ES2951833T3 - Procedimiento de cavitación para emulsiones de agua en carburante - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso de cavitación para preparar una emulsión de agua en aceite que comprende las etapas de a) agregar agua al combustible en un rango del 5% al 35% del volumen total; b) alimentar agua y combustible a un espacio cerrado, en el que la mezcla se acelera mediante un aumento de presión inducido por un sistema de bombeo (21) (22); c) forzar la mezcla a través de un túnel de aceleración (3) donde golpea una primera barrera de cavitación con pernos ajustables (33); d) alimentar la mezcla a través de una primera cámara de descompresión (4) provocando una disminución de presión y posterior vaporización de la mezcla para formar una mezcla vaporizada, formando gotas de agua cuyo diámetro oscila entre 1 μm y 3 μm; e) alimentar la mezcla vaporizada sobre la segunda barrera de cavitación (5) con pernos ajustables (33), hasta una segunda descompresión y formar gotas de agua de un diámetro de 0,1 μm o menos. La invención se refiere además a un reactor de cavitación y a una emulsión obtenida mediante el proceso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de cavitación para emulsiones de agua en carburante

Alcance técnico de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento de cavitación dirigido a mezclar agua con carburantes hidrocarburos líquidos obtenidos del petróleo destilado (por ejemplo, gasolina para motores de combustión de automóviles, gasoil para uso marítimo, diésel, gasolina de aviación, fueloil pesado, aceite térmico para renovación de calor y residuales), biocarburantes y aceites animales o vegetales, mediante la utilización de un reactor de cavitación.

La cavitación consiste en un fenómeno bien conocido que se obtiene mediante el principio de Bernoulli. Tiene lugar cuando un líquido fluye a través de un espacio físico en el que la presión disminuye a la presión del vapor, y el fluido hierve, formando bolsas de vapor de masa líquida. Las burbujas de vapor son arrastradas por el líquido hasta la fase en la que alcanzan una presión más elevada y explotan casi instantáneamente.

Generalmente, la cavitación no es deseada en equipos que hacen que los fluidos pasen a través de ellos, equipos tales como bombas de agua y aceite, válvulas, turbinas de agua, hélices de embarcaciones, pistones de motores y canales de desbordamiento de hormigón sometidos a un flujo de alta velocidad, como los que se encuentran en las presas de agua, debido a que la implosión de las burbujas de vapor provoca la erosión de estos equipos.

El valor de la presente invención - cavitación hidrodinámica pasiva dispersiva, aplicada a la producción de emulsiones de agua en carburante - estriba, en el uso del fenómeno de la cavitación de forma controlada dentro de un reactor específicamente creado para llevar a cabo el procedimiento, posibilitando la estabilidad de las burbujas de vapor dentro del hidrocarburo que está siendo emulsificado con agua.

Simultáneamente, el hidrocarburo queda sometido al mismo fenómeno, formando una emulsión estable en cuanto las burbujas de agua no pueden vencer las fuerzas cohesivas, creando de esta manera en las burbujas de hidrocarburo una membrana resistente a la fusión.

Cuando los hidrocarburos ligeros son emulsificados, deben añadirse tensioactivos específicos a la emulsión con el fin de fortalecer la resistencia del hidrocarburo.

La cavitación hidrodinámica se puede definir como el proceso de vaporización, formación de burbujas e implosión que se produce dentro de un flujo de líquido como resultado de la reducción de una sección hidráulica y la también consiguiente también reducción de la presión local dentro de la sección de este reactor específico.

La cavitación solo se produce si la presión local disminuye hasta un nivel por debajo del nivel de la presión del vapor líquido y de los subsecuentes incrementos hasta un nivel por encima de aquél.

En un sistema de tuberías, la cavitación normalmente se produce como resultado de una elevación de energía cinética (mediante una constricción) o por un incremento repentino de la presión. Por tanto, se puede obtener una cavitación hidrodinámica haciendo que un fluido fluya a través de una constricción a una velocidad específica. Al circular a través de la restricción, la combinación de presión y de energía cinética genera una cavitación hidrodinámica corriente abajo de esa constricción, la cual, a su vez, produce las burbujas de cavitación de gran energía.

El procedimiento de la formación de burbujas de cavitación y la consiguiente expansión y colapso se traduce en el incremento de una densidad de energía superalta, ascenso de la temperatura local y presión sobre la superficie de las burbujas durante una mínima fracción de tiempo.

La cavitación controlada puede ser utilizada para mejorar las reacciones químicas o difundir algunos tipos de emulsión, dado que se forman radicales libres en el proceso, debido a la separación de los vapores retenidos sobre la implosión de las burbujas.

Estado de la técnica

Al comienzo del siglo veinte, pudo llegarse a conocer que la adición de agua a un carburante puede reducir la cantidad de componentes no deseados producidos y emitidos por la combustión del carburante. Desde entonces, se han diseñado y ensayado múltiples técnicas de emulsión de agua en carburante.

Sin embargo, el uso de dichas técnicas de emulsión no ha gozado de especial aceptación, debido principalmente a su elevado coste, al hecho de que requieren cambios considerables en los motores de combustión, a su deficiente dispersión de agua en el aceite, y al hecho de que no pueden producir emulsiones estables de agua en carburante. Todos estos factores no solo ponen en peligro el resultado deseable de la reducción de emisiones, sino que provocan efectos perjudiciales en los motores de combustión. En efecto, las emulsiones de agua en combustible son de por sí físicamente inestables, lo que significa que tienden a separarse en dos capas, acumulándose el agua en el fondo. Cuando se produce ese fenómeno, por ejemplo, en un depósito de carburante, el carburante puede reducir el rendimiento del motor o incluso provocar daños irreparables

En el momento actual, las técnicas de emulsión más conocidas son: a) la cavitación ultrasónica; b) la cavitación en el tubo Venturi; y c) la técnica de agitación (lavado). De estas, la técnica de emulsión de agua en carburante más efectiva y utilizada es la cavitación ultrasónica.

No obstante, la dispersión obtenida puede producir unas gotículas de agua cuyo tamaño es de un diámetro de solo de 10 |jm a 3 |jm. Este resultado dificulta la estabilidad de las emulsiones de agua en el carburante. La estabilidad del carburante se entiende como el periodo durante el cual una emulsión de agua en carburante permanece homogénea. De hecho, cuanto mayor es el diámetro de las gotículas de agua, más enérgica será la fuerza de atracción entre las gotículas de agua y el posterior reagrupamiento del agua. Esto dificulta que las emulsiones de agua en el carburante queden almacenadas durante largos periodos y, debido a que el porcentaje del agua añadida no se puede incrementar, ello reduce la eficiencia de la emulsión de agua en carburante almacenada.

De hecho, la técnica de cavitación ultrasónica ofrece un límite muy restringido de adición de agua. La única manera de vencer esa restricción, asegurando que la emulsión de agua en carburante obtenida mantenga las mismas características deseadas, es incrementar la vibración ultrasónica, lo cual puede tener efectos perjudiciales tanto en las personas como en las estructuras circundantes.

Cuando el ultrasonido cruza el material, resulta absorbido y puede elevar la temperatura local. La tasa de absorción de ultrasonido aumenta de acuerdo con su frecuencia. Sin embargo, los cambios biológicos ocasionados por el uso de ultrasonido pueden ser los mismos si el incremento de la tasa de absorción es inducido por otro agente.

Otro efecto posible de la cavitación ultrasónica está relacionado con la cavitación (como se indicó anteriormente, el término utilizado para describir la formación de cavidades o burbujas dentro de un líquido, que contiene una cantidad variable de gas o vapor). En el caso de células biológicas o macromoléculas en la suspensión de agua, el ultrasonido puede modificarlas estructuralmente y / o funcionalmente, lo que puede resultar indeseable.

La presión negativa inducida sobre el material durante la rarefacción puede provocar que los gases disueltos o capturados se unan, formando con ello burbujas.

Otro efecto biológico producido por la cavitación ultrasónica es el ocasionado por las denominadas “fuerzas de radiación”. Estas pueden desplazar, distorsionar y / o reorientar las partículas intercelulares, o incluso las células, en relación con su configuración normal.

Múltiples dispositivos de flujo hidrodinámico conocidos (véanse las patentes US 6705396, US 7787712, US 6502979, US 5971601 y la solicitud de patente WO 2009/004604) describen diferentes reactores de cavitación hidrodinámica y su uso.

La patente norteamericana US 7338551 divulga un dispositivo y un procedimiento para crear burbujas en un fluido que fluye a través de una primera zona de constricción de ese dispositivo de cavitación hidrodinámica, el cual es a continuación mezclado con gas para incrementar la implosión dentro de la segunda zona de constricción. Aun cuando el dispositivo aludido ha sido diseñado con dos zonas de cavitación, su eficiencia no es satisfactoria en tanto en cuanto se requieren sucesivas operaciones de cavitación.

La solicitud de patente WO 2009/004604 divulga el uso de un procedimiento vibroacústico para producir emulsiones. Los diámetros de las gotículas de agua generadas por el procedimiento oscilan entre 10 jm y 3 jm , lo que explica el por qué dicho procedimiento vibroacústico no es satisfactorio para producir emulsiones de agua en carburante.

La patente US 6,042,089 divulga el uso del efecto Venturi para producir espuma con unas burbujas de aire que presentan un diámetro de hasta 20 micrómetros. Cuando el diámetro de las burbujas generadas es, en términos generales, mayor de 10 jm , el procedimiento de cavitación divulgado en el documento US 6,042,089 no puede ser transpuesto a la producción de emulsiones de agua en carburante.

La solicitud de patente WO 2014/134115 divulga un procedimiento de emulsificación que utiliza la cavitación para producir gotículas de agua. Un dispositivo de control está dispuesto en la entrada de una cámara de cavitación para modificar la velocidad de un flujo de fluido entrante y, de esta manera, posibilitar un mejor ajuste del diámetro de las gotículas obtenidas. Sin embargo, las gotículas obtenidas nunca son menores de 1 micrómetro y el dispositivo debe ser utilizado directamente en el punto en que la emulsión se necesita, en cuanto la emulsión producida no presenta una estabilidad a largo plazo.

Otro enfoque es el ofrecido por la patente norteamericana US 5969207 la cual utiliza un tubo de flujo con un deflector capaz de generar una cavitación hidrodinámica. Mediante su operación de cavitación, este dispositivo patentado puede inducir cambios químicos destinados a modificar cuantitativa y cualitativamente la composición de los hidrocarburos líquidos.

La patente rusa 2143312, B 01 J 10/00 divulga un gas - líquido producido por un dispositivo de cavitación vorticial el cual está rodeado por un cerramiento vertical cilíndrico. El dispositivo de cavitación aludido está situado en la sección intermedia de ese cerramiento, y está equipado con cámaras de mezcla y cámaras de espuma fijadas por una tobera de constricción. El tubo de alimentación, el cu ra de cavitación con un separador cónico. Con el fin de producir un flujo de turbulencia, el tubo de alimentación presenta ocho roscas cuadradas cuyo paso es de 2 a 5 mm de largo. Una manufactura compleja y una elevada resistencia al flujo, debida al efecto de la turbulencia, son los principales obstáculos de este dispositivo.

La patente rusa 2126117, F 24 J 3/00 desvela un dispositivo de cavitación de calentamiento diseñado con un cerramiento cilíndrico, una tobera Venturi y un cuerpo deflector que está situado en su parte interna. Una hélice rotativa está situada dentro de la tobera Venturi, delante del cuerpo deflector. La superficie externa del tubo deflector presenta unos surcos longitudinales sensibles a la hélice y que están fijados en el otro extremo del cuerpo deflector. El problema principal del dispositivo aludido es el coste de fabricación económico. Así mismo, la hélice está sometida a interferencias, reduciendo con ello la eficiencia del tratamiento.

Por otro lado, la patente rusa 2158627, B 01 J 5/08 publica la invención de un mezclador de cavitación consistente en una cámara de trabajo cilíndrica, una tobera de alimentación de fluido con una forma cónica convergente, y un pico de forma cónica para descargar el fluido atomizado. La entrada del flujo a la cámara presenta una tobera para mezclar fluidos la cual va seguida por una tobera diseñada en una entrada opcional para hacer posible el flujo de entrada de componentes opcionales. La cámara de trabajo presenta un canal circular conectado a la parte interna. La superficie externa del extremo trasero de la cámara se caracteriza por unos surcos longitudinales radiales. Este dispositivo no es capaz de crear un campo de cavitación uniforme dentro de la cámara de trabajo y, como resultado de ello, la eficiencia del procedimiento es defectuosa.

Un dispositivo hidrasónico de alta eficiencia se describe en la patente norteamericana US 5188090 como un rotor cilíndrico equipado con varias cavidades periféricas. Ese rotor gira dentro de un recinto soportado por un eje, el cual, a su vez, es soportado por unos rodamientos de bola y queda encerrado mediante unas juntas mecánicas. Se requiere un motor para activar el rotor. La fabricación de este dispositivo es compleja y costosa. Así mismo, la vibración generada por las ondas de choque, y la erosión irregular del rotor inducida por la cavitación constituyen las causas principales de una disfunción prematura del rotor, de los rodamientos de bola y de las juntas mecánicas.

Las patentes norteamericanas US 5957122, S 6595759, US 6910448, US 6976486 y US 7089886 se refieren a dispositivos de cavitación de invenciones consistentes en rotores equipados con cavidades.

Con relación todavía a la invención de dispositivos de cavitación que comprenden rotores diseñados con cavidades u orificios, la patente norteamericana US 7767159 describe un rotor que interactúa con un estátor, ambos diseñados con unos agujeros periféricos. Cuando dichos agujeros coinciden, habilitan el flujo del fluido presurizado por la fuerza centrífuga, en base a la frecuencia producida por el producto del número de agujeros multiplicado por el número de rotaciones, generando unos pulsos de alta presión corriente arriba del flujo, y unos pulsos de baja presión corriente abajo del flujo. De hecho, esos pulsos forman un pequeño efecto de martillo de agua. El dispositivo de cavitación aludido presenta el mismo tipo de problema que el divulgado por la patente US 5188090.

El objeto de la presente invención es impedir que se produzcan los inconvenientes anteriormente descritos.

Por tanto, en un primer aspecto, la invención propone un procedimiento de cavitación para preparar una emulsión de agua en aceite caracterizado por las etapas de:

a) la adición de agua a carburante en un intervalo de entre un 5% y un 35% del volumen total;

b) la alimentación tanto de agua como de carburante al espacio cerrado, en la que la mezcla se acelera mediante una elevación de presión inducida por un sistema de bombeo;

c) la introducción forzada de la mezcla a través de un túnel de aceleración, en la que golpea una primera barrera de cavitación con unos tornillos ajustables;

d) la alimentación de la mezcla a través de una primera cámara de descompresión provocando una reducción de presión y la consiguiente vaporización de la mezcla para formar una mezcla vaporizada, formando gotículas de agua cuyo diámetro oscila entre 1 μm y 3 μm;

e) la alimentación de la mezcla vaporizada sobre la segunda barrera de cavitación con los tornillos ajustables, en una segunda descompresión y ajustando el número y disposición de los tornillos ajustables con el fin de controlar la formación de gotículas de agua con un diámetro de entre un 0,1 μm y 1 μm.

En un segundo aspecto, la invención propone un reactor de cavitación configurado para su uso en el procedimiento del primer aspecto, comprendiendo el reactor, un cuerpo prismático con brida con una sección poligonal con un túnel de aceleración que comprende tres zonas diferenciadas: una entrada de mezcla; un túnel de aceleración; y unas primera y segunda cámaras de descompresión o expansión, en el que la segunda cámara de expansión es también la salida de la mezcla, en el que dos barreras de cavitación con tornillos ajustables están situadas en el túnel de aceleración con el fin de separar las dos cámaras de descompresión.

Descripción de las figuras

La Figura 1 - muestra el diagrama de trabajo del sistema, en el que la referencia numeral (10) corresponde a un depósito de carburante, (11) a un depósito de agua, (12) a una resistencia eléctrica, (13) a una válvula de solenoide, (14) a un transmisor de indicador de nivel, (15) (16) a conexiones a producción, (17) a un transmisor de la presión del flujo de entrada, (18), a un transmisor de la presión del flujo de salida, (19) a una válvula de aislamiento del carburante, (20) a una válvula de rotación de agua, (21) a una bomba de carburante, (22) a una bomba de agua, (23) a una válvula de retención de carburante, (24) a una válvula de retención de agua, (25) a un medidor de flujo de carburante Coriolis, (26) a un medidor de flujo ultrasónico de agua, (27) a una válvula de paso secundario, (28) a un transmisor del nivel de la presión, (29) a un reactor, (30) a un orificio de salida de la emulsión de agua en carburante para la producción, (31) a la producción, (32) a una PLC - Comunicación de Línea de Potencia.

La Figura 2.1 muestra una sección lateral del reactor (29), en la que (1) se corresponde con un cuerpo del reactor, (33) a los tornillos de cavitación, (2) al orificio de entrada de la mezcla, (3) al túnel de aceleración, (4) (5) a las cámaras de expansión, (6) a las barreras con tornillos ajustables, y (33) (7) a las bridas de fijación del reactor (29).

La Figura 2.2 - muestra una sección frontal del reactor (2) sobre una de las barreras (6) en la que están fijas a los tornillos de cavitación (33), en la que (1) se corresponde con el cuerpo del reactor.

La Figura 2.3 - muestra uno de los tornillos de cavitación (33) del reactor (29), en la que (8) se corresponde con una tuerca de estanqueidad, y (9) a una tuerca de fijación.

Descripción detallada de la invención

El actual procedimiento de cavitación tiene como objetivo producir emulsiones de agua en carburante, mediante la utilización de un reactor de cavitación hidrodinámica (29), el cual ha sido específicamente diseñado para la finalidad indicada. El reactor (29) es un elemento clave del sistema de cavitación propuesto.

El reactor (29) comprende un cuerpo prismático con brida (1) con una sección poligonal, esto es, que puede ser triangular, cuadrangular, hexagonal u octogonal, en acero, tungsteno o titanio. En el reactor, se ha construido, de modo preferente taladrado, un túnel de aceleración (3). El túnel de aceleración (3) comprende tres zonas diferenciadas: la entrada de mezcla (2), el túnel de aceleración (3) y las cámaras de descompresión o expansión (4) (5). La segunda cámara de expansión (5) es también el orificio de salida de la mezcla. Dos barreras de cavitación con tornillos ajustables (33) están situadas dentro el túnel de aceleración (3) con el fin de separar las dos cámaras de descompresión (4) (5). La cantidad y el tamaño de los tornillos ajustables (33) puede adaptarse de acuerdo con el tipo de carburante que debe ser emulsificado con agua, y el tipo de metal con el que el reactor (29) está fabricado. Los tornillos ajustables (33) están, de modo preferente, fabricados con el mismo metal que el reactor, por ejemplo, acero, tungsteno o titanio.

Los tornillos (33) son ajustados desde la parte exterior del reactor de cavitación hidrodinámica pasiva dispersiva (6). Por otro lado, la tuerca de fijación (9) permite sujetar el tapón (6) al cuerpo de reactor (1) y, por otro lado, la finalidad de la tuerca de estanqueidad (8) es la de apretar el tapón (6) de manera que puedan impedirse posibles fugas de carburante procedentes del calibre de rosca de tapón, teniendo en cuenta que la presión generada por el procedimiento de cavitación es considerablemente elevada.

De acuerdo con el tipo de carburante que debe ser emulsificado con agua, cualquier ajuste de los tornillos (33) puede efectuarse sin interrumpir el procedimiento de cavitación.

Por tanto, en este procedimiento de cavitación de agua en carburante, la mezcla de carburante con agua se acelera por el incremento de la presión provocada por el sistema de bombeo (21) (22), el cual, de modo preferente, opera sobre un intervalo de entre 15 y 25 barias, y se ve forzada a atravesar el túnel de reactor (3) del reactor (29), donde golpea la primera barrera de cavitación con los tornillos ajustables (33). Mediante la expansión en la primera cámara de descompresión (4), la mezcla experimenta una reducción de la presión y una subsecuente vaporización, liberando gotículas de agua cuyo diámetro oscila entre 1 μm y 3 μm. A continuación, la mezcla vaporizada golpea en la segunda barrera de cavitación con los tornillos ajustables (33), donde experimenta una nueva descompresión (5). La segunda vaporización de la mezcla genera una nueva micronización, dado que el túnel de aceleración (3) se ensancha, provocando una reducción de la presión en 6 barias.

El doble proceso de vaporización obtenido a partir de la arquitectura del sistema de modelado del flujo operado por una combinación adecuada del número de tornillos ajustables (33), el reactor (29), su tamaño y la amplitud de la distancia permiten la micronización de gotículas de agua, por medio de la cual el diámetro de las gotículas puede oscilar entre 0,1 μm y 1 μm. Esto permite emulsificar carburante con agua de tal manera que el porcentaje de agua del volumen de emulsión total pueda incluso ser superior al 35%.

Los resultados conseguidos por la presente invención sobrepasan los obtenidos por medio de los procedimientos obtenidos existentes en el mercado. Mediant al contiene alrededor de un 35% de agua, este procedimiento es capaz de conseguir una reducción en el consumo de carburante de > 35%. Los procedimientos existentes generan resultados que no sobrepasan el 20% del ahorro de carburante.

En términos de emulsiones de gases de escape, la emulsión es responsable de los siguientes resultados:

a) NOx (óxido de nitrógeno) = - 65%

b) NO (monóxido de nitrógeno) = - 70%

c) CO₂ (dióxido de carbono) = - 75%

d) CO (monóxido de carbono) = - 100%

e) SO₂ (dióxido de sulfuro) = - 100%

f) O₂ (oxígeno) = 30%

g) XAIR = 350%

El procedimiento presente permite la creación de nanopartículas de agua homogéneamente dispersas, encapsuladas dentro de una gota de carburante. Cuando la nanoemulsión de carburante es pulverizada en el interior de una cámara de combustión de un motor sobrecalentado, la parte de agua de la emulsión de agua en aceite se expande, y tiene lugar una microexplosión debida a una repentina elevación de la temperatura. Esta reacción crea la separación de carburante alrededor del agua que cae en forma de minúsculas partículas. Estas minúsculas partículas de agua a continuación se expanden y explotan. Como resultado de ello, se incrementa de modo considerable la superficie del combustible aire - carburante, lo que conduce a una más eficiente combustión del carburante.

De hecho, las partículas oxidadas son mucho más pequeñas, y como el vapor las sobrecalienta, la reacción se produce suave e instantáneamente.

En consecuencia, la combustión del carburante es más eficaz cuando se compara la presente invención con los procedimientos en los que las partículas de agua son liberadas en su tamaño convencional.

El fenómeno descrito, según lo anteriormente indicado, permite conseguir un ahorro de carburante mucho mayor, así como una reducción considerable de los gases de escape perjudiciales emitidos a la atmósfera provocados por la combustión del carburante, sin merma del rendimiento de motor, ya sea un motor, un generador, una caldera, un horno de cocción, o cualquier otro equipo que pueda utilizar una emulsión de agua en aceite. Además, las emulsiones de agua en aceite obtenidas mediante el procedimiento actual, son incuestionablemente más estables, porque las gotículas de agua presentan una distribución de diámetro uniforme (diámetro = 0,1 μm a 1 μm), lo que permite que la emulsión sea almacenada y permanezca estable e inmodificada durante un periodo de tiempo superior a dos años. En suma, el actual procedimiento y la emulsión resultante presenta las siguientes ventajas:

1. Reducción de las emisiones de gas contaminantes;

2. Reducción del consumo de carburante;

3. Una limpieza del motor de combustión más eficaz y fiable, en cuanto la emulsión de agua en aceite producida presenta menos partículas;

4. Mayor calidad y combustión de carburante más eficaz;

5. Aplicabilidad a motores de dos ciclos de baja velocidad, y a motores de velocidad media y baja de cuatro ciclos;

6. Aplicabilidad a los motores de embarcaciones diseñadas existentes y futuras, y a centrales eléctricas de combustible de carburantes fósiles;

7. Capacidad de tratamiento de las emulsiones de agua en aceite con fuelóleos pesados y fuelóleos ligeros; y

8. Mayor estabilidad de las emulsiones producidas de agua en aceite, en la que la parte de agua no se separa del carburante a lo largo de un periodo de tiempo prolongado (más de dos años).

Según se detalla más adelante, el procedimiento y el reactor (29) propuestos pueden ser utilizados de diversas maneras. Una de ellas es aplicar el procedimiento a la producción de emulsión en varias tandas de carburante para ser almacenadas en un depósito de almacenamiento y, a continuación, transferidas al depósito de alimentación.

Cuando el motor se pone en marcha, se conecta al depósito de alimentación de carburante (10), y se lleva a cabo la conexión con el depósito de emulsión (31). Las válvulas de aislamiento se abren (19) (20). Debe destacarse que no hay vertido de carburante dentro del depósito de agua (11), porque la válvula (16) impide dicho vertido. El comando es introducido en la PLC (Comunicación por Línea Eléctrica) (32) para que la secuencia de arranque comience. La bomba de carburante (21) se pone en marcha, y después de unos pocos segundos, la bomba de agua (22) también lo hace. La rutina de puesta en marcha verifica el rendimiento regular del motor y pone en marcha el cierre de la válvula de derivación (27). La PLC (32) regula la bomba de carburante (21) en el flujo deseado del reactor (29), forzando el porcentaje de agua deseado para que se añada a la emulsión de agua en aceite a la bomba de agua (22). Cualquier variación de la presión de succión es compensada por el incremento o la reducción de la rotación de ambas bombas (21) (22).

A través del tablero de la PLC (32) los siguientes parámetros pueden ser permanentemente (localmente o a distancia) monitorizados:

1. Flujo de carburante instantáneo;

2. Totalizador de la capacidad de carburante (en litros);

3. Flujo de agua instantáneo;

4. Totalizador de la capacidad de agua (en litros);

5. Porcentaje de carburante / agua:

6. Reglaje de la temperatura del depósito interior;

7. Temperatura del agua;

8. Depósito de agua, aviso de nivel mínimo;

9. Depósito de agua, aviso de nivel mínimo inferior.

Mediante la monitorización de uno o más de estos parámetros, el operador puede fácil y eficazmente gestionar la producción de las tandas deseadas de emulsiones de agua en aceite así como de los depósitos de almacenamiento disponibles.

Otro uso posible del procedimiento propuesto es la operación en línea corriente arriba y corriente abajo de la preparación de la instalación de emulsión de agua en aceite cuyos depósitos están conectados al depósito de alimentación del motor de combustión.

En esta forma de realización, el equipo está conectado a la línea de carburante en la referencia numeral (15) y la (30), y la válvula de derivación (27) se abre. Las válvulas de carburante (19) y las válvulas de agua (20) también se abren. El equipo está en el modo en espera, y el carburante de alimentación del motor está pasando directamente a través de la válvula (27). Cuando el comando “puesta en marcha” es introducido en la PLC (32), la secuencia de arranque se pone en marcha, como se describió en el modo de funcionamiento anterior.

La bomba de carburante (21) se pone en marcha, ajustando su funcionamiento de acuerdo con la entrada de presión de la línea mediante el transmisor de presión (17). De esta manera, se inicia la cavitación. Corriente abajo, el transmisor de presión (18) verifica la pérdida de carga impuesta por el reactor de cavitación (29), e incrementa las rotaciones de la bomba de carburante (21), en base a la presión requerida aplicada sobre el orificio de salida (18). Durante este periodo se pone en marcha la bomba de agua (22), e inyecta gradualmente el porcentaje de agua requerido hasta que alcanza el valor programado para producir la emulsión de agua en aceite

Con independencia del modo de funcionamiento aplicado al motor, el equilibrio de la presión y de la mezcla de agua / carburante son mantenidos simultáneamente.

En el caso de que el motor se detenga, el sistema de cavitación también se detiene. La válvula de derivación se abre, situándose el equipo en el modo en espera para una nueva secuencia de arranque.

Como última nota, el reactor (29) puede ser utilizado para procesar el carburante seco, esto es, sin la adición de agua al mismo. En dicho modo operativo, el resultado obtenido consiste en una combustión del carburante mejorada gracias al efecto de agrietamiento provocado por el reactor (29), en cuanto es capaz de romper las moléculas largas de hidrocarburo en otras menos complejas, lo que potencia la mejora de la combustión de hidrocarburo y reduce los residuos de la combustión de hidrocarburo.

Todos los intervalos divulgados en la presente memoria son inclusivos de los valores extremos y los valores extremos pueden ser combinados independientemente unos con otros. Las “combinaciones” incluyen las mezclas, aleaciones, productos de reacción, y similares. Los términos “primero”, “segundo” y similares no indican un orden, cantidad o importancia cualquiera, sino que, antes bien, n”, “una” y “el”, “la”, “ las”, “ los”, no indican una limitación de cantidad y deben interpretarse de forma que se refieran tanto al singular como al plural, a menos que se indique en la presente memoria lo contrario, o claramente contradigan el contexto. “O” significa “y / o” a menos que claramente se establezca otra cosa. La referencia a lo largo de la memoria descrita a “algunas formas de realización, “una forma de realización”, etc., significa que un particular elemento descrito en conexión con la forma de realización está incluido en al menos una forma de realización de la presente memoria y puede o puede no estar presente en otras formas de realización. Así mismo, debe entenderse que los elementos descritos pueden estar combinados de cualquier forma apropiada en diversas formas de realización.

A menos que se establezca otra cosa, los términos técnicos y científicos utilizados en la presente memoria tienen el mismo significado al que generalmente se entiende por parte del experto en la materia a la que se aplica la presente solicitud.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. - Un procedimiento de cavitación para preparar una emulsión de agua en aceite, caracterizado por las etapas de:

a) la adición de agua a carburante en un intervalo que oscila entre un 5% y un 35% del volumen total; b) la alimentación tanto de agua como de carburante al interior de un espacio cerrado, en el que la mezcla es acelerada por medio de una elevación de presión inducida por un sistema de bombeo (21) (22);

c) la introducción forzada de la mezcla a través de un túnel de aceleración (3) en el que golpea una primera barrera de cavitación con unos tornillos ajustables (33)

d) la alimentación de la mezcla a través de una primera cámara de descompresión (4) que provoca una disminución de la presión y una consiguiente vaporización de la mezcla para formar una mezcla vaporizada, formando gotículas de agua cuyo diámetro oscila entre 1 μm y 3 μm;

e) la alimentación de la mezcla vaporizada sobre la segunda barrera de cavitación con los tornillos ajustables (33), en una segunda descompresión y el ajuste del número y disposición, por orden, de los tornillos para controlar la formación de las gotículas de agua con un diámetro de entre 0,1 μm y 1 μm.

2. - Un reactor de cavitación (29) configurado para su uso en el procedimiento de la reivindicación 1, comprendiendo el reactor (29) un cuerpo prismático con brida (1) con una sección poligonal con un túnel de aceleración (3) que comprende tres zonas diferenciadas: una entrada de mezcla (2), un túnel de aceleración (3), y unas primera y segunda cámaras de descompresión o expansión (4) (5) en el que la segunda cámara de expansión (5) es también la salida de la mezcla, en el que dos barreras de cavitación con tornillos ajustables (33) son situadas en el túnel de aceleración (3) para separar las dos cámaras de descompresión (4) (5).

3. - El reactor de cavitación de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la sección poligonal del rector es triangular, cuadrangular, hexagonal u octogonal.

4. - El reactor de cavitación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 o 3, en el que el reactor es fabricado a partir de acero, tungsteno o titanio.

5. - El reactor de cavitación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que los tornillos ajustables (33) son ajustables desde la parte exterior del reactor (6).

6. - El reactor de cavitación de acuerdo con la reivindicación 5, dichos tornillos (33) comprenden una tuerca de fijación (9) para sujetar el cuerpo de reactor (1) y una tuerca de estanqueidad (8) para apretar el tapón (6).

7. - Una emulsión de agua en aceite obtenida por medio del procedimiento de la reivindicación 1, en el que la tasa de agua / aceite oscila entre un 5% y un 35% del volumen total, las gotículas de agua presentan una distribución uniforme con un diámetro que oscila entre 0,1 μm y 1 μm.