ES2948060T3 - Fluido de ensayo en caliente con inhibición en fase vapor - Google Patents

Abstract

Esta invención se refiere a una solución que proporciona protección contra formas de corrosión. Dichas soluciones están destinadas a usarse en aplicaciones donde las piezas del sistema de enfriamiento se prueban en caliente o el motor se rueda antes de almacenarlo y/o ensamblarlo en la configuración final del vehículo o del motor. La invención incluye un concentrado así como una solución diluida preparada a partir del concentrado. Se ha demostrado que la combinación sinérgica de derivados inorgánicos de amonio con ácidos monocarboxílicos o dicarboxílicos aumenta drásticamente el período de protección, permitiendo así el almacenamiento durante un período más largo cuando las piezas del motor se envían o almacenan antes del ensamblaje. El uso de la invención descrita muestra un preacondicionamiento de la superficie metálica y proporciona protección incluso si después el líquido se elimina casi por completo. Opcionalmente se pueden añadir otros inhibidores tradicionales u orgánicos como triazol, nitrato, nitrito, silicato, borato, molibdato, fosfato o inhibidores más recientes como sales orgánicas de ácidos aromáticos y alifáticos. También se puede agregar un depresor del punto de congelación, proporcionando, además de protección contra la congelación, un mayor nivel de protección en la fase de vapor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Fluido de ensayo en caliente con inhibición en fase vapor

CAMPO TÉCNICO

[0001] Esta invención se refiere a un fluido según la reivindicación 1 y a un proceso de protección frente a la corrosión según la reivindicación 2.

ANTECEDENTES

[0002] Los motores de combustión, como los motores de gasolina, diésel o gas, así como los más modernos sistemas de pila de combustible, tras el proceso de producción, pasan por una fase de "rodaje" previa al montaje de las piezas. Esta fase de rodaje varía desde varios minutos hasta algunas horas, dependiendo del tipo de motor y de las operaciones a las que se someterá posteriormente. Mediante la fase de "rodaje" se garantiza la funcionalidad del motor o del sistema. Los fluidos de rodaje actuales pueden ser muy diversos. Van desde agua pura o refrigerante hasta emulsiones de aceite. Todos ellos tienen algún tipo de desventaja técnica. Al ensamblar las piezas directamente después de la fase de rodaje, se puede utilizar cualquier forma de proceder conocida. En muchos casos, sin embargo, los fabricantes de motores centralizan su producción. Las piezas se envían a todas partes del mundo antes de integrarse en la configuración operativa final. Durante este tiempo de almacenamiento y transporte, las piezas pueden entrar en contacto con condiciones corrosivas y requieren una protección frente a las influencias negativas a las que se enfrentan durante el almacenamiento y/o el transporte. Para ahorrar costes, el líquido de rodaje se retira casi por completo antes del almacenamiento de la pieza del motor y el motor se deja en las llamadas condiciones húmedas.

[0003] Esta forma de proceder significa que las tecnologías de refrigerante estándar no brindan una protección óptima. La mayoría de las tecnologías actuales no brindan una protección continua cuando no están en contacto directo con la superficie que necesitan proteger. El uso de una formulación de refrigerante estándar como fluido para ensayo en caliente es ciertamente viable en situaciones en las que las piezas se montan directamente después de la prueba. En las coyunturas económicas modernas, sin embargo, esto se da cada vez menos. Se observan períodos combinados de almacenamiento y transporte de 3 a 9 meses.

[0004] En particular, en los motores de combustión modernos, las cargas térmicas imponen requisitos elevados con respecto a los materiales utilizados. Cualquier forma de corrosión, incluso las formas mínimas, resultan en un factor de riesgo potencial y pueden provocar una reducción de la vida útil del motor y, correspondientemente, del funcionamiento seguro del vehículo. Además, se utiliza un mayor número de diferentes metalurgias y diferentes aleaciones, lo que hace que el sistema sea más susceptible a la corrosión, sobre todo en aquellos lugares donde las diferentes piezas o aleaciones están en contacto directo o indirecto entre sí.

[0005] Por otro lado, las emulsiones de aceite brindan protección cuando el sistema está casi vacío; sin embargo, presentan algunos problemas de incompatibilidad cuando se añade refrigerante al sistema más adelante. Aunque el aceite soluble proporciona cierta protección residual frente a la corrosión, disminuirá la transferencia de calor en el sistema al formar una capa protectora que aísla el calor. Dado que una eliminación eficiente del calor es esencial, ciertamente en los motores más potentes que cumplen con la legislación medioambiental más moderna, el líquido de rodaje no debería afectar negativamente a la transferencia de calor desde las piezas al sistema de refrigeración.

[0006] Los refrigerantes se utilizan para disipar el calor del motor. Para dar al motor una eficiencia óptima, el exceso de calor debe eliminarse lo más rápido posible sin dañar o disminuir el funcionamiento de todas las piezas del sistema de refrigeración. Se ha invertido mucho trabajo y esfuerzo en la protección de los materiales del sistema de refrigeración, especialmente en la protección frente a la corrosión a altas temperaturas. Aunque, desde el punto de vista de la corrosión, las altas temperaturas son realmente muy críticas, el dominio de las bajas temperaturas también es de gran importancia durante el funcionamiento del motor. A temperaturas bajas, la solubilidad y la capacidad de bombeo a temperaturas bajas, y no la protección frente a la corrosión, son de gran importancia.

[0007] De manera ideal, el refrigerante permanece transparente y libre de insolubles. La turbidez, la precipitación o, en casos extremos, la formación de gel se consideran perjudiciales para el rendimiento de un refrigerante de motor. Los problemas resultantes de la inestabilidad se pueden ver en las juntas de la bomba de agua, las juntas de la culata del motor, los manguitos o cualquier otra pieza en la que se utilicen materiales más blandos. La formación de gel, por otro lado, tendrá un impacto negativo en la viscosidad y dará como resultado un cambio de las características de transferencia de calor del fluido, que son el principal requisito de un fluido refrigerante. Como el riesgo de inestabilidad del refrigerante es máximo a temperaturas bajas, la mayoría de los problemas se dan en condiciones de arranque en frío.

En el documento US2004/029754A1 se describe un refrigerante con propiedades inhibidoras de la corrosión que comprende sales amónicas de ácidos carboxílicos.

En el documento US2005/051754A 1 se describe una composición concentrada de refrigerante inhibidora de la corrosión que comprende uno o más ácidos carboxílicos y una sal de amonio de un nitrato o molibdato.

En el documento US2004/075077A1 se describe un refrigerante para motor que comprende al menos una sal de amonio de un ácido monocarboxílico de C5-C16 alifático.

En el documento US5366651A se describe una composición inhibidora de la corrosión que comprende un 0,1­ 15 % en peso de una sal de amonio de un ácido monobásico de C5-C16 alifático.

En el documento US6953534B1 se describen composiciones refrigerantes concentradas que comprenden etilenglicol, un 0,2 % en peso de borato de sodio, un 0,3 % en peso de molibdato de sodio, mercaptobenzotiazol, toliltriazol, un 0,1 % en peso de silicato de sodio y un 1-2 % en peso de uno o dos ácidos carboxílicos.

En el documento US5449387A se describe (ejemplo 23) una composición que comprende 100 pep (partes en peso) de nitrato amónico cérico, 45,45 pep de agua, 104,72 pep de ácido 2-etilhexanoico y 57,46 pep de bicarbonato amónico.

RESUMEN

[0008] La invención se refiere a un fluido de rodaje listo para usar según se define en las reivindicaciones y a un proceso de protección de una superficie metálica según se define en las reivindicaciones. La presente invención, en una forma de realización, emplea agua como disolvente. La invención combina las características positivas de los refrigerantes y las emulsiones de aceite. Combina la excelente compatibilidad con el refrigerante añadido posteriormente y no afecta negativamente a las características de transferencia de calor, como ocurriría cuando se utiliza una emulsión de aceite. También proporciona una protección duradera frente a la corrosión durante el período de rodaje y durante el almacenamiento, cuando se ha agotado la mayor parte del producto. Los mejores resultados se observan cuando la pieza está sellada herméticamente o cuando el flujo de aire no es completamente libre. Esto permite que los aditivos alcancen el equilibrio y acondicionen la atmósfera para garantizar la protección frente a la corrosión durante el almacenamiento o el transporte.

[0009] Alternativamente, también se puede añadir un fluido de base de protección frente a la congelación, como un alcohol o un ácido orgánico de cadena corta, para aquellas situaciones en las que se necesite protección frente a la congelación durante el almacenamiento o el transporte, con la condición de que el fluido de rodaje listo para usar comprenda una cantidad mayoritaria de un disolvente seleccionado del grupo que consiste en agua, glicol o una combinación de ambos, como se define en las reivindicaciones.

[0010] La adición de un líquido con mayor viscosidad que el agua para proporcionar protección frente a la congelación mejora aún más el nivel de protección durante el almacenamiento y/o el transporte. Como esos fluidos depresores del punto de congelación tienen una viscosidad más alta y se consideran resbaladizos, no son los preferidos, a menos que realmente se necesite protección frente a la congelación. El depresor del punto de congelación puede estar presente en el rango del 10 al 60 % en volumen, una forma de realización en el rango del 30 al 50 % en volumen, con la condición de que el fluido de rodaje listo para usar comprenda una cantidad mayoritaria de un disolvente seleccionado del grupo que consiste en agua, glicol o una combinación de ambos, como se define en las reivindicaciones.

Se ha observado que el efecto positivo de esos fluidos de base ya no es un requisito fundamental cuando se utiliza la invención. Se puede añadir un componente depresor del punto de congelación como alcohol líquido o sal orgánica para proporcionar protección frente a la congelación, con la condición de que el fluido de rodaje listo para usar comprenda una cantidad mayoritaria de un disolvente seleccionado del grupo que consiste en agua, glicol o una combinación de ambos, tal como se define en las reivindicaciones. El depresor del punto de congelación puede contener polialcoholes como etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, glicerina y monoéteres de glicol como metilo, etilo, propilo y butil éteres de etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol glicol y dipropilenglicol, con la condición de que el fluido de rodaje listo para usar comprenda una cantidad mayoritaria de un disolvente seleccionado del grupo que consiste en agua, glicol o una combinación de ambos, como se define en las reivindicaciones. El etileno y el propilenglicol son particularmente preferidos como componente depresor del punto de congelación. Entre los ejemplos no limitativos de sal de ácido orgánico como depresor del punto de congelación se encuentran los ácidos carboxilato, incluyendo formiato, acetato, propionato, adipato o succinato o combinaciones de estos.

Alternativamente, se pueden usar aditivos refrigerantes adicionales como silicatos, nitritos, nitratos, fosfatos, molibdatos, antioxidantes, derivados de tiazol, triazoles, poliacrilatos, fosfonatos y boratos para proporcionar protección en la fase acuosa.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0011] El efecto de estabilidad de los ácidos orgánicos en combinación sinérgica con una sal de amonio inorgánica parece ser novedoso. En muchas patentes se describe explícitamente el uso de depresores del punto de congelación cuando se intenta proporcionar protección frente a la fase de vapor después del ciclo de rodaje. En la presente invención se proporciona una protección suficiente tanto en la fase líquida como en la fase de vapor incluso sin la adición de un depresor del punto de congelación. En caso de que se necesite un depresor del punto de congelación, este se puede añadir, por supuesto, y se notará un rendimiento incluso mejorado. Esto se destaca en los Ejemplos Comparativos 1 y 2.

Ejemplo 1. (Ejemplo comparativo)

[0012] Se preparó un fluido de rodaje que comprendía una cantidad mayoritaria de etilenglicol, un 1,6 por ciento en peso de ácido 2-etilhexanoico, un 0,1 por ciento en peso de ácido sebásico y un 0,1 % de toliltriazol, y se llevó a un pH de 8,3.

Ejemplo 2. (Ejemplo comparativo)

[0013] Se preparó un fluido de rodaje que comprendía una cantidad mayoritaria de agua, un 1,6 por ciento en peso de ácido 2-etilhexanoico, un 0,1 por ciento en peso de ácido sebásico y un 0,1% de toliltriazol, y se llevó a un pH de 8,3.

[0014] Se ha observado que, al combinar ácidos carboxílicos con compuestos inorgánicos de amonio, como el carbonato de amonio u otros productos inorgánicos de amonio, existe una buena protección frente a la corrosión no solo en la fase líquida, sino también en los metales que están por encima del nivel del líquido. El compuesto de amonio inorgánico está presente en una cantidad inferior al 5 por ciento en peso. En una forma de realización, en el rango de 0,03 a 2 por ciento en peso.

Ejemplo 3 (Ejemplo comparativo)

[0015] Se preparó un fluido de rodaje que comprendía una cantidad mayoritaria de agua, un 1,4 por ciento en peso de ácido isononanoico, un 0,1 por ciento en peso de ácido sebásico y un 0,1 % de toliltriazol, y se llevó a un pH de 8,3.

Ejemplo 4 (Ejemplo de invención)

[0016] Se preparó un fluido de rodaje que comprendía una cantidad mayoritaria de agua, un 1,4 % en peso de ácido isononanoico, un 0,1 % en peso de ácido sebásico, un 0,1 % de toliltriazol y un 0,1 % en peso de bicarbonato de amonio y se llevó a un pH de 8,8.

[0017] Algunos ejemplos de depresores del punto de congelación opcionales son los glicoles, los ácidos orgánicos de cadena pequeña y los alcoholes de bajo peso molecular. Estos incluyen, pero no se limitan a, etilenglicol, propilenglicol, dietilenglicol, glicerina y sales del ácido fórmico, sal del ácido acético, sal del ácido propiónico, sal del ácido adípico y glicerol. Para utilizarlos en sistemas de refrigeración, se mezclan con agua para garantizar una buena transferencia de calor además de protección frente a la congelación. Sin embargo, esas mezclas a base de agua son corrosivas en las condiciones de funcionamiento que se encuentran normalmente en las aplicaciones deseadas. Por lo tanto, los diferentes metales y aleaciones correspondientes presentes en el sistema de enfriamiento deben estar suficientemente protegidos de los diferentes procesos de corrosión como corrosión por picaduras, corrosión por grietas, por erosión o por cavitación.

[0018] Algunos ejemplos de refrigerantes adicionales opcionales son los típicos aditivos de refrigerante. Estos incluyen, entre otros, silicatos, nitritos, nitratos, fosfatos, molibdatos, antioxidantes, derivados de tiazol, poliacrilatos, fosfonatos y boratos que pueden usarse para brindar protección en la fase acuosa.

Método de prueba

[0019] Para permitir la evaluación del fluido de rodaje, se utilizó el siguiente método de selección. Se colocaron 100 ml del líquido en cuestión en un vial de vidrio que contenía un cupón de aleación de hierro fundido utilizado en la prueba de corrosión para refrigerantes en cristalería ASTM D-1384. El vial con el contenido se pone en el horno durante 1 hora a 90 °C. Después de sacarlo del horno, se deja enfriar el vial durante 8 horas a temperatura ambiente. El setenta por ciento del líquido se retira, resultando en una muestra de metal parcialmente sumergida. La pieza metálica parcialmente sumergida permanece durante 1 hora a temperatura ambiente antes de ser colocada en un horno a 50 °C. Después de esto, el vial se refrigera a 4 °C durante 1 hora. Se saca el vial y se pone a temperatura ambiente. Se repite de nuevo el ciclo de 50 °C a 4 °C y vuelta a temperatura ambiente. Posteriormente, las muestras de metal se examinan en busca de corrosión. También se examina la posición en el líquido, así como la posición en el vapor. En la Tabla 1 se proporcionan los resultados, que demuestran que el ejemplo de la invención proporciona la mejor protección frente a la corrosión tanto en la fase líquida como en la de vapor.

Criterios utilizados

[0020]

1 como nuevo

2 corrosión superficial

3 muy corroído

Resultados

[0021]

Claims (2)

REIVINDICACIONES

1. Líquido de "rodaje" listo para usar que proporciona propiedades anticorrosivas en la fase de “ensayo en caliente" o de "rodaje" de un motor, que comprende bicarbonato de amonio en combinación sinérgica con al menos un ácido carboxílico, y que comprende además, en una cantidad mayoritaria, un disolvente, en donde el disolvente se selecciona del grupo que consiste en agua, glicol o una combinación de ambos, en donde el fluido tiene un pH en el rango de 8,0 a 11,0.

2. Proceso de protección de una superficie metálica frente a la corrosión mediante su preacondicionamiento con un concentrado que comprende bicarbonato de amonio en combinación sinérgica con al menos un ácido carboxílico.