde 2018, para salvarnos del nuevo límite de 1.5°C de aumento promedio de la temperatura global (No, 2°C como se había dicho), que sería el punto de no retorno” IPCC.

Es claro que la solución real es la energía eléctrica en todas sus posibilidades; pero en el entretanto las energías renovables, como en el caso que nos ocupa, el biodiesel (B100), debemos a la mayor brevedad romper paradigmas y arriesgarnos con propuestas de solución audaces, alternativas, o no convencionales que faciliten una transición eficiente y segura, desde los combustibles fósiles, pasando por los biocombustibles, hacia las energías totalmente limpias.

No resulta equivocado entonces, plantear un nuevo uso para el B100 (Biodiesel 100% puro) como Bio-lubricante, el cual ya ha demostrado su eficiencia como Bio- combustible, para reemplazar (B100) o mezclarse (B10, B20, B50, etc.) con el diésel de petróleo; sus características fisicoquímicas están muy cerca no solo del combustible fósil, pero también muy cerca de las características de los biolubricantes así como de los lubricantes minerales y sintéticos de todos los grupos (I ~ V); en mayor o menor medida, según sea la materia prima de origen.

La similitud de las características del B100 con lubricantes comerciales, se refiere al uso directo del B100 dentro de los motores de combustión interna de 4-Tiempos de uso comercial, industrial, terrestre, aéreo, marino, etc., haciendo la función integral de lubricación, circulando en el interior de dichos motores térmicos, garantizando la protección y durabilidad superior exigida por los fabricantes.

En el primer aspecto de la presente invención, se proporciona un:

PROSEDIMIENTO aplicable a motores diésel, certificados para utilizar Biodiesel, B100 (100% biodiesel puro. Figura 1 ), pero también certificados para cualquier porcentaje de mezcla con combustible diesel mineral (B10, B20, B50, etc. Figura 2); con doble función, en 2 Etapas sucesivas y/o simultáneas:

. En la etapa 1 , el B100 o biodiesel puro, es conducido desde el tanque de combustible, hasta el cárter o depósito de lubricante del motor (previo filtrado), donde cumplirá la primera función integral como Bio-lubricante.

. En la etapa 2, - de manera sucesiva y/o simultánea - es conducido desde el mismo cárter, al sistema de inyección del motor diesel (previo filtrado), donde cumplirá la segunda función, como Bio-combustible. El proceso completo estará gobernado por la Unidad de control (ECU), que 80 controlará las dos etapas sucesivas y simultáneas, mediante los datos obtenidos a través de sensores específicos. Este procedimiento se puede adaptar virtualmente a todo motor diésel moderno, como virtualmente todo motor diésel moderno estaría en capacidad de usar B100.

85 En el segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un:

DISPOSITIVO para realizar las etapas del procedimiento arriba citado:

. Para el caso del B100, se dispone del dispositivo que se presenta en la figura 1 , el cual solo prevé elementos para realizar las Etapas 1 (como Bio-Lubricante) y Etapa 2 (como Bio-Combustible) del procedimiento con Biodiesel 100% puro.

90 . Para el caso de las mezclas, se dispone del dispositivo que se presenta en la figura

2, el cual también prevé elementos para realizar la Etapas 1 (de lubricación), con Biodiesel 100% puro; pero además prevé elementos para realizar, en la Etapa 2 del procedimiento, las mezclas del B100 puro, con el diesel de petróleo, según el porcentaje de mezcla seleccionado (B10, B20, B50, etc.).

95 Como se dijo antes, el proceso completo estará gobernado por la ECU, que controlará las dos etapas sucesivas y simultáneas, mediante los datos obtenidos a través de sensores específicos.

En el tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un:

loo BIO-LUBRICANTE con formulación de BIO-COMBUSTIBLE y viceversa; se incluye la formulación de Bio-lubricantes para motores de combustión interna, usando como aceite base, biodiesel, hidro-biodiesel, incluyendo otros productos obtenidos mediante nuevos procedimientos para la misma función, o mezclas de los mismos; Igualmente usando como aditivos, biodiesel, hidro-biodiesel, incluyendo otros ios productos obtenidos mediante nuevos procedimientos para la misma función, o mezclas de los mismos, obtenidos a partir de materias primas diferentes al aceite base, con características físico químicas que complementen y modulen las características iniciales del aceite base, para obtener así un Bio-lubricante adecuado, que garantiza la protección y durabilidad superior exigida por los no fabricantes, adicionalmente, manteniendo las características de Bio-combustible; sin perjuicio de que el solo Biodiesel o el solo Hidro-biodiesel cumplan con la doble función de Bio-combustible y/o Bio-lubricante; y sin perjuicio de que cualquier aceite vegetal sin procesar pueda usarse como aceite base o como aditivo.

Ver:“Simultaneous production of base oil and fuel components from renewable 115 feedstock” NESTE OIL. CA2863439C; WO20131 13977A1

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS: Para complementar la descripción que se está realizando y para ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se presentan dos dibujos (Figura 1 y Figura 2), donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se han representado ambos aspectos de Procedimiento, Dispositivo y Bio-Lubricante / Bio-Combustible que, según la invención, serán descritos a continuación haciendo referencia a los citados dibujos adjuntos, en donde:

La FIGURA 1 , (solo para B100 en las 2 etapas); muestra todos los elementos para el uso de B100 en las 2 Etapas y durante todo el procedimiento; provee el esquema de un motor de combustión interna con el plano esquemático completo del aparato o dispositivo, con todos los componentes dispuestos para realzar dicho procedimiento, donde se puede observar la conducción del B100, desde el depósito de combustible, hasta el Cárter o depósito de aceite del motor, para que realice la primera función, como Bio-Lubricante (Etapa 1 ); seguidamente y en el lado opuesto del motor, se observan los elementos previstos para extraer el B100 desde el Cárter, conducirlo por el sistema de inyección hasta los inyectores ubicados en las cabezas de los cilindros, para que realice la segunda función, como Bio-Combustible (Etapa 2). Todo el procedimiento estará gobernado por la ECU.

La FIGURA 2, (para B100 en etapal y mezclas B100-Diesel en etapa2);

al igual que la figura 1 , muestra todos los elementos para el uso de B100 en la etapal como Bio-Lubricante y durante etapa2, mezclado con diesel de petróleo; adicionalmente, se muestran los elementos necesarios para la realización de las mezclas (B10, B20, B50, etc.), que incluye desde depósito de combustible diesel, pasando por el mezclador de B100-diesel, para una vez mezclado en la proporción indicada, sea conducido por el sistema de presión hasta los inyectores en los cilindros del motor. - Previo paso del B100 (100% puro) por el motor en su primera función como Bio-Lubricante, es posteriormente conducido hasta el mecanismo dispuesto para hacer dichas mezclas Biodiesel-diesel y por último hasta los inyectores en los cilindros del motor, donde cumplirá la segunda función como Bio- combustible, en la mezcla. -. Todo el procedimiento estará gobernado por la ECU.

MEJOR MANERA DE EJECUTAR LA INVENSIÓN

LA MEJOR MANERA DE EJECUTAR LA INVENCIÓN, para el caso de La FIGURA 1 , (solo para B100 en las 2 etapas) ;

donde se puede observar la conducción del B100, mediante la electrobomba (9) desde el depósito de combustible (8), pasando por el filtro (7) hasta el Cárter o depósito de aceite del motor, para que realice la primera función, como Bio- Lubricante (Etapa 1 ); el controlador de flujo y nivel (6) asegura el suministro constante de B100 al Cárter, manteniéndolo en la línea de nivel adecuado (doble línea intermitente horizontal ), de tal manera que el B100 cumpla su función como Bio-Lubricante, durante un tiempo t, que está determinado por el constante flujo del B100 hacia el sistema de inyección de combustible (B100). Nota:

El tiempo de permanencia o de servicio del B100 dentro del motor como lubricante, está determinado por el consumo de combustible del motor.

La presente invención dispone que el transito del B100 desde el depósito de combustible (8), pasando por el cárter del motor, hasta llegar a los inyectores (10) en las cabezas de cilindros, es continuo; en consecuencia, el volumen de B100 que pasa por dicho cárter del motor es exactamente el consumido por el mismo motor en su proceso de combustión interna, ya sea en función del tiempo de funcionamiento y/o de la distancia recorrida y/o del trabajo realizado.

Tomaremos como ejemplo un vehículo con un motor de 12.000 CC; 385hp; capacidad de cárter de 10 galones de aceite lubricante y un consumo de combustible de 5 Km./GI.; con los anteriores datos, sabemos que aproximadamente cada 50 Km de recorrido, consume 10 galones de combustible (B100) que es la capacidad del cárter con lo cual, para el caso de este ejemplo, podemos afirmar lo siguiente:

. Cada 50 Km de recorrido, transitan por el cárter del motor 10 galones de B100 en su etapal , como Bio-lubricante.

. Cada 50 Km de recorrido, virtualmente se estaría renovando la totalidad de los 10 galones de líquido lubricante (B100).

. Cada 50 Km de recorrido, virtualmente se estaría haciendo un cambio total de aceite lubricante de motor, sin ningún costo adicional (usualmente se hace cada 15.000 Km).

. Asumiendo que el mismo vehículo del ejemplo, se desplaza a una velocidad promedio de 50 Km/h., virtualmente se estaría haciendo un cambio total de aceite lubricante cada 1 hora.

. De las condiciones del punto anterior se deduce que, cada 6 minutos estaría ingresando 1 galón de B100 al cárter del motor, es decir ¼ de galón cada 1 ,5 minutos.

. Con el ejemplo anterior, que toma datos reales de condiciones de manejo y normales de funcionamiento, se puede afirmar que el Biodiesel (B100) en su tránsito por el interior del motor, en su primera función como Bio-Lubricante (Etapa 1 ), a una media de ¼ de galón cada 1 ,5 minutos, puede mantener inalterables sus características fisicoquímicas, con lo cual una vez extraído del interior del motor, para continuar su tránsito hacia el sistema de inyección, estará en perfectas condiciones para su segunda función como Bio-Combustible (Etapa 2).

Una vez el B100 ha transitado por el interior de del motor (cárter) en su función de Bio-Lubricante es extraído del cárter mediante un conducto (5), provisto de un elemento de prefiltrado, ubicado en una altura de nivel determinada, para garantizar la permanencia del B100 dentro del motor, en el evento de que se suspenda el suministro de B100 desde el tanque de combustible. Tal nivel corresponde con el nivel original del lubricante preestablecido por el fabricante; (FIN de Etapal ) .

. (COMIENZO de Etapa 2); el conducto (5) está directamente conectado con la electrobomba (4) encargada de enviar el B100 ya en su segunda función como Bio-Combustible, hacia la bomba de inyección (2), previo paso por la estación de filtrado (3), para ser conducido hasta el inyector (10) ubicado en la cabeza del cilindro donde el B100 será atomizado al interior del cilindro y ser encendido por la alta compresión del pistón y la ayuda del alto número cetano (68 para el caso de biodiesel de palma) que garantizará una combustión con bajos niveles de emisiones contaminantes. (FIN de Etapa 2)

Para el caso de condiciones extraordinarias geográficas o de clima, puede llegar a ser necesario agregar aditivos al B100 que se usa regularmente; como se sugiere en el tercer aspecto de la presente invención, dicho aditivo debe ser otro B100, pero de diferente materia prima, que complemente o mejore las características que se desean alterar o corregir del B100 de base.

Todo la ejecución y los elementos de la presente invención está interconectada y controlada por la Unidad de Control ECU (1 ), sin perjuicio de que se pueda ejecutar bajo la aplicación de nuevas tecnologías o incluso sin la aplicación de las tecnologías aquí descritas; es decir que para el caso del ejemplo, eventualmente podría ser posible hacer uso del procedimiento descrito, utilizando los elementos instalados de fábrica, en los vehículos, para ejecutar las mismas funciones del B100.

LA MEJOR MANERA DE EJECUTAR LA INVENCIÓN, para el caso de La FIGURA 2, (para B100 en etapal y mezclas B100-Diesel en etapa2);

Se ejecuta exactamente el mismo esquema de funcionamiento que en La FIGURA 1 , y hasta el fin de la función del B100 como Bio-Lubricante (Fin de Etapa 1 ); para este caso, en la etapa 2 (como Bio-Combustible) se adicionan elementos que tienen la tarea de mezclar el B100 o biodiesel 100% puro, con diesel de petróleo, para obtener las mezclas técnicamente conocidas como B10, B20, B50, etc.; tales mezclas están usualmente reguladas por entidades o estados, de acuerdo a requerimientos ambientales, económicos, industriales, entre otros.

Retomando el caso de la FIGURA 1 , en el punto en que el B100 pasa por la estación de filtrado (3), éste B100 es conducido hasta el artefacto (15), diseñado para hacer la mezcla (B100 - diesel); el diesel de petróleo por su parte es conducido mediante la acción de la electrobomba (13), desde el depósito o tanque (12), pasando por la estación de filtrado (14), hasta el citado elemento mezclador (15) ; las proporciones de B100 y de diesel de petróleo ya mezclados y previamente seleccionada en el display (16), es conducido hasta el sistema o bomba de alta presión (2), para finalmente ser transportada hasta el inyector (2), en la cabeza del cilindro.

También para este caso de la FIGURA 2, toda la ejecución y los elementos de la presente invención está interconectada y controlada por la Unidad de Control ECU (1 ); sin perjuicio de que se pueda ejecutar bajo la aplicación de nuevas tecnologías o incluso sin la aplicación de las tecnologías aquí descritas e incluso sin el concurso de ellas.

Nota: Se debe resaltar que tanto para el caso de la FIGURA 1 como en el de la FIGURA 2, el B100 que ingresa al motor en Etapa 1 (como Bio-Lubricante), es Biodiesel 100% puro. Es claro que para el caso de la FIGURA 2, el B100 solo se mezcla con el diesel de petróleo, en la Etapa 2, en el elemento mezclador (15); en consecuencia no existe ninguna posibilidad de que el diesel de petróleo ingrese al interior del motor, por acción del proceso o del dispositivo descritos en esta invención.

Para el caso de la FIGURA 2, la permanencia del B100 como Bio-Lubricante dentro del motor, no dependerá del consumo total de combustible como en el ejemplo de la FIGURA 1 ; sí dependerá del consumo pero en función del porcentaje de B100 contenido en la mezcla; si tomamos las mismas condiciones y datos del motor del ejemplo anterior y seleccionamos una mezcla B20, es decir: 20% Biodiesel con 80% Diesel de Petróleo; con el dato del ejemplo anterior de que el consumo del motor es de 5 Km/g, y la capacidad de aceite del cárter es de 10 galones de aceite lubricante, entonces cada 50Km se renovaría la totalidad del lubricante (10 galones de B100).

Para el caso del B20, o 20% de Biodiesel puro, este biodiesel puro (B100) tardaría entonces 5 veces más para renovarse totalmente, es decir que la renovación total tomaría 250 Km de recorrido, para consumir 10 galones del B100 como Lubricante.

Si de la misma manera asumimos que el vehículo del ejemplo se desplaza a 50Km/hora, entonces los tardaría 5 horas en transitar los 10 galones de B100 por el interior del motor.

Lo cual significa que cada hora se estarían renovando 2 galones de B100; es decir 1 galón cada 30 minuto; o lo que es igual, ¼ de galón cada 7.5 minutos.

Concluyendo, para el ejemplo que nos ocupa observamos la diferencia entre biodiesel puro B100 y mezcla del B20:

Con B100 (100% Biodiesel puro), el Bio-Lubricante del cárter se renueva a un rata de flujo de ¼ galón / 1 .5 minutos.

Con B20 (20%Biodiesel puro), el Bio-Lubricante del cárter se renueva a un rata de flujo de ¼ galón / 7.5 minutos.

Teniendo en cuenta que para el caso del B20, el tiempo de renovación es 5 veces mayor, debido a que circula 5 veces menos Bio-Lubricante B100 por el interior del motor (cárter), solo tomaría 250 Km en hacerse la renovación total; si tenemos en cuenta que se trata de un vehículo con características comerciales, esos 250 Km se recorrerían comúnmente en 1 día o menos, con lo cuál estará asegurada la eficiencia y estabilidad de las características físico-químicas de la mayoría de los biodiesel de diferente materia prima.

Para el caso de condiciones extraordinarias geográficas o de clima, puede llegar a ser necesario agregar aditivos al B100 que se usa regularmente; como se sugiere en el tercer aspecto de la presente invención, dicho aditivo debe ser otro B100 de diferente materia prima, que complemente o mejore las características que se desean alterar o corregir del B100 de base.

Todo la ejecución y los elementos de la presente invención está interconectada y controlada por la Unidad de Control ECU (1 ), sin perjuicio de que se pueda ejecutar bajo la aplicación de nuevas tecnologías o incluso sin la aplicación de las tecnologías aquí descritas; es decir que para el caso del ejemplo, eventualmente podría ser posible hacer uso del procedimiento descrito, utilizando los elementos instalados de fábrica, en los vehículos, para ejecutar las mismas funciones del B100.

LA MEJOR MANERA DE EJECUTAR LA INVENCIÓN, para el caso del

BIO-LUBRICANTE con formulación de BIO-COMBUSTIBLE y viceversa;

incluye la formulación de Bio-Lubricantes para motores de combustión interna, usando como ACEITE BASE, biodiesel, hidro-biodiesel y/o otros productos para la misma función a partir de biomasa, y/o mezclas de los mismos; como ADITIVO, biodiesel, hidro-biodiesel y/o otros productos para la misma función a partir de biomasa y/o mezclas de los mismos, obtenidos a partir de materias primas diferentes a las del ACEITE BASE, con características físico químicas que complementen y modulen las características iniciales del aceite base, para obtener así un BIO-LUBRICANTE adecuado, que garantice la protección y durabilidad superior exigida por los fabricantes de motores; adicionalmente, manteniendo las características de BIO-COMBUSTIBLE; sin perjuicio de que el solo aceite base (Biodiesel, Hidro-biodiesel, otros) cumplan con la doble función de Bio-combustible y/o Bio-lubricante; y sin perjuicio de que cualquier aceite vegetal crudo o procesado pueda usarse como aceite base o como aditivo.

Las características fisicoquímicas para complementar, equilibrar o modular corresponden a las representativas, de los aceites comerciales de alta calidad, exigidas por los fabricantes y reguladas por la normatividad internacional (ISO, SAE, EN, ASTM, API, etc.).

Para el caso de la formulación aquí descrita de (Bio-Lubricante / Bio-Lubricante) se refiere a combinar las características de biodiesel obtenido a partir de diferentes tipos de ácidos grasos; como por ejemplo:

Ácidos grasos Saturados: como pueden ser algunos aceites comestibles usados o las grasas animales que al ser transformados en biodiesel, presentan buenas características para altas temperaturas.

Ácidos grasos Insaturados: como pueden ser los aceites de coisa, soya, girasol, higuerilla, jatropa curcas y otros, que al ser transformados en biodiesel, presentan buenas propiedades para bajas temperaturas.

Ácidos grasos con virtualmente igual proporción de saturados e insaturados, como el aceite de palma, que contiene una proporción aproximada de 50% de ácidos grasos saturados y 50% de insaturados, al ser transformados en biodiesel, presentan virtualmente, una sumatoria de las buenas propiedades de los dos tipos de ácidos grasos anteriores, es decir, relativamente buenas características para altas temperaturas y para bajas temperaturas.

Lo anteriormente dicho está desarrollado con base en las grandes ventajas fisicoquímicas del Biodiesel, que en principio resultan claves para lo requerido, como son:

Alta estabilidad química (estabilidad a la oxidación); punto de ebullición alto; baja presión de vapor; punto de inflamación superior a 150 °C; densidad cerca de 0,88 g/cm3; Lubricidad de 6.000 gramos BOCLE.

En algunos casos como el aceite de palma colombiano, la principal deficiencia es su punto de niebla de 10°C ~ 12°C (lo cual no sería problema en países tropicales o en verano); dicha deficiencia es susceptible de corregir, agregando (como aditivo) un biodiesel (B100) obtenido a partir de aceite de coisa, soja, girasol, cañóla, higuerilla o jatropa, que debido al alto grado de insaturación, presentan excelentes características en frío, con puntos de niebla por debajo de entre 0°C ~ - 20°C y aún menor en algunos casos.

Esa nueva función del B100 como lubricante, permitirá no solo ahorros importantes en cambios programados de aceite de motor; significa que desaparece para siempre ese rubro dentro del presupuesto de mantenimiento de los vehículos, flotas de transporte, equipos industriales, limitándolo solamente al cambio normal de filtros; desaparece también la contaminación ambiental por el vertimiento de aceites usados al entorno (suelo, aire, agua).

Toda la ejecución y los elementos de la presente invención se desarrollan bajo procedimientos y técnicas suficientemente documentadas y probadas; sin perjuicio de que se pueda ejecutar bajo la aplicación de nuevas tecnologías o incluso sin la aplicación de las tecnologías aquí descritas.