ES2888873A1 - Dispositivo y procedimiento para cambio de estructura molecular de liquidos y gases - Google Patents

Abstract

Dispositivo y procedimiento para cambio de estructura molecular de líquidos y gases. Dispositivo y procedimiento que modifica las estructuras moleculares de un fluido, preferentemente de hidrocarburos combustibles, mediante la aplicación de campos electromagnéticos pulsados emitidos a frecuencias que permiten transiciones moleculares, desde un estado orto- a un estado para- de las moléculas del fluido, y que comprende una cámara (8) de un material no magnético por la que circula un fluido, una o más bobinas (1) por las que circula una intensidad de corriente en forma de pulso electromagnético, generándose un campo electromagnético que envuelve la cámara (8), y un controlador (4) configurado para gestionar la intensidad que circula por las bobinas (1) y las características del pulso electromagnético.

Description

DESCRIPCIÓN

DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO PARA CAMBIO DE ESTRUCTURA MOLECULAR DE

LÍQUIDOS Y GASES

OBJETO DE LA INVENCIÓN

El objeto de la invención es un dispositivo y procedimiento que modifica las estructuras moleculares de líquidos y gases, como por ejemplo la de los hidrocarburos de combustibles tales como el gasóleo, mediante la aplicación de campos electromagnéticos pulsados emitidos a frecuencias que permiten transmisiones moleculares, desde un estado orto- a un estado para- de las moléculas de hidrocarburo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las moléculas de combustible están constituidas por hidrocarburos, que comprenden carbono e hidrógeno y tienen una estructura de redes cristalinas con enlaces covalentes. Además, es conocido que la energía del átomo cuando los espines del protón y del electrón están alineados es mayor que cuando los espines no lo están.

Por su parte, el hidrógeno se observa en dos formas isométricas:

- Para-estado: cuando dos o más partículas que presentan un espín giran en sentidos opuestos.

- Orto-estado: cuando dos o más partículas que presentan un espín giran en el mismo sentido.

Los hidrocarburos tienen un campo magnético polar producido por el espín (rotación) de sus partículas. En los combustibles, los hidrocarburos se presentan normalmente en para-estado. Como se ha indicado, la forma isométrica del para-estado es menor reactiva que la del orto-estado. Por lo tanto, se puede considerar que los combustibles en los que sus hidrocarburos se encuentran en para-estado son como consecuencia menos energéticos que los que tienen sus hidrocarburos en orto-estado.

Por otra parte, cuando se utilizan combustibles, las deficiencias en la combustión provienen del oxígeno que no interactúa completamente con el combustible. Esto da lugar al fenómeno de la combustión incompleta.

La relación entre la cantidad de combustible y de comburente para una combustión completa es una relación estequiometria. Por debajo de este nivel, la combustión de un material puede seguir produciéndose, pero llegará un momento en el que el oxígeno se agite y la reacción se detenga o se dé parcialmente. La combustión será incompleta.

En la combustión incompleta de hidrocarburos, además de producirse C02 y H20 y de quedar combustible sin reaccionar, se pueden producir otras sustancias derivadas. Por ejemplo, hollín, que son partículas sólidas de pequeño tamaño, formadas principalmente por carbono impuro, que se producen como consecuencia de la combustión incompleta de la madera, carbón y otros combustibles hidrocarburos.

El control de la combustión es muy importante en ciertas aplicaciones, por ejemplo, los motores de combustión de automóviles. El diseño del dispositivo debe asegurar un caudal de aire adecuado que permita la combustión completa y minimice la formación de restos que puedan dañar el propio dispositivo. Además, la combustión incompleta de hidrocarburos también produce monóxido de carbono (CO), un gas con mayor impacto ambiental y más tóxico que el C02.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

A la vista de los problemas planteados en el apartado anterior, es decir, el hecho de que los combustibles son más energéticos cuando sus hidrocarburos están en orto-estado que cuando están en para-estado, y que además en muchas ocasiones se produce una combustión incompleta del combustible, lo que lleva a una pérdida de energía y una generación de gases y partículas contaminantes, se plantea como objeto de esta invención un dispositivo para modificar la estructura molecular de líquidos y gases, preferentemente de combustibles basados en hidrocarburos o de agua, y que se describe a continuación.

El dispositivo está destinado a tratar un fluido, ya sea un líquido o un gas, y preferentemente un combustible fluido (p. ej. gasóleo) con el fin de cambiar su estructura molecular de un estado orto- a un estado para-, referidos estos estados a la posición de los sustituyentes del hidrógeno en las estructuras moleculares de las cadenas de hidrocarburos aromáticos.

El objetivo último del dispositivo cuando el fluido tratado es un combustible es mejorar su eficiencia energética, reduciendo tanto el consumo de combustible como las emisiones de partículas contaminantes y de monóxido de carbono (CO). El dispositivo se puede utilizar tanto en vehículos a motor como en calderas, posicionándolo preferentemente en la entrada de combustible de estos aparatos.

Concretamente, para obtener una mejora en la combustión, se modifica el estado isométrico del combustible de para-estado a orto-estado aplicando un campo electromagnético específico creado por un pulso energético, para que el oxígeno interactúe mejor con el combustible y así evitar combustiones incompletas que producen más residuos contaminantes e indeseables.

El cambio de las propiedades del combustible proviene de los electrones enriquecidos con la energía que produce el campo electromagnético y que actúa sobre el espín de los mismos. Al aplicar un campo electromagnético con pulsos energéticos de baja frecuencia se produce una fuerza intermolecular al núcleo y con eso se obtienen una mejor combustión. Después de pasar por el campo electromagnético, queda más espacio entre los átomos, lo que facilita una mejor interacción con el oxígeno.

Alternativamente al tratamiento de un combustible fluido, en el dispositivo también se puede utilizar para modificar la estructura molecular del agua.

Como se ha expuesto, el dispositivo se basa en el uso de campos magnéticos y electromagnéticos creado por pulsos energéticos emitidos desde un sistema digital a distintas frecuencias (dependiendo de la molécula a tratar) con distintos resultados dependiendo del fluido sobre el que inciden. Tanto los pulsos como el campo electromagnético deben variar dependiendo del tipo de materia a tratar, en función de si es líquido o gas.

Concretamente el dispositivo comprende, en primer lugar, una o más bobinas que generan un campo electromagnético que rodea el fluido (gas o líquido producido por un pulso electrónico, y una cámara de un material no magnético, por la que circula el fluido.

La posición de las bobinas es ajustable, dependiendo de la realización de la invención. Únicamente es imprescindible-que el campo electromagnético que generen rodeé la cámara y por tanto el fluido. En una realización de la invención las bobinas pueden ser coaxiales a la cámara, que tendrá forma de tubo. En una realización alternativa, las bobinas son perpendiculares al tubo.

Adicionalmente, se pueden modificar las propiedades del pulso aplicado de acuerdo al flujo del fluido, optimizándose el consumo total de energía por parte del dispositivo, a pesar de ser el pulso altamente energético.

La frecuencia del pulso es proporcional al caudal y la temperatura del fluido que circula por lo cámara, pudiéndose por tanto regular la potencia del pulso. Además, la forma de onda del pulso será preferentemente una onda sinusoidal amortiguada.

Con el objetivo de controlar la intensidad que circula por las bobinas, así como las características del pulso electromagnético aplicado sobre el combustible, el dispositivo comprende un módulo de electrónica, que comprende una entrada a una alimentación que puede ser de alta o baja tensión. Comprende además un controlador, conectado a la alimentación, y configurado para gestionar la intensidad, así como su frecuencia y características del pulso electromagnético aplicado.

El módulo de electrónica puede comprender adicionalmente unos sensores de entorno, conectados al controlador, y configurados para recoger datos tanto del entorno del dispositivo como del fluido, como pueden ser su temperatura o caudal. Esta información se utiliza en el controlador para regular la intensidad que circula por las bobinas.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una vista exterior general del dispositivo.

Figura 2.- Muestra una vista interior del dispositivo.

Figura 3.- Muestra una vista en detalle de las bobinas.

Figura 4.- Muestra una vista esquemática del módulo de electrónica del dispositivo.

Figura 5.- Muestra el espectro de absorción del diésel (longitud de onda en el eje x y absorbancia en el eje y) para un diésel sin tratar (inferior) y un diésel tratado (superior).

Figura 6.- Muestra dos moléculas de hidrocarburo, a la izquierda con los hidrógenos en para­ estado y a la derecha con los hidrógenos en orto-estado.

Figura 7.- Muestra el detalle del espacio mayor entre los átomos de un hidrocarburo al estar los hidrógenos en orto-estado.

Figura 8.- Muestra una gráfica comparativa de la contaminación por hidrocarburos (HC) en ppm de un combustible sin tratar (negro) y de un combustible tratado (blanco) para distintas velocidades de un motor.

Figura 9.- Muestra una gráfica comparativa de la contaminación C02 en %v/v de un combustible sin tratar (negro) y de un combustible tratado (blanco) para distintas velocidades de un motor.

Figura 10.- Muestra una gráfica comparativa de la contaminación NO en %v/v de un combustible sin tratar (negro) y de un combustible tratado (blanco) para distintas velocidades de un motor.

Figura 11.- Muestra el espectro de absorción del agua (longitud de onda en el eje x y absorbancia en el eje y) para agua destilada, agua del grifo sin tratar y agua del grifo tratada con el dispositivo.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A continuación, se describe, con ayuda de las figuras 1 a 11, el dispositivo y procedimiento para cambio de estructura molecular de líquidos o gases, y concretamente se describe en el caso de que el fluido sea un combustible, de manera que se logra mejorar su eficiencia energética. Como se describe a continuación, el dispositivo tiene capacidad de cambiar la estructura molecular de los hidrocarburos de dicho combustible de un estado orto- a un estado para-, referidos estos estados a la posición de los sustituyentes del hidrógeno en las estructuras moleculares de las cadenas de hidrocarburos aromáticos.

En la figura 6 se muestran dos moléculas de hidrocarburo, a la izquierda con los hidrógenos en para-estado y a la derecha con los hidrógenos en orto-estado. Tal y como se observa en la figura 7, existe un espacio mayor entre los átomos de un hidrocarburo al estar los hidrógenos en orto-estado que en para-estado, lo que facilita una mejor interacción con el oxígeno, obteniéndose una combustión completa, y obteniendo por tanto un mayor rendimiento energético y generándose menos residuos contaminantes.

En la figura 1, se muestra una vista exterior del dispositivo, que comprende una carcasa (9), destinada a colocarse a la entrada de un generador, ya sea por ejemplo un motor o una caldera, de manera que el combustible que se utiliza para alimentar al generador atraviesa el dispositivo y por tanto la carcasa (9), desde un primer extremo (10) hasta un segundo extremo (11) , a través de una cámara (8) de material no magnético, acero inoxidable preferentemente, por la que circula un fluido, que será el combustible que se quiera tratar.

En la figura 2, se muestra una vista interior del dispositivo, eliminando la carcasa (9). Tal y como se aprecia en la figura, el dispositivo comprende una o más bobinas (1), en este caso dos bobinas (1), pero pudiendo ser su número cualquiera igual o superior a uno, en función del volumen de combustible a tratar. Las bobinas (1) se configuran de manera que, al pasar una intensidad de corriente por ellas, generan un campo electromagnético alrededor de la cámara (8), aplicándose un pulso electromagnético al combustible, y modificándose su estructura química.

Se representa también en la figura 2 un módulo de electrónica (2), configurado para controlar la intensidad de corriente que circula por las bobinas (1) y las características del pulso electromagnético aplicado sobre el combustible. El módulo de electrónica (2) comprende primeramente un conector (6), reflejado también en la figura, destinado a conectarse a una fuente de alimentación (3) de alta tensión preferentemente. Pudiéndose conectar alternativamente a una fuente de alimentación de baja tensión.

En la figura 3 se muestra en detalle una vista de las bobinas (1), sostenidas por un soporte (12) . Como se aprecia en la figura, las bobinas (1) se posicionan verticalmente, en dirección perpendicular al flujo del combustible que circula por la cámara (8). En cualquier caso, las bobinas (1) generan un campo electromagnético que rodea al combustible.

En la figura 4 se refleja en mayor detalle y de manera esquemática el módulo de electrónica (2) conectado a las bobinas (1). El módulo de electrónica (2) está destinado a conectarse a la fuente de alimentación (3). Además, comprende un controlador (4), conectado a la fuente de alimentación (3) a través del conector (6) (no representado en la figura 4) y a un primer interruptor (13), y estando el controlador (4) configurado para controlar la intensidad que circula por las bobinas (1), la frecuencia y características del pulso electromagnética y los tiempos de carga y descarga.

Además, el módulo de electrónica (2) comprende un capacitor (5) conectado al primer interruptor (13), que se sitúa entre el capacitor (5) y la fuente de alimentación (3) de forma que cuando se cierra el primer interruptor (13) el capacitor (5) se carga. El primer interruptor (13) se gestiona a través del controlador (4). Además, el capacitor (5), que está a su vez conectado en paralelo a las bobinas (1) está asimismo conectado a un segundo interruptor (14), tal y como se muestra en la figura 4. El segundo interruptor (14) está gestionado también por el controlador (4) de manera que cuando se cierra, la tensión acumulada en el capacitor (5) pasa a las bobinas (1), generándose el campo electromagnético.

Por último, el módulo de electrónica (2) comprende unos sensores de entorno (7), conectados al controlador (4) y destinados a tomar medidas del entorno o del combustible, como la temperatura o el caudal. Estas medidas son enviadas al controlador (4) de manera que se puede regular de manera óptima las características de la intensidad que circula por las bobinas (1) y del pulso electromagnético aplicado.

Para un funcionamiento óptimo del dispositivo, la potencia aplicada en las bobinas (1) debe estar en el rango de 100w-50kW, la frecuencia de resonancia del pulso debe estar en el rango de 10Hz-20kHz y la frecuencia de repetición del pulso en el rango de 100mHz-1kHz.

Tal y como se muestra en la figura 5, midiendo en el combustible las radiaciones de los rayos ultravioleta y del infrarrojo mediante la absorción (espectrometría) antes y después de pasar por los campos electromagnéticos generados en las bobinas (1), se demuestran cambios en la propiedades físicas y químicas de las estructuras moleculares del combustible por la influencia del campo electromagnético.

Concretamente, la figura 5 muestra el efecto cuando el pulso se aplica sobre una cadena de hidrocarburo. Se muestran las medidas para dos combustibles diferentes, en la parte superior el combustible tratado con el dispositivo objeto de invención y en la parte inferior el combustible sin tratar. Cuando se modifica el espín del electrón de la molécula, la absorción de los rayos ultravioleta para esta sustancia específica se modifica. El incremento en la absorbancia en torno a los 380nm indica el cambio en el espín de la sustancia. Esto crea un aumento de la probabilidad de transmisión de los electrones en los enlaces covalentes y a consecuencia un aumento en la energía que explicarían los resultados obtenidos.

En las figuras 8, 9 y 10 se muestran los resultados experimentales comparativos de un combustible sin tratar y un combustible mejorado con el dispositivo. Concretamente, en la figura 8 se muestra una gráfica comparativa de la contaminación HC (por hidrocarburos) en ppm del combustible sin tratar (negro) y del combustible tratado (blanco) para distintas velocidades de un motor. Observándose una reducción significativa en este tipo de contaminación para el combustible tratado, independientemente de la velocidad.

En la figura 9 se muestra una gráfica comparativa de la contaminación C02 en %v/v del combustible sin tratar (negro) y del combustible tratado (blanco) para distintas velocidades de un motor. En este caso también se observa una cierta mejora en el combustible tratado.

Por último, en la figura 10 se refleja una gráfica comparativa de la contaminación NO en %v/v del combustible sin tratar (negro) y del combustible tratado (blanco) para distintas velocidades de un motor. En este caso la mejora es muy significativa, siendo la reducción de NO mucho mayor en el caso del combustible tratado.

En resumen, los resultados obtenidos indican un ahorro de combustible tratado consumido de 15-22% dependiendo de las revoluciones del motor. Se muestra una reducción significativa de NO, en torno al 65% y el C02 varia proporcionalmente con el ahorro de combustible.

Teniendo en cuanta los resultados se puede concluir que el dispositivo logra un ahorro de combustible y al mismo tiempo una reducción de contaminación significativos. La contaminación se reduce entre el 15% y el 30% y en concreto el C0/C02 emitido se reduce proporcional al ahorro de combustible, variando entre el 10 y el 25% respectivamente.

Alternativamente, el dispositivo también se puede utilizar para el tratamiento de agua. En la figura 11 se muestra el espectro de absorción para un agua destilada, que se utiliza como referencia, para agua del grifo sin tratar y para agua del grifo tratada con el dispositivo. Tal y como se observa en la zona izquierda de la gráfica, el agua del grifo sin tratar tiene un pico máximo de longitud de onda de 387 nm. Se puede comprobar claramente que, al tratar el agua del grifo con el dispositivo, ese pico desaparece completamente, prácticamente igualándose el agua del grifo tratada con el agua destilada.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. - Dispositivo para cambio de estructura molecular de líquidos y gases, que comprende:

- una cámara (8) de un material no magnético, por la que circula un fluido,

- una o más bobinas (1) por las que circula una intensidad de corriente en forma de pulso electromagnético generándose un campo electromagnético que envuelve la cámara (8) y que modifica la estructura molecular del fluido de un estado orto- a un estado para-,

- un módulo de electrónica (2), conectado a las bobinas (1) y destinado a conectarse a una fuente de alimentación (3) y que comprende un controlador (4) configurado para gestionar la intensidad de corriente que circula por las bobinas (1) y las características del pulso electromagnético.

2. - El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la cámara (8) tiene forma de tubo.

3. - El dispositivo de la reivindicación 2, en el que las bobinas (1) son coaxiales a la cámara (8).

4. - El dispositivo de la reivindicación 2, en el que las bobinas (1) son perpendiculares a la cámara (8).

5. - El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el módulo de electrónica (2) comprende adicionalmente unos sensores de entorno (7) conectados al controlador (4) y configurados para recoger información del fluido.

6. - El dispositivo de la reivindicación 5, en el que los sensores de entorno (7) comprenden un sensor de temperatura de fluido y/o un sensor de caudal de fluido.

7. - El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el módulo de electrónica (2) comprende adicionalmente un capacitor (5) destinado a conectarse entre la fuente de alimentación (3) y las bobinas (1).

8. - El dispositivo de la reivindicación 7, en el que el módulo de electrónica (2) comprende adicionalmente un primer interruptor (13) conectado entre la fuente de alimentación (3) y el capacitor (5) y un segundo interruptor (14) conectado entre el capacitor (5) y las bobinas (1), estando ambos interruptores (13, 14) asociados al controlador (4).

9. - El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la cámara (8) es de acero inoxidable.

10. - Procedimiento para cambio de estructura molecular de líquidos y gases, que hace uso del dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, y que comprende las etapas de:

- movilizar un fluido a través de la cámara (8),

- inyectar una intensidad de corriente en forma de pulso electromagnético por las bobinas (1), y

- regular en el controlador (4) la intensidad de corriente y los pulsos electromagnéticos generados.

11. - El procedimiento de la reivindicación 10, en el que los pulsos electromagnéticos se regulan siguiendo una frecuencia baja en el rango de 100mHz-1kHz.

12. - El procedimiento de la reivindicación 10, en el que los pulsos electromagnéticos se regulan siguiendo la forma de una onda sinusoidal amortiguada.

13. - El procedimiento de la reivindicación 10, en el se aplica una potencia eléctrica sobre las bobinas (1) en el rango de 100w-50kW.

14.- El procedimiento de la reivindicación 10, en el que los pulsos electromagnéticos se regulan con una frecuencia de resonancia en el rango de 10Hz-20kHz.