aceite usado marcoteorico
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2 MARCO TEÓRICO
2.1 ACEITES LUBRICANTES
2.1.1 ¿Por qué es importante realizar una buena lubricación?
Si dos superficies metálicas secas, están en contacto bajo presión y
moviéndose una con respecto a la otra, ocurre una fricción excesiva,
calentamiento y desgaste. Si un fluido se mantiene entre dichas superficies de
contacto, de tal manera que no se toquen los metales, entonces las pérdidas
por fricción antes mencionadas son despreciables.
2.1.2 Composición del aceite lubricante
El fluido o lubricante ideal deberá ser lo suficientemente viscoso para mantener
las superficies apartadas, permanecer estable bajo los cambios de
temperatura, mantener limpias las superficies lubricadas, no permitir la
formación de residuos gomosos, no permitir la formación de lodos y no deberá
ser corrosivo. Los aceites lubricantes están constituidos por una base
lubricante la cual provee las características lubricantes primarias. La base
lubricante puede ser base lubricante mineral (proveniente del petróleo crudo),
base lubricante sintético o aceite base lubricante vegetal y animal según la
aplicación que se le va a dar al aceite.1
2.1.3 Aceite vegetal y animal
Las bases lubricantes vegetales y animales tienen tasas de biodegradación
más altas, por ésto estas bases lubricantes son usadas para producir "aceites
verdes" o aceites más biodegradables que el aceite mineral. Estos aceites
combinados con los aditivos correctos pueden ser biodegradables y no tóxicos.
1 TEXACO INC. Operación de motores diesel de dos combustibles y de gas. Edición, New York,
1960. p32
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Estos aceites se adhieren a las superficies por lubricar un poco mejor que los
aceites minerales, pero desgraciadamente ocurren cambios químicos cuando
existe un sobrecalentamiento, se queman y generan una goma semejante al
barniz, siendo por lo tanto inaceptables para lubricación de motores. Para la
mayoría de los motores se deberán emplear lubricantes minerales refinados en
forma apropiada.
2.1.4 Aceite mineral
El aceite mineral es una mezcla de cientos de hidrocarburos diferentes,
teniendo cada uno de ellos propiedades individuales. Únicamente ciertos
hidrocarburos son aceptables como constituyentes de los aceites lubricantes.
Después de un refinamiento adecuado para eliminar constituyentes
indeseables, el lubricante puede ser clasificado generalmente como nafténico o
parafínico. Cada clase tiene sus ventajas individuales y por lo tanto una es más
aceptada que la otra para ciertas condiciones de funcionamiento. Los
lubricantes de bases nafténicas se evaporan en una forma muy limpia de las
paredes del cilindro y del área de los anillos después de haber lubricado el
motor, dejan solamente una pequeña cantidad de carbón, evitándose de este
modo el atascamiento de los anillos. Los lubricantes de base parafínica no se
espesan tanto como los otros a bajas temperaturas si se han refinado
apropiadamente, siendo más aceptables para motores que tienen que efectuar
el arranque en tiempo frío.
2.1.5 Aceite sintético
Las bases lubricantes sintéticas son fabricadas por procesos especiales
(distintos a la refinación) para realizar funciones especificas, lo cual les otorga
una mayor uniformidad en sus propiedades. Estos aceites son la solución para
trabajos en condiciones extremas (temperaturas muy altas o muy bajas). Las
principales ventajas del uso de bases sintéticas comparadas con las bases
minerales son: amplio rango de temperaturas de operación, mayor resistencia a
la oxidación, ahorro de energía, mantenimiento con menor frecuencia, menor
uso de aditivos y más fácil degradación.
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Los aceites sintéticos suministran aproximadamente cuatro veces el tiempo de
operación del mejor aceite mineral, mientras que su costo es aproximadamente
cinco veces mayor, su uso se basa más en la idea de preservar la maquinaria
que en ahorrar dinero. (Monografías@,1997).
2.2 MANUFACTURA DEL ACEITE LUBRICANTE
En la manufactura del aceite lubricante, el crudo es primeramente destilado o
fraccionado, eliminando los hidrocarburos más volátiles, tales como la gasolina,
kerosén y el aceite combustible destilado, quedando las fracciones de aceite
más pesadas de las que se obtienen los aceites lubricantes o usando
refinamiento con solventes, tratamiento ácido, filtración, desencerado y
fraccionamiento adicional, los constituyentes indeseables son eliminados,
dejando solamente aquellos hidrocarburos que no son perjudiciales, sino por el
contrario son deseables para llenar los requisitos que exige la lubricación de
algunas clases particulares de motores. Diferentes tipos y grados de
lubricantes son necesarios para satisfacer la gran variedad de condiciones que
existen en los motores diesel en servicio.
2.2.1 Aditivos
Pequeños porcentajes de diferentes materiales solubles en aceites se agregan
a éstos, de tal manera que les importan características que no se obtienen por
el proceso de refinamiento. A esos materiales se les llama comúnmente
aditivos y existen varios tipos, tal como se describe en la tabla 2. Los aceites
usados para lubricar los motores de combustión interna pueden contener uno o
más de los diversos tipos de aditivos, dependiendo del diseño de la máquina y
de las condiciones de funcionamiento.2
2 TEXACO INC. Operación de motores diesel de dos combustibles y de gas. Edición, New York, 1960. p32
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Tabla 2. Aditivos comúnmente usados en los aceites lubricantes.
PROPOSITO TIPOS DE COMPUESTOS USADOS RAZONES DE SU USO MECANISMO DE ACCIÓN
Anti-oxidantes o inhibidores de oxidación
Compuestos orgánicos que contienen azufre, fósforo o nitrógeno, tales como aminos orgánicos, sulfuros, hidroxisulfuros, fenoles. Con frecuencia se incorporan metales como el estaño el zinc o el bario.
Para evitar las acumulaciones de barniz y cienos sobre las partes del motor. Para evitar la corrosión de los cojinetes aleados.
Disminuye la cantidad de oxígeno absasí, la formación de cuerpos ácidos. con preferencia al aceite.
Anti-corrosivos, preventivos de corrosión o anticatalíticos.
Compuestos orgánicos que contienen azufre activo, fósforo o nitrógeno, tales como los sulfuros orgánicos, fosfitos, sales metálicas de ácido tío fosfórico, y ceras sulfuradas.
Para evitar que fallen los cojinetes aleados por la acción corrosiva. Para evitar el ataque corrosivo en otras superficies metálicas.
Inhibe la oxidación de tal manera que permite que se forme una película protectora sobre los cojinetes u otras superficies metálicas. La formacisuperficies metálicas disminuye la
Detergentes
Compuestos métalo-orgánicos tales como fosfatos, fenolatos, alcoholatos. Jabones de alto peso molecular que contienen metales como el magnesio, el bario o el estaño.
Para mantener limpias las superficies del motor y para evitar depósitos de cienos de todos los tipos.
Por reacción química o dirección de la oxidación se evita que los productos de oxidación solubles en acdepositen en las diversas partes del motor.
Dispersantes
Compuestos métalo-orgánicos tales como naftenatos o sulfonatos. Sales orgánicas que contienen metales como calcio, cobalto y estroncio.
Para que la formación potencial de cienos se mantenga soluble y en suspensión, evitando que se deposite en las partes del motor.
La aglomeración de hollín del combustila descomposición del aceite, se evfinamente dividido. En forma coloipermanecen suspendidas en el aceite.
Agentes de presión extrema
Compuestos fosforados como el fosfato tricresil, compuestos halogenados. Jabones de plomo.
Para evitar desgaste innecesario de las partes móviles, así como rayado o escoreado.
Por reacción química se forma lametálicas, la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la película de aceite lubricante.
Preventivos del moho
Aminos, aceites grasos y ciertos ácidos grasoso Derivados halogenados de ciertos ácidos grasoso Sulfonados.
Para evitar herrumbre en los motores nuevos y reparados, durante su almacenamiento o embarque.
Mejor bañado de las superficies metálicas mediante una mayor capacidad de adherencia.
Depresores del punto de congelación.
Productos de condensación de alto peso molecular, tales como fenoles condensados con cera clorinada. Polímeros de metacilato.
Para disminuir el punto de fluidez de los aceites lubricantes.
Los cristales de cera en el aceite sela absorción del aceite a temperaturas reducidas.
Mejorantes del Indice de Viscosidad
Olefinas polimerizadas o iso-olefinas. Butilpolimeros, esteres de celulosa, caucho hidrogenado.
Para disminuir la razón de cambio de viscosidad con la temperatura.
Los mejorantes se afectan menos temperatura. Aumentan su viscosidad a 210° F. en mayor proporción que a 100°F.
Inhibidores de espuma
Silicones Para evitar la formación de espuma estable
Hace posible que la espuma se rompa rápidamente y desaparezca.
Operación de motores diesel de dos combustibles y de gas, 1960.
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2.3 PROPIEDADES DE LOS ACEITES LUBRICANTES
2.3.1 Índice de viscosidad
La relación que existe entre la viscosidad y la temperatura de un aceite es
conocida como índice de viscosidad (LV.). Al establecer la escala para medir el
índice de viscosidad se le dio un valor de 100 al índice de un aceite altamente
parafínico y cero a un aceite altamente nafténico. Un aceite de bajo LV tiene un
cambio más grande de viscosidad con la temperatura que un aceite de alto LV
la escala del índice de viscosidad es muy sensitiva, por lo que pequeños
errores en la viscosidad provocan variaciones muy grandes en el valor del LV.
El índice de viscosidad es de importancia cuando el arranque se efectúa en
clima frío. Por ejemplo, de dos aceites SAE-20, ambos con la misma viscosidad
a 210°F, uno de ellos teniendo un LV de cero tendría la suficiente fluidez para
poder arrancar hasta con 23 ° F. como mínimo, mientras que el otro aceite, con
un LV de 100, sería satisfactorio hasta 10°F. Bajo las condiciones de
funcionamiento el índice de viscosidad es de poco significado, puesto que
existen otros dos factores de mayor importancia que el LV, primero: en un
motor, todos los aceites tienden a conservar la misma viscosidad; aceites que
tienen inicialmente mayor viscosidad desarrollan mayor fricción, trabajan a
mayor temperatura y su viscosidad se reduce a un valor menor. Segundo: los
aceites tenderán a hacerse delgados cuando aumente la temperatura o con el
aumento de presión, sin embargo, se espesan de tal manera, que cuando los
aceites se encuentran bajo presiones críticas en un motor, los de menor LV
pueden ser los más viscosos. El índice de viscosidad de un aceite puede
elevarse incorporando aditivos clasificados como mejoradores del índice de
viscosidad.
2.3.2 Punto de fluidez
La temperatura a la cual el aceite escasamente fluye bajo condiciones de
prueba controlada, se llama punto de fluidez. Esta prueba combinada con la
viscosidad determina si un aceite es aceptable para un funcionamiento en clima
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frío. El punto de fluidez de un aceite puede bajarse agregando materiales que
se llaman depresores del punto de fluidez.
2.3.3 Residuo de carbono
La prueba del residuo de carbono determina la cantidad de carbono que
permanece después de la evaporación de la parte volátil de un aceite, cuando
éste es sometido a calentamiento sin estar en contacto con el aire,
desplazando a éste del recipiente que contiene el aceite, por medio de vapor
de escape. Esta prueba es una indicación de la volatilidad de un aceite y es la
medida de la cantidad de componentes pesados que en lugar de evaporarse
cuando se calientan, permanecen en el fondo.
2.3.4 Resistencia a la oxidación
Cuando un aceite está sujeto a altas temperaturas en presencia de aire, se
forman productos de oxidación que son perjudiciales. La habilidad de un aceite
para resistir la oxidación bajo ciertas condiciones se determina calentando el
aceite, usualmente entre 300-500°F, algunas veces pasando aire a través del
aceite y estando presentes cobre o hierro como catalizadores. El valor de tales
pruebas es problemático, puesto que bajo ciertas condiciones, el
comportamiento del aceite es diferente del comportamiento bajo otras
condiciones. En servicio real, el aceite está sujeto a una gran variedad de
condiciones oxidantes y por lo tanto, ninguna prueba bajo las condiciones
prescriptas puede relacionarse muy bien con el servicio real.
2.3.5 Resistencia a la corrosión
Para determinar si un aceite corroe el metal de que está hecho un cojinete se
exponen probetas de dicho metal al aceite por unas horas; el aceite es agitado
y generalmente mantenido a una temperatura alrededor de 350°F. Si bajo estas
condiciones no se aprecian pérdidas de peso en la probeta podrá decirse que
este lubricante no será corrosivo cuando esté en servicio. Sin embargo, puede
haber alguna corrosión en las pruebas de laboratorio y el aceite puede o no
causar corrosión en el servicio real, dependiendo ésto de la severidad de las
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condiciones de funcionamiento. Las pruebas de corrosión MacCoull son las
más usadas actualmente. La tabla 3 compara las características de corrosión
de un aceite mineral sin aditivos con las del mismo aceite con aditivos para
servicio pesado.
Tabla 3. Resultados de una prueba de corrosión Maccoul.
Perdida de peso del cojinete (mgs) Horas de
trabajo Aceite mineral puro Aceite mineral puro con aditivos para el servicio pesado
2 7 0 4 48 0 6 75 0 8 95 1 10 109 4
Operación de motores diesel de dos combustibles y de gas, 1960.
2.3.6 Detergencia
La detergencia relacionada a los aceites para motores es la característica que
evita el depósito inicial de productos de la combustión del combustible y de los
aceites oxidados en motores nuevos o limpios. En motores sucios, la
detergencia ejerce una limpieza o acción disolvente sobre los residuos viejos
que se han acumulado en el motor evitando que se formen nuevamente.
Muchos ensayos han sido hechos para encontrar un método simple para
evaluar la capacidad detergente de un aceite. Sin embargo, la prueba real con
un motor es la más adecuada para medir estas características.
2.3.7 Dispersión
La dispersión puede ser definida como la característica de un aceite para motor
que hace los depósitos insolubles finamente divididos que resultan de la
combustión y la oxidación del aceite, se mantengan en estado de suspensión
por todo el aceite. En un aceite con pobre calidad de dispersión ocurre la
aglomeración o precipitación de esos productos, formándose una notable
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cantidad de depósitos sobre las partes del motor. Varias pruebas han sido
desarrolladas para medir esta propiedad en el laboratorio. En una de esas
pruebas, partes iguales del aceite que se está probando y de kerosén se
mezclan con un gramo de carbono negro, dejándolos así durante cinco minutos
decantando una tercera parte del contenido. Una parte de esta porción
decantada se diluye con once partes de kerosén sometiéndola posteriormente
a vibración. El valor de la dispersión que dé la prueba, se determina por la
comparación visual de esta última mezcla con una serie de graduaciones
standard, las cuales ya han sido preparadas agregándose varias cantidades de
carbono negro a la mezcla aceite-kerosén. En esta prueba, la propiedad de
dispersión de un aceite es determinada por su habilidad para mantener al
carbono en suspensión, a pesar de que existe una fuerte acción centrífuga. De
la tabla 4, puede obtenerse cierta idea de las capacidades relativas de
dispersión para varios aceites. Mientras más alto sea el número, mayor será la
característica de dispersión del aceite.
Tabla 4.Valores de dispersión del aceite usado.
Valores de dispersión del aceite usado
Tipo de aceite Valor de dispersión
Aceite destilado mineral sin aditivos
0
Aceite residual mineral sin aditivos
8-12
Aceite residual mineral + inhibidor de oxidación
8-12
Aceite residual mineral sin aditivos+ inhibidor de oxidación + dispersante
14-12
Operación de motores diesel de dos combustibles y de gas, 1960.
2.3.8 Estabilidad de la espuma
Todos los aceites forman espuma cuando son agitados. La espuma que se
produce en un aceite mineral sin aditivos desaparece rápidamente. La espuma
formada por aceites con aditivos detergentes o dispersantes es mucho más
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estable y en lugar de desaparecer rápidamente se forma más. La formación de
espuma en aceites con aditivos puede evitarse incluyendo un agente anti-
espumante. Se han desarrollado pruebas de espuma, las cuales simplemente
requieren que se agite el aceite suficientemente, de tal manera que se forme
una gran cantidad de espuma y luego se anota el tiempo que se requiere para
que desaparezca esta espuma.
2.3.9 Características de presión extrema
Para determinar la habilidad de un aceite como lubricante bajo condiciones de
alta presión extrema, varias pruebas de la resistencia de la película han sido
desarrolladas. En el motor de Prueba Almen por ejemplo, una carga gradual es
aplicada a la .mitad superior del casquillo de acero blando en el cual un eje de
acero gira a una velocidad de 600 R.P.M. El casquillo está sumergido en el
aceite por probar. Cuando la carga llega a romper la película de aceite y causa
falla, el árbol que se usa para la prueba se suelda a los dos casquillos el pico
por cizalleo. El valor de la carga aplicada y que ha causado dicha falla se lee,
reportándose como el valor Almen para ese lubricante. En esta prueba, todos
los aceites minerales tienen un valor aproximadamente de 4.000 libras/pulg2,
mientras que los aceites que contienen agentes de presión extrema pueden
resistir más de 10.000 libras/pulg2. Aunque se han desarrollado muchos
motores de prueba y de pruebas de presión extrema, una considerable
experiencia de laboratorio ha demostrado que existe poca o ninguna relación
entre ellas.
2.3.10 Reacción con el agua
La habilidad de un nuevo aceite para separarse del agua se mide por la
agitación de una mezcla formada de partes iguales de agua y aceite, anotando
el tiempo requerido que necesita dicha separación. Esta prueba es de cierto
valor cuando se sabe que el agua puede introducirse a los tanques de
almacenamiento de aceite. Después de que el aceite ha pasado por la
operación en el motor, la tendencia de su emulsificación depende de la
cantidad de carbono y otros contaminantes presentes que a veces tienen
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alguna relación con la demulsibilidad inicial del aceite. Muchos aditivos
detergentes y dispersantes usados en el aceite a veces reaccionan con el
agua. Tales aditivos absorben pequeñas cantidades de agua pero se separan
del aceite si está presente una gran cantidad de agua. La eliminación del
aditivo por el agua puede medirse si se mezclan cantidades iguales de agua y
aceite, sometiendo dicha mezcla a una centrifugación, determinando después
de esta operación y por medio de análisis la pérdida de aditivo que ha sufrido el
aceite. El efecto del agua en aceites detergentes puede causar dificultades
cuando la alimentación del aceite se lleva a cabo a través de lubricadores
mecánicos llenos con líquido y de ciertos tipos de filtros. Se han perfeccionado
soluciones especiales para resolver el problema de los lubricadores.
2.3.11 Homogeneidad
Para determinar si el aditivo es estable, los aceites para servicio pesado se
calientan desde abajo de su punto de fluidez hasta que alcancen una
temperatura de 250°F. No debe existir separación del aditivo, usualmente
indicada por un enturbiamiento del aceite.
2.3.12 Compatibilidad
Existen varias pruebas de laboratorio para medir la compatibilidad de los
aceites. En una prueba simple en que intervienen dos aceites con aditivos, se
mezclan éstos en volúmenes iguales y se agitan. Cualquier enturbiamiento de
la mezcla es evidencia de separación del aditivo o incompatibilidad. Los
resultados de las pruebas de compatibilidad de laboratorio, no pueden usarse
para predecir el comportamiento de mezclas de aceites como lubricantes de
motores. Una pequeña variación de la concentración del aditivo en cualquier
aceite puede provocar una diferencia notable en el funcionamiento del motor. Si
deben mezclarse los aceites, resultaría complicado predecir o controlar los
efectos de los diferentes aditivos o aceites base3.
3 TEXACO INC. Operación de motores diesel de dos combustibles y de gas. Edición, New
York, 1960. p34-40.
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2.4 CLASIFICACIONES DE LOS ACEITES PARA MOTOR
Hay dos sistemas principales de clasificación de aceites para motor:
El sistema de clasificación de viscosidad SAE clasifica los aceites según la
viscosidad a 100 °C y a diversas temperaturas bajas, dependiendo del grado
de viscosidad. La viscosidad a alta temperatura está relacionada con las
características de consumo y de desgaste de un aceite; la viscosidad a baja
temperatura, predice el comportamiento en condiciones de arranque frío y la
lubricación a baja temperatura. Los aceites con alto índice de viscosidad son
generalmente menos sensibles a los cambios de temperatura y por eso están
en mejores condiciones para desempeñarse en forma eficiente a altas y
también bajas temperaturas. Las propiedades viscométricas también son
importantes respecto a la economía, del combustible.
El sistema de clasificación API de servicio en motores clasifica los aceites para
motor según su comportamiento en motores seleccionados, que funcionan en
condiciones cuidadosamente controladas, concebidas para simular un servicio
severo en el terreno. Este sistema abarca una amplia gama de categorías de
servicio incluyendo un cierto número de pruebas de motor para
especificaciones militares y de la industria tanto antigua como también actual.
Los aceites también se podrán clasificar según especificaciones militares e
industriales específicas tales como MIL-L-2104C, MIL-L-46152B o la serie 3 de
Caterpillar, que está actualmente en desuso.
Los detalles de los sistemas de clasificación se discuten a continuación:
2.4.1 Clasificación de viscosidad SAE
La Society of Automotive Engineers (SAE) (Sociedad de Ingenieros
Automotrices) clasifica a los aceites para motor según diez grados de
viscosidad. La clasificación más reciente, SAE J300 SEP80, fue aprobada en
septiembre de 1980. Después de un período de uso opcional de dieciocho
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meses, reemplazó totalmente la anterior SAE J300d en marzo de 1982. Los
límites de la SAE J300 SEP80, completamente adaptada al sistema métrico,
figuran en la tabla 5.
Los grados W se basan en la viscosidad máxima a baja temperatura y en una
temperatura límite de bombeo máxima, como así mismo en una viscosidad
mínima a 100°C. Los aceites sin la letra W se basan únicamente en la
viscosidad a 100°C. Un aceite multigrado es un aceite cuya viscosidad a baja
temperatura y cuya temperatura límite de bombeo satisfacen los requisitos para
uno de los grados W y cuya viscosidad a 100°C se encuentra dentro del rango
prescrito para un grado superior que no sea W.
Como cada grado W se define sobre la base de una viscosidad máxima y de
una temperatura límite de bombeo máxima, es posible que un aceite satisfaga
los requisitos de más de un grado W. Un aceite de grado W o un aceite
multigrado debe llevar un rótulo que indique únicamente el grado W más bajo
que satisface. Así entonces, un aceite que cumpla los requisitos para los
grados SAE 10W, 15W, 20W, 25W y 30, debe ser designado únicamente como
un grado SAE10W-30. No obstante, un aceite que anteriormente era
considerado monogrado, pero que ahora pueda responder a una viscosidad de
grado W a baja temperatura, debería llamarse de preferencia SAE 40.
Tabla 5. Propiedad de los aceites según SAE.
GRADO DE VISCOCIDAD
SAE
VISCOCIDAD A T (°C)
T LIMITE DE
BOMBEO
VISCOCIDAD A 100°C
V T MIN MAX 0W 3250 -30 -35 3.8 - 5W 3500 -25 -30 3.8 - 10W 3500 -20 -25 4.1 - 15W 3500 -15 -20 5.6 - 20W 4500 -10 -15 5.6 - 25W 6000 -5 -10 9.3 - 20 5.6 <9.3
30 P-3 <12.5 40 12.5 <16.3 50 16.3 <21.9
lmv@,1999
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2.4.2 Clasificación API de servicio en motores
El sistema de clasificación del American Petroleum Institute (API). (Instituto
Americano del Petróleo) describe los aceites para motor en términos simples
destinados a ayudar al personal de ventas en la tarea de rotular los aceites en
forma significativa, ayudar a los fabricantes de equipos a recomendar los
aceites apropiados y ayudar a los consumidores a elegirlos.
En 1947, más o menos la época en que se empezó a hacer uso generalizado
de los aditivos inhibidores -detergentes, API introdujo su primera clasificación
de los aceites para motor en Regular Type (tipo normal), Premium Type (tipo
especial) y Heavy Duty Type (tipo para trabajo pesado). Este sistema, más bien
vago, no reconoció los diferentes requerimientos de los motores a gasolina y
diesel.
En 1952(seguido de modificaciones en 1955y 1960) API introdujo otro sistema
de clasificación de servicio en motores con categorías de servicio ML (liviano),
MM (mediano) y MS (severo) para aceites para motores a gasolina y DG
(liviano), DM (mediano) y DS (severo) para aceites para motores diesel. Aun
cuando este sistema constituyó una gran mejora, se hizo evidente que se
necesitaba un sistema más flexible y mejor definido.
En 1969-70 API estableció, en cooperación con la American Society for Testing
and Materials (ASTM) (Sociedad Americana para Ensayos y Materiales) y la
Society of Automotive Engineers (SAE), una nueva clasificación de servicio en
motores de los aceites para motor. ASTM definió los métodos de pruebas y los
objetivos funcionales. API desarrolló las designaciones de los servicios
mediante letras y el lenguaje del “usuario.” SAE combinó la información,
recopilándola en forma de una "práctica recomendada por SAE" en el Manual
SAE, para uso de los consumidores. Este informe se llama "Engine Oil
Performance and Engine Oil Classification (Funcionamiento de aceites de
motor y clasificación de aceites de motor) - SAE J183 FEB80”.
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Esta clasificación API de servicio en motores, actualmente en uso, está dividida
en una serie “S”, que abarca los aceites para motor generalmente vendidos en
las estaciones de servicio para uso en automóviles de pasajeros y camiones
livianos (principalmente motores a gasolina), y en una serie "C" para aceites
destinados al uso en vehículos comerciales, agrícolas, de faenas de
construcción y para uso fuera de carretera (principalmente motores diesel). Un
aceite puede responder a más de una sola clasificación. Con la excepción de
una clase de "aceite mineral puro” todas las demás clases se definen por
pruebas de motor y objetivos específicos. Lamentablemente no se pueden
seguir efectuando todas las pruebas para motores a gasolina, de manera que
la comprobación de la calidad para algunas de las categorías más antiguas (en
caso de ser necesaria) tiene que basarse ya sea en datos anteriores o bien en
datos razonablemente equivalentes.
El sistema API completo está descrito en el API Bulletin 1509, octava edición
(revisada en 1980), "Engine Service Classification and Guide to Crankcase Oil
Selection" ("Clasificación de servicio de motores y guía para la selección de
aceites de cárter"). En la tabla 6 se puede apreciar la evolución de la
clasificación API de los aceites para motores a gasolina:
Tabla 6. Nivel de calidad de aceites para motores a gasolina según API.
Nivel de Calidad Periodo de Validez
SA antes de 1950
SB 1950 - 1960
SC 1960 - 1964
SD 1965 - 1970
SE 1971 - 1980
SF 1981 - 1987
SG 1988 - 1992
SH 1993 - 1996
SJ 1997 - 2000
SL 2001
lmv@,1999
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En cuanto a los aceites para motores diesel, la nomenclatura utiliza la letra "C"
de la palabra inglesa compresión por tratarse de aceites para motores cuyo
principio de ignición es por compresión y una letra en serie alfabética que
representa la evolución del nivel de calidad. Esta evolución se expone en la
Tabla 7.
Tabla 7. Nivel de calidad de aceites para motores diesel según API.
Nivel de Calidad Periodo de Validez
CA antes de 1950
CB 1950 - 1952
CC 1952 - 1954
CD / CD-II 1955 - 1987
CE 1987 - 1992
CF / CF-2 1992 - 1994
CF-4 1992 - 1994
CG-4 1995 - 2000
CH-4 2001
lmv@,1999
2.5 FACTORES DE DETERIORO DEL ACEITE LUBRICANTE
En condiciones ideales de funcionamiento no habría necesidad de cambiar un
aceite lubricante, la base lubricante no se gasta, se contamina y los aditivos
son los que soportan las críticas condiciones de funcionamiento.
La naturaleza de las partículas extrañas que contaminan el lubricante varía de
acuerdo con el tipo de trabajo del mecanismo. Diversos factores como el
agotamiento de los aditivos, la temperatura y el estado son los más influyentes
para el deterioro del aceite.
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2.5.1 Agotamiento de aditivos
Los aditivos se incorporan al lubricante para mejorar sus características en
tales áreas como estabilidad a la oxidación, lubricidad, antidesgaste,
antiherrumbre, características EP y propiedades de detergencia y dispersancia.
Los compuestos que imparten estas propiedades van siendo gradualmente
"usados" durante el desarrollo de sus respectivas funciones.
¿Cómo se puede determinar si en un tiempo dado, el nivel de estos aditivos en
el lubricante es seguro o no?.
Muchos de estos aditivos contienen un elemento inorgánico, como un metal,
azufre, fósforo, nitrógeno, etc. Hay varios métodos analíticos disponibles para
determinar cuantitativamente estos elementos pero al parecer el agotamiento
de aditivos es difícil de evaluar con las actuales técnicas. Los únicos métodos
confiables para medir este factor son ensayos de comportamiento del aceite
usado. Esto determinará la posibilidad de protección en categorías, tales como,
resistencia a la oxidación, protección a la herrumbre y corrosión de descansos,
dispersancia, etc.4.
2.5.2 Temperatura de operación
Los lubricantes derivados del petróleo son hidrocarburos, éstos se
descomponen cuando están sometidos a altas temperaturas, esto hace que el
aceite se oxide o se polimerice. Un aceite descompuesto de esta manera
puede presentar productos solubles o insolubles, los productos solubles, por lo
general, son ácidos que forman emulsiones estables en presencia de agua y
que atacan químicamente las superficies metálicas, principalmente cuando son
de plomo o de cobre-plomo, si la concentración de estos ácidos aumenta
considerablemente no pueden ser inhibidos por los aditivos antioxidantes y
anticorrosivos, formando lodos que dan lugar a los productos insolubles. Si
estos productos no se eliminan del aceite pueden deteriorar las superficies
metálicas que lubrican o taponan las tuberías de conducción del mismo.
4 ESSO. Análisis de aceite usado – su significado. Edición, Chicago Illinois. 1975. p1
36
La oxidación y la polimerización depende en mayor grado del tipo de base
lubricante de que esté compuesto el aceite y del grado de refinamiento que
posea, aunque es posible evitar que ocurran mediante la utilización de aditivos
antioxidantes.
A temperatura ambiente el aceite puede mostrar algún grado de deterioro, el
cual no incide apreciablemente en su duración, a temperaturas menores de
50ºC la velocidad de oxidación es bastante baja como para no ser factor
determinante en la vida del aceite. Mientras más baja sea la temperatura de
operación, menores serán las posibilidades de deterioro.
2.5.3 Agua
Esta se encuentra principalmente por la condensación del vapor presente en la
atmósfera o en algunos casos se debe a fugas en los sistemas de enfriamiento
del aceite. El agua presente en el aceite provoca emulsificación del aceite, o
puede lavar la película lubricante que se encuentra sobre la superficie metálica
provocando desgaste de dicha superficie.
2.5.4 Combustibles
Se encuentran en los aceites debido a su paso hacia la cámara de combustión
y de esta hasta el cárter, al interactuar con el aceite ocasionan una dilución del
mismo. Estos consisten principalmente en combustible no quemado, productos
resultantes de la combustión, y suciedad del aire. Estos contaminantes del
aceite de motor son más específicamente ácidos orgánicos e inorgánicos,
compuestos orgánicos oxigenados, carbón, combustible no quemado, varias
sales de plomo inorgánicas, en caso que la gasolina contenga compuestos de
plomo antidetonantes, y compuestos de sílice provenientes del aire sucio de
entrada.
2.5.5 Sólidos y polvo
Se deben principalmente a empaques y sellos en mal estado, permitiendo que
contaminantes del medio entren al aceite.
37
2.5.6 Otros
Otros contaminantes menos frecuentes aunque igualmente perjudiciales son:
tierra y partículas metálicas provenientes del desgaste de las piezas, hollín y
subproductos de la combustión de combustibles líquidos.
(Monografías@,1997).
2.6 PROBLEMÁTICA DE ACEITES USADOS
Dependiendo de la aplicación que se les vaya a dar, los aceites poseen
composiciones muy variables, no obstante, en todos los casos como
consecuencia de la utilización se degradan perdiendo las cualidades que les
hacían operativos. Llegado este punto, se hace necesaria su sustitución por
otros nuevos, generándose un residuo que puede ser variable en cantidad y
composición dependiendo de la procedencia.
Los aceites se oxidan al ser sometidos a altas temperaturas o al estar en
contacto con el aire, dando lugar a la formación de ácidos y compuestos de
oxidación que pueden ser corrosivos y fomentar la formación de depósitos
dando lugar al bloqueo de válvulas y circuitos y provocar un mal
funcionamiento de los equipos. Esta reacción se acelera al aumentar la
temperatura del aceite. Además muchos materiales actúan como catalizadores
de la reacción. El cobre, procedente del desgaste de rodamientos, tuberías y
refrigerantes; compuestos ferrosos formados por la reacción del agua y de
algunos compuestos oxidados del aceite; materias extrañas suspendidas en el
aceite y otros productos de oxidación, son catalizadores muy activos del
proceso de oxidación.
Las características del aceite usado pueden variar dentro de un amplio margen
dependiendo de la procedencia y aplicación del aceite. En general, las
contaminaciones tienen su origen en compuestos derivados de la degradación
de los aditivos, en subproductos de combustiones incompletas (gasolina),
polvo, partículas metálicas o en contaminaciones exteriores por mal
mantenimiento o mal almacenamiento del aceite (agua, disolventes, etc.).
38
En cuanto a su composición química, los aceites usados presentan una serie
de contaminantes como son: Agua, azufre, compuestos clorados y metales
pesados, que determinan sus características tóxicas y peligrosas.
Tabla 8. Contaminantes de los aceites usados.
Aceite de Automoción Contaminante
(p.p.m.) Gasolina Diesel Aceite de procedencia industrial
Cadmio 1,7 1,1 6,1
Cromo 9,7 2 36,8
Plomo 2,232 29 217,7
Cinc 951 332 373,3
Cloro total 3600 3600 6100
tkfsa@, 2001
En términos generales, los aceites de automoción poseen mucha mayor
cantidad de plomo y de cinc que los aceites de procedencia industrial y dentro
de los de automoción los procedentes de motores de gasolina, se ha
observado que presentan mayor cantidad de metales pesados que los de
motores diesel. Sin embargo, los aceites usados industriales contienen mayor
cantidad de cadmio, cromo, cloro y PCB’s.
Los PCB's (bifenoles policlorados) son unos compuestos químicos que
presentan alta resistencia a la descomposición química, biológica y térmica;
son considerados buenos conductores de calor y aislantes térmicos lo cual los
cataloga como sustancias atractivas para uso industrial. Al mismo tiempo, son
reconocidos como una amenaza para la salud y el medio ambiente, a tal punto
que algunas organizaciones internacionales han tomado acciones severas para
manejar estas sustancias. Afortunadamente, estudios y pruebas de laboratorio
realizados en Colombia, no muestran presencia significativa de PCB's en los
aceites usados de circulación nacional.
39
A medida que va pasando el tiempo se va observado, gracias a diferentes
estudios que se han realizado, que la composición de los aceites usados ha
cambiado y está cambiando notablemente a lo largo de los últimos años, según
se advierte en la tabla 9.
Tabla 9. Composición de los aceites usados a través de los años.
Determinación 1991 1992 1993 1994
P.I. (ºC) >120 >120 >120 >120
P.C.I. (Cal/gr) 9,816 9,127 9,682 9,607
Densidad 0,89 0,85 0,905 0,902
Humedad (%) 3,75 3 3,67 2,9
Sedimentos (%) 0,28 0,45 0,45 0,2
Cloro (p.p.m.) 3,143 1,931 1,75 750
Fluor (p.p.m.) <100 <100 <100 <100
Azufre(p.p.m.) 5,350 7,030 6,400 4,700
Plomo (p.p.m.) 1,297 1,436 837 632
Cromo (p.p.m.) 25 8 7,41 4,2
Cobre (p.p.m.) 99 26 25 22,3
Cadmio (p.p.m.) <1 <1 <1 <1
Níquel (p.p.m.) 200 <5 <5 <5
Venadio (pm.) 3,67 <1 <1 <1
PCB`s (pm.) 11 5 5,75 4,5
tkfsa@, 2001
Si se analiza con detalle los datos, se observa que lo más significativo y
relevante es el brusco descenso en la concentración de metales. La
concentración de metales en un aceite usado se debe, principalmente, a la
degradación de aditivos órgano – metálicos del aceite lubricante nuevo,
además de desgastes producidos por rozamientos en las piezas móviles del
motor. La presencia del plomo en particular, se debe prácticamente en su
totalidad a la degradación del tetraetilo de plomo de las gasolinas.
40
Estos contaminantes provocan importantes dificultades a la hora de buscar
destinos finales al aceite, por lo que como primera medida en los últimos años
se está investigando la posibilidad de disminuir al máximo el porcentaje de
aditivos de esa naturaleza en los lubricantes o su sustitución por otros
compuestos capaces de conferir al aceite similares características sin incluir
metales pesados en su composición.
Sin duda, este hecho puede explicar que la concentración de metales pesados
disminuya de año en año hasta en algunos casos (níquel) desaparecer. Por
otra parte, el descenso en la concentración del plomo puede entenderse si
tenemos en cuenta la extensión en el uso de la “gasolina verde”, la cual no
incluye plomo en su composición, o quizás un aumento en las ventas de
coches de motores diesel, que como se ha visto generan un aceite usado con
menor contenido en metales pesados.
El cloro también ha sufrido un descenso desde 1991 en adelante,
probablemente debido que cada vez en menos casos, los aceites usados se
mezclan con otro tipo de residuos (sobre todo disolventes clorados) en los
lugares de producción o almacenamiento. (tkfsa@, 2001)
41
3 OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Realizar una propuesta de diseño para el proceso de recolección y
almacenamiento de aceites residuales en estaciones de servicio y servitecas,
siguiendo las normas ambientales que se deben tener para el manejo de estos
residuos peligrosos y así contribuir con la preservación del medio ambiente.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Analizar las normas y leyes ambientales acerca del manejo de estos
residuos peligrosos para aplicarlas en los trabajos a realizar.
Estudiar las metodologías de recolección y almacenamiento de aceite
residual que están implementadas actualmente en la ciudad.
Realizar un adecuado pretratamiento de los aceites residuales en las
estaciones de servicio y servitecas.
Realizar un sistema que permita hacer más fácil la labor de retirar el aceite
residual almacenado en una estación de servicio o serviteca.
Asegurar que la disposición final de estos residuos será la más adecuada y
conveniente de acuerdo a las normas que regulan el medio ambiente.
42
4 NORMAS Y PROCEDIMIENTOS PARA LA GESTIÓN DE ACEITES USADOS
La disposición final y el manejo de aceites residuales es un tema que debe de
preocupar a todas las personas que están involucradas directa e
indirectamente con éste, ya que, se debe hacer una excelente gestión sobre el
manejo de estos residuos y así poder garantizar una protección del medio
ambiente el cual será el más afectado sino se realizan los procesos adecuados
para su almacenamiento, transporte y su disposición final.
Este tipo de desecho es conocido en el medio como residuo peligroso ya que
por sus características infecciosas, combustibles, inflamables o tóxicas puede
causar daño a la salud humana y al medio ambiente.
En la tabla 10 se muestra como estos residuos peligrosos contaminan los
diferentes ambientes donde suelen ser depositados.
Tabla 10. Impacto ambiental del aceite usado. ECOSISTEMA
IMPACTO AMBIENTAL DEL ACEITE USADO
TIERRA
Si se arroja a la tierra el aceite usado, éste contiene una serie de
hidrocarburos que no son degradables biológicamente que destruyen el humus vegetal y acaban con la fertilidad del suelo.
El aceite usado contiene así mismo una serie de sustancias tóxicas como
el plomo, el cadmio y compuestos de cloro, que contaminan gravemente las tierras, su acción contaminadora se ve además reforzada por la acción de algunos aditivos que se le añaden que favorecen su penetración en el terreno, pudiendo ser contaminadas las aguas subterráneas.
43
ECOSISTEMA
IMPACTO AMBIENTAL DEL ACEITE USADO
AGUA
Si se vierten a las aguas, bien directamente o por el alcantarillado, el
aceite usado tiene una gran capacidad de deterioro ambiental. En el agua produce una película impermeable, que impide la adecuada oxigenación y que puede asfixiar a los seres vivos que allí habitan.
Un litro de aceite contamina un millón de litros de agua. Así mismo, el aceite usado, por su bajo índice de biodegradabilidad,
afecta gravemente a los tratamientos biológicos de las depuradoras de agua, llegando incluso a inhabilitarlos.
AIRE
Si el aceite usado se quema, sólo o mezclado con fuel-oil, sin un
tratamiento y un control adecuado, origina importantes problemas de contaminación y emite gases muy tóxicos, debido a la presencia en este aceite de compuestos de plomo, cloro, fósforo, azufre, etc.
Cinco litros de aceite quemados en una estufa contaminan: con plomo y
otras sustancias nocivas, 1.000.000 m3 de aire, que es la cantidad de aire respirada por una persona durante tres años.
metropol@, 2000
4.1 GESTIÓN MUNDIAL Y NACIONAL PARA EL MANEJO DE ACEITES
USADOS
A nivel mundial se ha venido trabajando intensamente para poder establecer
normas sobre el manejo de estos residuos peligrosos.
La convención de Basilea realizada el 22 de marzo de 1989, se hizo con el
propósito de establecer normas a nivel mundial acerca del manejo y de la
disposición final de desechos peligrosos. El congreso de la República de
Colombia y mediante la ley 253 de 1996, aprobó este convenio y adoptó
algunas de estas normas teniendo en cuenta el manejo que en el territorio se le
da actualmente a este tipo de desechos.
Para implementar las normas de este convenio dentro del territorio colombiano,
se han creado diferentes leyes, decretos y resoluciones los cuales rigen a nivel
nacional, estos documentos en muchas ocasiones son ignorados o peor aún,
44
son desconocidos por las personas que están relacionadas con la manipulación
de estos desechos, ya que en muchos casos la disposición que se les da a
estos no es la más adecuada, y esto se debe no sólo a la falta de información,
sino además a la falta de conciencia que se tiene para proteger el medio
ambiente.
El gobierno Colombiano en los últimos años ha tomado conciencia sobre el
daño que estos desechos generan y por esto ha hecho una clasificación de los
desechos peligrosos que se generan en el país, clasificándolos de acuerdo a
su grado de contaminación y al tipo de desecho al que pertenece.
También ha clasificado cuales son los principales generadores de estos
desechos y a éstos les ha impuesto una serie de normas, no sólo para el
manejo, sino además para la disposición final que se deben tener de éstos.
Estas son las normas que existen para el manejo de estos residuos peligrosos.
Ley 430 del 16 de Enero de 1997 y la resolución 189 de 1994 del Ministerio
del Medio Ambiente, dictan las normas prohibitivas y de responsabilidad
ambiental, en lo referente a los desechos peligrosos.
Resolución 415 del 13 de Mayo de 1998, del Ministerio del Medio Ambiente,
establece los casos en los cuales se permite la combustión de los aceites
de desecho.
Decreto 321 del 17 de febrero de 1999 del Ministerio del Interior adopta el
Plan Nacional de Contingencia contra derrames de Hidrocarburos,
Derivados y Sustancias Nocivas.
Actualmente en Colombia existe una resolución en la cual se dictan una serie
de requerimientos para el manejo de los desechos peligrosos. Esta resolución
es la 318 de 2000, del Director del Departamento Técnico Administrativo del
Medio Ambiente - DAMA, Por la cual se establecen las condiciones técnicas
45
para el manejo, almacenamiento, transporte, utilización, y la disposición de
aceites usados.
Esta fue creada con el propósito de unificar todas las normas que existían
anteriormente y las cuales no estaban siendo implementadas, ya sea por
negligencia del que debe cumplir con estas normas, como también por parte
de las entidades que se encargan de vigilar el cumplimiento de estos requisitos
para el manejo de estos residuos peligrosos.
Con la unificación de todas estas normas se ha logrado crear una cultura
dentro de las personas que están relacionadas con estos desechos, y ha
permitido empezar a trabajar en conjunto con ellos para así proteger el medio
ambiente que será el más afectado.
4.2 CLASIFICACIÓN DE LOS ENCARGADOS DE MANEJAR RESIDUOS
PELIGROSOS
El gobierno nacional por medio de estas normas que se dictaron, han hecho
una clasificación dentro del país para determinar quienes son las personas que
pueden manipular estas sustancias y como cada uno de ellos cumple un papel
dentro de la vida útil del aceite residual. La norma hace una clasificación del
proceso del aceite residual desde que es extraído del vehículo, partiendo desde
su generador, pasando por el almacenista, transportador y por último el que se
encargará de su disposición final, la cual tiene que estar aprobada y avalada
por la norma vigente.
Se reconoce como generador a la persona natural o jurídica que cambia,
sustituye, adiciona o combina el aceite usado por o con aceite nuevo. Dentro
de los generadores se encuentran ubicadas las servitecas, estaciones de
servicio y cambiaderos de aceites, los cuales están ubicados en el área
metropolitana en gran cantidad, y de los cuales muchos no cumplen las normas
que se dictaron. Estos sitios también son reconocidos como almacenistas, ya
que mientras recogen cierto volumen para luego ser entregado a las
46
autoridades pertinentes, lo deben de almacenar en sitios especiales, los cuales
tienen que cumplir una serie de requisitos para así evitar un grado alto de
contaminación dentro de sus locales.
El transportador es la persona que recolecta y transporta el aceite usado,
llevándolo desde los centros de acopios o cambiaderos de aceites, hasta el
lugar de almacenamiento temporal, o hacia los lugares donde serán tratados o
utilizados finalmente. Algunas de las empresas que ya le tienen una disposición
final a estos aceites y que están avalados por el área metropolitana tienen
implementado el transporte dentro de su proceso, también existen terceros que
se encargan de esto. Estos tienen un permiso especial para hacer la
recolección y entrega de estos desechos.
La última parte de la vida del aceite residual, que es la disposición final de éste,
es en la que más cuidado se debe tener ya que de una buena disposición final
se podrá asegurar que ni el medio ambiente, ni la salud humana se verá
afectada. Actualmente la principal disposición que se tiene de estos desechos
es incinerarlo y para poder hacer esto se debe tener un permiso del área
metropolitana y el cual está regido por la resolución 415 de 1998, por la cual se
establecen los casos en los cuales se permite la combustión de aceites de
desecho y las condiciones técnicas para realizar la misma5.
4.3 TIPOS DE DISPOSICIÓN FINAL NO REGLAMENTADA EN EL ÁREA
METROPOLITANA
En la ciudad son muy pocas las personas que están autorizadas para la
incineración de estos desechos, ya que otras personas lo único que hacen es
comprar el aceite en los cambiaderos y lo reutilizan en diferentes actividades
como lo son:
5 COLOMBIA. DEPARTAMENTO TÉCNICO ADMINISTRATIVO DEL MEDIO AMBIENTE –
DAMA. Resolución 318 de 2000.
47
Como combustible de fundición, calderas y ladrilleras.
Para la protección de maderas.
Como control al polvo en carreteras destapadas (riego).
Como agente desmoldante.
Para temple de metales.
Como lubricante de cadenas y rieles de la industria bananera (Uraba).
A nivel local, para estas disposiciones del aceite residual mencionadas no
existe actualmente una normatividad que las controle, y como se puede
observar muchas de estas disposiciones están afectando el medio ambiente de
una forma directa, además que su manipulación puede causar intoxicación en
las personas que se encargan de ésto.
Debido a ésto se debe estudiar y analizar la posibilidad de normatizar las
disposiciones finales para así garantizar una buena utilización de estos
desechos.
4.4 NORMATIVIDAD PARA ESTACIONES DE SERVICIO
Teniendo en cuenta que las estaciones de servicio son las principales
generadoras de aceites lubricantes residuales, ya que dentro de su proceso no
solo venden aceite, sino que también se encargan de cambiar el aceite
utilizado en los vehículos por aceite nuevo, para así garantizar una buena
lubricación del aparato.
Por esta razón las estaciones de servicio están regidas por una serie de leyes
las cuales se encargaran de vigilarlos, ya que de un buen manejo de estos
sitios depende la vida y la salud de mucha gente que viven a su alrededor.
Pero antes de revisar cual es la normatividad que poseen éstas, primero se
debe dar una definición clara acerca de lo que es una estación de servicio y
cual es el papel que juega dentro de la sociedad.
48
El decreto 1521 de 1998, expedido por el Ministerio de Minas y Energía,
asegura que las estaciones de servicio son: Establecimientos destinados al
almacenamiento y distribución de combustibles líquidos derivados del petróleo
y/o gaseosos y gas licuado del petróleo (GLP), para vehículos automotores a
través de equipos fijos (surtidores) que llenan directamente los tanques de
combustible. Además, puede incluir facilidades para uno o varios de los
siguientes servicios: lubricación, lavado general y/o motor, cambio y reparación
de llantas, alineación y balanceo, servicio de diagnóstico, trabajos menores de
mantenimiento automotor, venta de llantas, neumáticos, lubricantes, baterías y
accesorios y demás servicios afines.
4.4.1 Impactos generados por la construcción de estaciones de servicio
Por todo este tipo de servicios que están prestando estos lugares dentro del
ambiente citadino, se crean una serie de impactos ambientales y sociales, los
impactos más significativos, adversos(A) o benéficos (B), que una estación de
servicio genera son:
Contaminación potencial de aguas superficiales y subterráneas.(A)
Contaminación de suelos.(A)
Alteración del paisaje o entorno natural.(A)
Afectación sobre infraestructura y población adyacente derivado de
eventuales riesgos generados por incendios o explosiones.(A)
Afectación sobre el espacio público, especialmente en las etapas de
construcción, cierre y desmantelamiento.(A)
Generación de empleo.(B)
Aumento del PIB local y regional.(B)
Concentración de sistemas de distribución.(A)
Generación de residuos peligrosos.(A)
Con base a lo anterior las estaciones mencionadas también prestan el servicio
de lubricación, el cual servirá de apoyo dentro de la investigación para saber
49
que volumen de aceite residual se está manejando actualmente en el área
metropolitana.
Las estaciones de servicio por esta razón se convierten en almacenistas y
deben de cumplir las normas mencionadas, y así evitar impactos ambientales
elevados y sanciones de las autoridades competentes. (Dama@, 2000)
4.4.2 Procedimiento para el montaje y puesta en marcha de una estación de
servicio (E.D.S)
Actualmente dentro de Colombia se establecen una serie de pasos a seguir
para construir y poner en marcha una estación de servicio, a continuación en la
ilustración 1, se muestran las principales normas ambientales aplicables para
las estaciones de servicio a nivel nacional.
50
COLOMBIA. MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE Y DEPARTAMENTO TÉCNICO ADMINISTRATIVO DEL MEDI
el montaje y puesta en marcha de una estación de servicio, 1999. p7
Derechos y deberes del Estado y de los particulares en relación con el Medio Ambiente.
Participación ciudadana en las decisiones
ambientales del proyecto
CONSTITUCIÓN POLÍTICA (1991)
LEY 99 DE 1993
DECRETO 1753/94
Creación Min-Ambiente Organización del SINA Planificación y gestión ambiental de proyectos
Procedimientos y
competencias para
obtención de la
Licencia Ambiental
La construcción y operación de estaciones de servicio requieren de Licencia Ambiental.
Según el Decreto 2150/95, Artículo 132: los permisos para el uso, aprovechamiento o afectación de los recursos naturales están implícitos en la Licencia Ambiental (Resolución 655/96).
Para remodelación de estaciones se requiere la presentación y aprobación del Plan de Manejo Ambiental, el cual contendrá la información pertinente para la obtención de permisos. Obtención de permisos para estaciones existentes
GESTIÓN AMBIENTAL ESTACIONES DE
SERVICIO
Ilustración 1. Procedimiento para el montaje de una estación de servicio (E.D.S).
51
Además de estos pasos a seguir para la conformación de una estación de
servicio, el Ministerio de Minas y Energía, creó el decreto 1521 de 1998 por
medio del cual establece una serie de normas para el montaje y puesta en
marcha de un proyecto de esta magnitud.
Dentro de esta resolución está involucrada la parte del manejo de residuos
peligrosos, clasificando las estaciones de servicio como un almacenista de
estos residuos, por ésto las otras normas mencionadas anteriormente estarán
involucradas y serán vigentes para estos establecimientos.
Dentro de las estaciones se debe crear una cultura sobre el manejo de estos
residuos, ya que sino se hace esto, muchos de estos residuos terminarán en
manos peligrosas que lo único que harán será perjudicar el medio ambiente.
Por ésto dentro de estos establecimientos, se debe conocer cuales son las
normas que regulan a la gente que se encarga de transportar y de darle una
disposición final de estos desechos, y así exigir a estos terceros el permiso que
no sólo les permita movilizar este lubricante dentro del área metropolitana, sino
además el permiso que los autorice para darle una disposición final adecuada.
4.5 NORMATIVIDAD ACTUAL IMPLEMENTADA EN EL TERRITORIO
COLOMBIANO
Dentro del territorio colombiano existen una gran cantidad de leyes, normas y
resoluciones, las cuales en la mayoría de los casos son desconocidas, pues su
divulgación es muy deficiente.
4.5.1 Legislación colombiana para infractores del manejo de residuos
peligrosos
La ley colombiana y por medio del Ministerio del Medio Ambiente ha creado la
ley 99 de 1993, en donde son explícitos todos los procedimientos para la
obtención de licencias ambientales para los proyectos que tienen que ver con
52
el manejo de recursos naturales renovables, dentro de esos proyectos se
incluyen las estaciones de servicio y los lugares para el almacenamiento e
incineración de aceites residuales.
También se explican las sanciones que tendrán las personas o proyectos que
incurran en alguna norma, estas sanciones están contenidas dentro del artículo
85 de esta ley, el cual plantea lo siguiente:
El Ministerio del Medio Ambiente y las Corporaciones Autónomas Regionales
impondrán al infractor de las normas sobre protección ambiental o sobre
manejo y aprovechamiento de recursos naturales renovables, mediante
resolución motivada y según la gravedad de la infracción los siguientes tipos de
sanciones y medidas preventivas:
4.5.1.1 Sanciones
a. Multas diarias hasta por una suma equivalente a trescientos (300) salarios
mínimos mensuales, liquidados al momento de dictarse la respectiva
resolución.
b. Suspensión del registro o de la licencia, la concesión, permiso o
autorización.
c. Cierre temporal o definitivo del establecimiento, edificación o servicio
respectivo y revocatoria o caducidad del permiso o concesión.
d. Demolición de obra, a costa del infractor, cuando habiéndose adelantado sin
permiso o licencia, y no habiendo sido suspendida, cause daño evidente al
medio ambiente o a los recursos naturales renovables.
e. Decomiso definitivo de individuos o especimenes de fauna o flora o de
productos o implementos utilizados para cometer la infracción.
53
4.5.1.2 Medidas preventivas
a. Amonestación verbal o escrita.
b. Decomiso preventivo de individuos o especímenes de fauna o flora o de
productos e implementos utilizados para cometer la infracción.
c. Suspensión de obra o actividad, cuando de su prosecución pueda derivarse
daño o peligro para los recursos naturales renovables o la salud humana, o
cuando la obra o actividad se haya iniciado sin el respectivo permiso,
concesión, licencia o autorización.
d. Realización dentro de un término perentorio de los estudios y evaluaciones
requeridas para establecer la naturaleza y características de los daños, efectos
e impactos causados por la infracción, así como las medidas necesarias para
mitigarlas o compensarlas.
4.5.2 Planes y estrategias para el manejo de residuos peligrosos en el área
metropolitana
Las autoridades competentes sólo en los últimos años le están prestando
atención a todo lo que tiene que ver con el manejo de residuos sólidos,
empezando por los que son generados en los hogares y llegando hasta los que
son generados en las industrias. Para solucionar ésto se ha creado el PMA
(Plan de Manejo Ambiental), el cual tiene como función clasificar y separar
dichos residuos peligrosos, para así poder darles una adecuada disposición,
para poder crear este PMA se ha creado una gran cantidad de decretos,
resoluciones y manuales para así poder tener una base sobre la cual pueden
exigir y hacer que se cumpla la ley.
Dentro del área metropolitana se están adelantando una serie de trabajos para
concientizar a todas las personas del porque se debe reciclar, dentro de la
industria se esta exigiendo el plan de manejo de residuos sólidos y así tener un
control absoluto sobre los desechos que se están generando en la región.
54
Para el manejo de residuos peligrosos, no existe una ley que esté siendo
aplicada dentro del área metropolitana, solo se están aplicando las leyes que
ha expedido el gobierno nacional, sin tener en cuenta qué tipo de desecho se
está generando, qué cantidad, y qué disposición de éste es la que se tiene.
Además son muy pocas las personas naturales que transportan y le dan una
disposición final a estos desechos que tienen un permiso para poder realizar
este trabajo, mientras que personas inescrupulosas que no poseen ningún
permiso o aval de ninguna entidad del gobierno, lo único que hacen es comprar
este tipo de desecho y lo utilizan para su propio beneficio.(Metropol@,2000)
4.6 NORMAS ESTABLECIDAS PARA SECTORES ESPECIFICOS DE
COLOMBIA
En Colombia sólo dos regiones cuentan con resoluciones para el manejo de
aceites usados, estas regiones cuentan con este tipo de norma haciendo así
mucho más fácil la labor de manipular estos desechos, pues son pocos los
autorizados para poder realizar este trabajo.
Bogotá D.C y Cundinamarca son las únicas regiones que tienen adoptado un
manual de normas y procedimientos para la gestión de aceites usados, además
de unas resoluciones, las cuales dictan una serie de normas a seguir y las
cuales deberán cumplirse para así evitar sanciones y contribuir con la
preservación del medio ambiente.(Dama@,2000)
4.6.1 Normatividad implementada en Bogotá D.C
Para el distrito capital se está implementando la resolución 1188 de septiembre
de 2003, dictada por el DAMA, Por la cual se adopta el manual de normas y
procedimientos para la gestión de aceites usados en el Distrito Capital. Dentro
de los apartes de esta resolución se da una solución preventiva y correctiva
sobre esta problemática dividida en 6 capítulos. Los cuales son:
Capítulo 1, Aspectos Generales.
55
Capítulo 2, Obligaciones y prohibiciones de los actores que intervienen en la
cadena gestión de los aceites usados.
Capítulo 3, De la Responsabilidad.
Capítulo 4, Sanciones.
Capítulo 5, Control y Vigilancia.
Capítulo 6, Disposiciones Finales.
4.6.2 Normatividad Implementada en Cundinamarca
Para el departamento de Cundinamarca se está trabajando con la resolución
1073 de septiembre de 2003, dictada por el DAMA, por la cual se adopta el
manual de normas y procedimientos para la gestión de aceites usados en el
área de jurisdicción de la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca,
CAR.
Este decreto cita algunos conceptos muy importantes y sobre los cuales se
puede empezar a trabajar para crear una norma unificada que permita trabajar
sobre estos desechos y utilizarlos para un bien común. Algunos de los
conceptos más llamativos y sobre los cuales se trabajara son:
De acuerdo con estudios técnicos adelantados por el Gobierno Nacional y
siguiendo las actuales tendencias mundiales, es necesario minimizar la
generación de residuos peligrosos evitando que se produzcan o reducir sus
características de peligrosidad.
Establecer políticas e implementar acciones para sustituir procesos de
producción contaminantes por procesos limpios.
Reducir la cantidad de residuos peligrosos que deben ir a los sitios de
disposición final mediante el aprovechamiento máximo de las materias
primas, energía y recursos naturales utilizados.
56
Generar la capacidad técnica para el manejo y tratamiento de los residuos
peligrosos que necesariamente se van a producir a pesar de los esfuerzos
de minimización y disponer los residuos con el mínimo impacto ambiental y
a la salud humana, tratándose previamente, así como a sus afluentes antes
de ser liberados al ambiente.
De acuerdo con los propósitos señalados, y debido a la magnitud del
problema ocasionado por el manejo y disposición inadecuada de los aceites
usados, es de especial interés para la CAR, contar con el instrumento de
carácter técnico y ambiental denominado "Manual de Normas y
Procedimientos para la Gestión de Aceites Usados", el cual debe ser
ampliamente divulgado y conocido por los diferentes actores
comprometidos en su gestión, en virtud a que la implementación de planes
y programas, tendientes a lograr un apropiado manejo, recolección,
transporte y aprovechamiento de este residuo, se traducirá en grandes
beneficios económicos, energéticos, ambientales y sociales por la liberación
de energéticos tradicionales que pueden ser exportados, por la opción de
una nueva alternativa de disposición, por la remoción de contaminantes
especialmente los metales pesados y por la generación de un mercado
formal que elimine su carácter de residuo peligroso, fomentando así la
participación de los diferentes actores para su recuperación, acopio y
tratamiento.
4.7 CREACIÓN DE NUEVAS ESTRATEGIAS PARA LA GESTIÓN DE
ACEITES USADOS
El decreto más reciente que se tiene dentro de la legislación colombiana y por
el cual se dictan normas y procedimientos para el manejo de residuos o
desechos peligrosos, es el decreto número 4741, del 30 dic de 2005. Dictado
por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, y por el cual se
reglamenta parcialmente la prevención y manejo de los residuos o desechos
peligrosos generados en el marco de la gestión integral.
57
Pero este decreto reglamenta el manejo de todos los residuos peligrosos que
se pueden generar, no está centrado en uno en especial, aunque explica el
manejo que se debe tener con cada uno de estos residuos. Dentro de este
decreto está incluido el manejo de aceites lubricantes residuales, y fomenta la
necesidad de crear planes ambientales para el manejo y disposición de estos
desechos.
Es por medio que del decreto mencionado anteriormente y debido a la
necesidad de empezar a darle una solución a esta problemática, se está
trabajando para crear un manual para el manejo integral de aceites lubricantes
usados dentro del área metropolitana.
Este manual explica los procesos y procedimientos que se deben tener para
todo el manejo de estos desechos peligrosos, partiendo desde su generador y
llegando hasta la parte final que será la disposición final de este desecho.
Es posible empezar a pensar en establecer alguna norma que regule el manejo
de estos residuos, teniendo en cuenta como se menciono anteriormente, el tipo
de residuo que se esta generando y el volumen del mismo, además de
especificar el área en donde se aplicara esta norma, teniendo en cuenta los
factores climáticos, sociales y culturales que ésta posea. Las empresas
encargadas del medio ambiente en cada territorio del país están trabajando
para poder empezar a reducir estos residuos peligrosos y todos los factores
negativos que éstos poseen.
58
5 PRODUCCIÓN DE ACEITE LUBRICANTE Y GENERACIÓN DE ACEITE
USADO EN EL VALLE DE ABURRA
5.1 PRODUCCIÓN DE ACEITE LUBRICANTE
5.1.1 Venta actual de aceite lubricante
Actualmente en Antioquia se está comercializando una gran cantidad de
aceites lubricantes para satisfacer toda la demanda que se tiene, no sólo en la
parte automotriz, sino también para las grandes industrias que los utilizan en la
lubricación de las máquinas que emplean dentro de su proceso productivo. En
el departamento se manejan diferentes líneas de aceite lubricante, como lo
son:
Aceites lubricantes para motores a Gasolina.
Aceites lubricantes para motores Diesel.
Aceites lubricantes para motores a Gas.
Aceites lubricantes para motores dos Tiempos.
Aceites Industriales.
Grasas.
Todos estos tipos de aceites son fabricados en las diferentes plantas del país,
o traídos desde el exterior. Estos fabricantes distribuyen en Antioquia un
volumen aproximado de 290,000 galones/mes; en el área metropolitana se está
manejando actualmente un volumen de 195,000 galones/mes, lo que quiere
decir que el desperdicio que está generando el consumo de lubricantes es muy
alto, debido a que este producto solo tiene vida útil hasta que se agotan o se
degradan sus aditivos lo que hace que pierda sus propiedades lubricantes,
generando así unos residuos peligrosos, los cuales sino son tratados con el
especial cuidado que ésto amerita podrán ser nocivos para cualquier ambiente.
59
La participación que tienen las diferentes compañías productoras de lubricantes
en el mercado del área metropolitana está segmentado de la siguiente manera.
Esta distribución está dada en porcentaje teniendo en cuenta la cantidad de
aceite que allí producen:
Mobil 25%.
Texaco 22%.
Shell 17%.
Terpel 9%.
Esso 8%.
Castrol 4%.
Aceites de Bajas especificaciones 15%6.
Estos productores de lubricantes poseen unos canales principales de
distribución ya establecidos. Como se ve en la ilustración 2, éstos se encargan
de distribuir los aceites a estaciones de servicios, servitecas, almacenes y
distribuidores autorizados.
Elaboración propia.
Los principales canales de distribución que se manejan en el área
Metropolitana son:
6Los aceites de bajas especificaciones son comúnmente conocidos como aceites de botella.
Mayoristas Distribuidores autorizados
Servitecas
Estaciones de servicio
Almacenes
Ilustración 2. Distribución venta de aceite.
60
Estaciones de Servicios y Servitecas 45%.
Distribuidores Autorizados y almacenes 55%.
Se considera que de este 55% que poseen los Distribuidores Autorizados y
almacenes un 20% se va directamente hacia las estaciones de servicio y
servitecas. Por esta razón los porcentajes de participación en el mercado
quedan de la siguiente manera:
Estaciones de Servicios y Servitecas 65%.
Distribuidores Autorizados y almacenes 35%7.
5.1.2 Estaciones de servicio y la generación de aceite usado dentro de ellas
Cuando se habla de estaciones de servicio se refiere a lugares especializados
en el almacenamiento y distribución de combustibles líquidos y/o gaseosos
derivados del petróleo, además de realizar otro tipo de servicios como lo son
lubricación, lavado general y/o motor, cambio y reparación de llantas,
alineación y balanceo, servicio de diagnóstico, trabajos menores de
mantenimiento automotor, venta de llantas, neumáticos, lubricantes, baterías y
accesorios y demás servicios afines. Mientras que las servitecas solo se
encargan de los otros servicios ya mencionados, pues dentro de su proceso
productivo no se encuentra el almacenamiento y la distribución de
combustibles. (Decreto 1521,1998).
Por distribuidores autorizados se entiende como empresas que su objetivo
principal es el almacenamiento y venta de aceites lubricantes a gran escala.
Algunas pueden prestar otro tipo de servicios, pero éstos ya dependen de los
intereses de sus dueños, mientras que los almacenes son lugares en donde
solo se venden los lubricantes. (Decreto 318, 2000).
Como se vio, la producción de aceite en el área metropolitana es de 195,000
gal/mes, pero para la parte que interesa dentro de la investigación que se
7 Datos suministrados por Terpel S.A.
61
realizará corresponde al 65% de esta producción, lo que equivale a un total de
126,750 gal/mes. Según ésto sólo se tendrá en cuenta las estaciones de
servicio y servitecas, pues éstas poseen un posicionamiento en el mercado y
tienen sus clientes fijos, teniendo así un volumen de ventas establecidas, a
partir del cual se puede cuantificar la cantidad de volumen residual que éstas
generan. Otro factor que influyó en esta decisión fue la parte legal, pues es
más seguro trabajar con establecimientos que estén actualizados en cuanto a
normas y planes para el manejo de residuos sólidos peligrosos. Además en
estos lugares es en donde se ilustra mejor todo el proceso de cambio y se dan
a relucir algunos problemas que se tienen con la manipulación de éste, allí se
ve entonces la necesidad de hacer más eficiente este proceso realizando una
propuesta de diseño que permita llegar a una solución de estos problemas.
(Metropol@,2000)
5.2 GENERACIÓN DE ACEITE USADO EN EL ÁREA METROPOLITANA
5.2.1 Desgaste del aceite dentro del automotor
Los aceites se deterioran y se consumen al ser sometidos a altas temperaturas
o al estar en contacto con el aire, dando lugar a la formación de ácidos y
compuestos de oxidación que son corrosivos y provocan un mal
funcionamiento en el equipo.
El sistema de lubricación de un vehículo asegura que en cada movimiento del
motor éste reciba aceite para que se puedan mover con facilidad. Las dos
principales partes que necesitan aceite son los pistones (para que se puedan
deslizar fácilmente en su cilindro) y la polea (para que pueda rotar libremente).
En la mayoría de los autos el aceite es succionado por una bomba, corre hacia
el filtro para quitarle impurezas, y luego es lanzado en chorritos a las paredes
del cilindro. El aceite usado es recolectado y utilizado para repetir el ciclo,
debido a este proceso se tiene estimado que un 15% de la cantidad total del
aceite lubricante que se encuentra al interior del automotor se consume, por
ejemplo si a un vehículo se le echan 4/4 de aceite, aproximadamente se retiran
3/4 de aceite usado. (Autoescuelasariego@, 1997)
62
5.2.2 Generación de aceite usado en Colombia
Colombia actualmente es del orden de 12 millones de galones por año en
cuanto a generación de aceite residual, con marcada tendencia al descenso, lo
que se explica principalmente por las siguientes razones:
Mejor calidad de los lubricantes, lo que implica mayor tiempo entre cambios.
Cambio cultural del consumidor en cuanto a periodicidad del cambio de
lubricante.
Mejor estado de las vías.
Mayor utilización del transporte público en detrimento de la utilización del
vehículo particular8.
5.2.3 Volumen generado en el área metropolitana
Teniendo en cuenta que el volumen total en el área metropolitana es de
aproximadamente 126,750 gal/mes para estaciones servicio y servitecas, se
puede estimar que el volumen de aceite residual que se espera,
aproximadamente será de 107,737 gal/mes, pero teniendo en cuenta algunas
variables externas, como lo son la falta de conciencia e información de los
ciudadanos, se entiende que no se alcanzará a recuperar toda esa cantidad de
aceite para darle una buena disposición final, ya que como se ha mencionado,
en muy pocas partes se hace una adecuada entrega de estos aceites a
terceros que estén autorizados para la manipulación de este desecho.
Es muy importante saber que están realizando estos terceros con todo este
gran volumen que se está generando, qué métodos de recolección utilizan,
cómo es transportado, de qué manera es almacenado y qué procedimientos
finales realizan con el residuo.
8 COLOMBIA. MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. Decreto 4741 de 2005.
63
5.3 ESTRATEGIAS ESTABLECIDAS DENTRO DE LAS E.D.S PARA EL
MANEJO DE ACEITES USADOS
Al realizar la investigación se empezó por buscar cuales eran las estaciones de
servicio más reconocidas y las que manejan un volumen de venta alto de aceite
lubricante dentro de la ciudad. Después se tomaron las estaciones de servicio y
servitecas secundarias o menos reconocidas, las cuales manejan un volumen
de ventas y de cambios de aceite un poco más moderado que las grandes
estaciones, pero al igual es muy importante analizarlas ya que de este tipo hay
una gran cantidad en la ciudad y entre todas éstas recogen un gran volumen de
aceite usado.
El objetivo de la investigación es saber que está pasando con la gran cantidad
de aceite usado que se está generando mes a mes en el Valle de Aburrá,
tomando una muestra de aproximadamente 10% de la cantidad total generada
por estaciones de servicio y servitecas.
Para alcanzar esta meta es necesario analizar otros aspectos que pueden
influir en el resultado, como qué procedimientos se están siguiendo
actualmente para realizar el cambio de aceite, en dónde es almacenado el
aceite usado que se va sacando de los vehículos, cuánto es el volumen de
residuo recogido mes a mes, qué pasa con esta cantidad y quién se encarga
dentro de la estación de manejarla. También es importante saber que pasa
cuando el aceite usado sale de la estación, a quien es entregado, si se recibe
algún beneficio por ello, si la persona a quien se le entrega posee alguna
autorización para recogerlo, y esta persona que manejo le da finalmente a éste.
5.3.1 Lugares de cambio dentro de las estaciones y servitecas
Se encontraron algunas diferencias en las instalaciones o lugares del cambio
de aceite en las estaciones de servicios y servitecas, la mayoría utilizan los
guajes9 como se ve en la ilustración 3, para ubicar el vehículo y realizar el
9 Guajes: Lugar utilizado por las E.D.S., para tener fácil acceso a la parte inferior del vehiculo.
64
cambio, otras por el contrario lo levantan por medio de un gato hidráulico como
se ve en la ilustración 4 y de esta manera realizan esta tarea.
La razón del alto porcentaje de estaciones de servicios y servitecas con guajes
es el precio. Es mucho más costoso emplear el gato hidráulico, porque con
este no sólo se invierte en la compra e instalación del equipo, sino que
además, a éste se le suma costos de operación y mantenimiento, mientras que
un guaje es mucho más sencillo de fabricar y no conlleva a costos posteriores.
La mayoría de los clientes prefieren que el cambio de aceite se realice
levantando el carro con un gato hidráulico, porque así pueden evaluar como
esta su carro por debajo sin correr el riesgo de ensuciarse como
probablemente pasaría si se estuviera en un guaje.
Ilustración 3. Guaje de una E.D.S.
Estación de Servicio #3. Ilustración 4. Gato hidráulico.
Estación de Servicio #1.
65
5.3.2 Procedimientos para el cambio del aceite
El procedimiento utilizado en todas las estaciones de servicio y servitecas es
muy similar. Cuando el carro está ubicado en el guaje o es levantado por el
gato hidráulico, el mecánico encargado quita el tapón del cárter, por medio de
la gravedad el aceite usado cae a una caneca o balde provisional, de allí es
transportado al lugar en donde quedara finalmente almacenado, hasta que
llegue la persona encargada de llevárselo.
Muy pocas estaciones de servicio utilizan un extractor para la evacuación del
aceite usado, debido a que éste equipo es un poco costoso, además existe una
inconformidad en los clientes que piensan que al extraer el aceite usado por la
parte superior del motor, trazas de este van a quedar impregnadas en las
paredes, contaminando de entrada el aceite que viene nuevo.
Algunas estaciones utilizan una caneca pequeña la cual en la parte superior
posee una tolva, ésta ayuda a direccionar el flujo de aceite hacia el interior de
la caneca. Otras simplemente utilizan un balde de 5 litros como se ve en las
ilustraciones 5 y 6, el cual se ubica debajo del vehículo. El aceite allí
recolectado se deposita posteriormente en el lugar que tenga la estación
asignado para su almacenamiento temporal.
Ilustración 5.Sistema Implementado en E.D.S.
Estación de Servicio #1.
66
Ilustración 6. Sistema actual para la recolección del aceite usado.
Estación de Servicio #2
Dentro de este procedimiento se encontraron una serie de problemas como lo
son por ejemplo gran cantidad de regueros de aceite usado dentro y alrededor
del guaje o en el camino hacia el almacenamiento final, también está presente
la posibilidad de contaminación del aceite usado, ya que cuando se encuentra
en las canecas donde se almacena inicialmente son arrojados agentes
externos como trapos, estopas, elementos metálicos y basuras en general.
5.3.3 Lugar de almacenamiento
En cuanto al lugar del almacenamiento se encontraron varias diferencias:
Las estaciones de servicio y servitecas que manejan un gran volumen de aceite
usado lo manejan así:
Canecas de 55 galones.
Tanque subterráneo de aproximadamente 800 galones de capacidad.
Tanque de aproximadamente 500 galones.
Algunas manejan un dique de seguridad, este dique es un muro construido
alrededor del lugar del almacenamiento creando una especie de recinto
cerrado en donde quedará el aceite residual, en caso de que el tanque donde
es almacenado presente fugas.
67
Ilustración 7.Canecas en dique de seguridad.
Estación de Servicio #1.
Las estaciones de servicio y servitecas que manejan un volumen de aceite
usado más moderado lo depositan en canecas de 55 galones. Solamente
pocas de estas le asignan un lugar adecuado, en donde no entra en contacto
con otros desperdicios y además le construyen al lugar el dique de seguridad.
Otras estaciones sólo ubican las canecas en cualquier lugar de la misma,
evitando que interfieran en la labor diaria allí realizada y sin tomar precauciones
o alguna medida de seguridad.
Ilustración 8. Canecas con aceite usado sin ningún control.
Serviteca # 1 Ltda.
68
Las estaciones de servicio y servitecas utilizan un sólo lugar para almacenar
todo el aceite que extraen de los vehículos, por tanto este resulta ser una
mezcla de aceite de caja, aceite de motor y aceite de transmisión.
Según la tabla 11, estos fueron los resultados que se obtuvieron en cuanto al
tipo de aceite usado que se almacena en estos lugares.
El 92 % de los establecimientos almacena esta mezcla.
El 4% almacena esta mezcla adicionándole grasas.
El 4% almacena esta mezcla combinada con objetos y residuos sólidos de
cualquier tipo.
Para el almacenamiento del aceite residual dentro de las estaciones de servicio
el 56% utiliza las canecas de 55gal, mientras que el 44% almacena el aceite en
tanques de 500gal o en tanques subterráneos que alcanzan una capacidad
aproximada de 800gal.
El volumen de aceite residual recogido mensualmente en algunas estaciones
de servicio en el Valle de Aburrá se ve reflejado en la tabla 11. Estos datos
obtenidos corresponden a volúmenes del año 2005.
69
Tabla 11. Investigación en el Área Metropolitana de aceites usados.
Elaboración Propia. Nota: La información que corresponde a cada establecimiento es real y se omite el nombre de éste para guardar la confidencialidad so
VOLUMEN Y DISPOSICIÓN FINAL DE ACEITE RESIDUAL PARA ESTACIONES DE SERVICIO Y SERVITECAS DEL ÁREA METROPOLITANA
# Estación Lugar de cambio
Volumen (Gal/Mes)
Contenido Lugar de Almacenamiento
1 Estación de servicio #1 Gato hidráulico 760 Mezcla Tanque 800 gal subterráneo Coraje 2 Estación de servicio #2 Guajes 275 Mezcla + grasas Canecas 55 gal en Dique Coraje 3 Estación de servicio #3 Guajes 245 mezcla Tanque 500 gal en Dique Coraje 4 Estación de servicio #4 Guajes 899 mezcla Tanque 500 gal en Dique Coraje 5 Estación de servicio #5 Guajes 470 mezcla Canecas 55 gal en Dique Coraje 6 Serviteca #1 Guajes 1100 mezcla Canecas 55 gal Particular 7 Serviteca #2 Guajes 165 todo Canecas 55 gal Particular 8 Estación de servicio #6 Guajes 440 Mezcla Canecas 55 gal en Dique Coraje 9 Estación de servicio #7 Gato hidráulico - Guajes 1375 Mezcla Tanque 800 gal subterráneo Mundial de reciclaje 10 Serviteca #3 Guajes 165 Mezcla Canecas 55 gal Particular 11 Estación de servicio #8 Gato hidráulico 165 Mezcla Canecas 55 gal Particular 12 Serviteca #4 Guajes 660 Mezcla Canecas 55 gal Particular 13 Serviteca #5 Guajes 165 Mezcla Canecas 55 gal Particular 14 Serviteca #6 Guajes 275 Mezcla Canecas 55 gal Particular 15 Estación de servicio #9 Guajes 800 Mezcla Tanque 800 gal subterráneo Mundial de reciclaje 16 Estación de servicio #10 Guajes 220 Mezcla Canecas 55 gal Mundial de reciclaje 17 Estación de servicio #11 Guajes 240 Mezcla Tanque 500 gal en Dique Mundial de reciclaje 18 Estación de servicio #12 Guajes 330 Mezcla Tanque 200gal subterráneo Particular 19 Estación de servicio #13 Guajes 220 Mezcla Canecas 55 gal en Dique Coraje 20 Estación de servicio #14 Gato hidráulico 450 Mezcla Tanque 350 gal subterráneo Corpaul
21 Estación de servicio #15 Guajes 165 Mezcla Tanque 350 gal subterráneo Corpaul 22 Estación de servicio #16 Guajes 500 Mezcla Tanque 500 gal en Dique Mundial de reciclaje 23 Estación de servicio #17 Guajes 220 Mezcla Canecas 55 gal Mundial de reciclaje 24 Estación de servicio #18 Guajes 165 Mezcla Canecas 55 gal Coraje 25 Serviteca #7 Guajes 330 Mezcla Canecas 55 gal Mundial de reciclaje
Volumen Total (Gal/Mes) 10799
70
5.3.4 Factores que determinan el alto volumen de aceite usado dentro del
área metropolitana
El volumen de aceite usado que se genera en la ciudad depende mucho de la
época del año, de la ubicación de la estación o serviteca y del reconocimiento
que se tenga de está dentro de la ciudad.
En la época que más se ve recolección de aceite usado es en las temporadas
de vacaciones, debido a que casi todos los dueños de los vehículos realizan un
mantenimiento a su carro antes y después de viajar, y así prevenir
inconvenientes futuros con el vehículo.
Otro factor que conlleva al cambio de aceite para los vehículos es el
kilometraje, pues el aceite a medida que va trabajando pierde sus aditivos y así
a su vez pierde sus propiedades de lubricación, creando así para cada tipo de
aceite una serie de especificaciones las cuales se tienen que tener en cuenta
para evitar daños dentro del automotor. Dentro de estas especificaciones se
encuentran las horas de trabajo del equipo, la temperatura a la cual se trabaja,
el tipo de vehículo, su modelo y marca. A la mayoría de los vehículos se les
recomienda cambiar el aceite cada 5000 kilómetros recorridos, pero como ya
se dijo, a medida que el carro se vuelve más viejo, éste cambio aumentará ya
que las condiciones de trabajo van cambiando debido a su utilización.
La cantidad de volumen que se maneja dentro de estos establecimientos
depende mucho de su ubicación y reconocimiento que ésta tenga. Por ejemplo:
Las estaciones de servicio que están ubicadas en el sector de las terminales de
transporte generan un alto volumen de recolección, ya que allí llegan la
mayoría de automotores provenientes de la terminal de transporte a realizar el
mantenimiento del vehículo, mientras que las estaciones que se encuentran
ubicadas en el casco urbano dependen mucho de su reconocimiento, pues los
ciudadanos son los que se encargan de visitar estos lugares y dependiendo del
trato y del servicio que se les preste en este sitio, se verá reflejado los clientes
que a estas estaciones lleguen a hacer su lubricación.
71
5.3.5 Volumen para estaciones reconocidas en el área metropolitana
A continuación se mostrarán unas gráficas las cuales muestran la cantidad de
volumen que manejan algunas de las estaciones de servicio mas reconocidas
dentro del área metropolitana y las cuales poseen toda su documentación al
orden del día, lo que garantiza unos datos verídicos y cuantificables. Además
que estos establecimientos poseen una disposición final de estos aceites que
está avalada por el Área Metropolitana, pues estos residuos son entregados a
terceros que poseen la autorización para su manipulación.
5.3.5.1 Estación de servicio #1
Ilustración 9. Volumen estación #1.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Volumen(gal)
1
Fecha(mes/año)
Volumen Aceite Residual Estacion #1
Enero-2005
Febrero-2005
Marzo-2005
Abril-2005
Mayo-2005
Junio-2005
Julio-2005
Agosto-2005
Septiembre-2005
Octubre-2005
Noviembre-2005
Diciembre-2005
Estación de servicio #1.
72
5.3.5.2 Estación de servicio #3
Ilustración 10. Volumen estación #3.
0
50
100
150
200
250
Volumen(gal)
1
Fecha(mes/año)
Volumen Aceite Residual Estacion#3
Enero-2005
Febrero-2005
Marzo-2005
Abril-2005
Mayo-2005
Junio-2005
Julio-2005
Agosto-2005
Septiembre-2005
Octubre-2005
Noviembre-2005
Diciembre-2005
Estación de servicio #1.
5.3.5.3 Estación de servicio #4
Ilustración 11. Volumen estación #4.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Volumen(gal)
1
Fecha(mes/año)
Volumen Aceite Residual Estacion #4
Enero-2005
Febrero-2005
Marzo-2005
Abril-2005
Mayo-2005
Junio-2005
Julio-2005
Agosto-2005
Septiembre-2005
Octubre-2005
Noviembre-2005
Diciembre-2005
Estación de servicio #4.
73
5.3.5.4 Estación de servicio #5
Ilustración 12. Volumen estación #5.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Volumen(gal)
1
Fecha(mes/año)
Volumen Aceite Residual Estacion #5
Enero-2005
Febrero-2005
Marzo-2005
Abril-2005
Mayo-2005
Junio-2005
Julio-2005
Agosto-2005
Septiembre-2005
Octubre-2005
Noviembre-2005
Diciembre-2005
Estación de servicio #5.
5.3.6 Disposición final implementada en las E.D.S
Dentro del área metropolitana se ha venido creando una cultura sobre el
manejo de los residuos sólidos, en muchas de las estaciones de servicio y
servitecas realizan una clasificación de basuras, haciendo así más fácil la tarea
de los recicladores. Muchas de estas estaciones de servicio y servitecas tienen
convenio con diferentes firmas, las cuales se encargan de recoger los
desechos que en estos sitios se generan. Las firmas más reconocidas por el
Área Metropolitana son: Coraje, Mundial de Reciclaje, Corpaul, aunque existen
varias firmas que están manejando residuos sólidos, pero son éstas las más
involucradas directamente con el manejo de los aceites residuales. Por el
contrario a estas reconocidas firmas, existen personas particulares que
disponen de estos residuos de una manera equívoca creando los impactos
ambientales ya mencionados.
74
Como se puede ver en la tabla 11, la participación de cada una de estas firmas
dentro de las estaciones de servicio del área metropolitana es así:
Coraje 40%.
Mundial de Reciclajes 28%.
Corpaul 16%.
Particulares 16%.
A pesar de que en la mayoría de las estaciones se tiene una disposición final
adecuada, existe todavía un porcentaje muy alto que entrega estos desechos a
particulares y estos los utilizan para diferentes procesos como son:
Como combustible de fundición, calderas y ladrilleras.
Este proceso implicaría incineración del aceite residual, se estarían quemando
contaminantes, aditivos, etc. Por lo que se generaría un impacto en el aire, y el
entorno, perjudicando así la salud de los seres vivos.
Para la protección de maderas.
El aceite usado no está diseñado para la inmunización de maderas, ya que sus
componentes lo único que hace es dañar este recurso.
Como agente desmoldante.
Estos desechos de aceites lubricantes no son los mas adecuados, ya que para
este tipo de actividad se necesitan aceites con otro tipo de base y además la
pieza que se desmoldara con este desecho líquido podría quedar impregnada
de partículas tóxicas. Estos moldes están sometidos a altas temperaturas, lo
que implica una incineración de este aceite usado.
Como control al polvo en carreteras destapadas (riego).
El riego de estos desechos sobre la tierra ayudará a controlar el polvo, pero a
su vez creará un gran impacto para el suelo y también para los seres vivos que
están interactuando con este recurso contaminado.
75
Como lubricante de cadenas y rieles de la industria bananera, además de la
lubricación de motosierras (Uraba).
La aplicación de estos aceites residuales sobre estos equipos no garantiza una
buena lubricación del sistema, reduciendo así la vida útil del equipo que se esté
utilizando, además la aplicación sobre los rieles y cadenas de la industria
bananera implicaría regueros de aceite generando contaminación del medio en
donde se encuentren ubicados.
Para temple de metales.
Para realizar este tipo de actividades se necesitan lubricantes que contengan
aditivos específicos, ya que al trabajo que se exponen implican altas
temperaturas, lo que lleva a una incineración forzada de este residuo.
5.3.7 Firmas encargadas de la recolección del aceite lubricante residual
5.3.7.1 Coraje
Las manchas de aceite eran una especie de emblema de las calles del barrio
Corazón de Jesús, ubicado cerca del centro de la cuidad colombiana de
Medellín. El 65% de los comercios de esa localidad se especializa en la
reparación y mantenimiento de automotores, y el cambio de aceites ocupa, por
tanto, un grueso renglón dentro del conjunto de actividades que allí se realizan.
Aunque los ciudadanos apreciaban la conveniencia de poder acceder a estos
servicios en un lugar céntrico, las manchas de aceite indicaban un problema
que iba más allá de lo estético. Los comerciantes del sector no cuentan con los
ingresos necesarios para adoptar tecnologías que aseguren el limpio desarrollo
de sus actividades. Se trata de talleres precarios, instalados en lotes pequeños
y con una marcada ocupación del espacio público para el completo desarrollo
de sus labores.
Por lo dicho, el aceite usado era botado en los sumideros de las vías públicas
que desembocan directamente al río Medellín. Esto solía obstruir los sistemas
de alcantarillado, crear riesgos de generación de incendios por los gases
76
acumulados en los conductos, y finalmente contaminar al río Medellín, arteria
que atraviesa la ciudad y los 10 municipios que conforman el Valle de Aburrá.
El río recibía diariamente el 57% de los 1.000 galones generados en la zona,
entre aceites usados y gasolina mezclada con aceites y grasas, según lo
determinó el diagnóstico realizado entre los años 2000 y 2001 por la Fundación
de Comerciantes del Sector Corazón de Jesús (Fundación Coraje) y el
desaparecido Instituto Mi Río (entidad gubernamental para la recuperación del
río Medellín).
En Medellín hay algunos sistemas organizados de recolección, separación,
acopio y comercialización para residuos sólidos, pero aún no existía su
homólogo para los residuos líquidos. Ante la creciente conciencia de la
sociedad sobre la urgencia del problema, la comunidad del barrio acudió a
Fundación Coraje, ONG que lleva más de 15 años liderando proyectos
pedagógicos y sociales en beneficio de sus tradicionales moradores y
trabajadores.
Con la colaboración de los vecinos, la Fundación empezó a estudiar las
dimensiones del problema. No sabíamos sobre los impactos ambientales hasta
que emprendimos la tarea de investigar y nos dimos cuenta de que el factor
estético era lo de menos.10
Concluido el estudio, la Fundación diseñó el programa de Manejo Integral de
Residuos Líquidos (MIRL) con el lema ni una gota más de aceite derramado.
Se iniciaron las operaciones con la compra de canecas para la recolección del
aceite en algunos establecimientos del sector. Pero a medida que el aceite se
acumulaba, surgió la demanda de un centro de acopio, y más importante aún,
de una destinación final para los residuos líquidos.
Justo en ese momento, a fines del 2003, el Ministerio de Medio Ambiente,
Vivienda y Desarrollo Territorial Colombiano emitió un decreto que exige la
10 ZEA, Luz Stella. Una gestión ambiental con Coraje. Medellín, 2004 p1.
77
obtención de una licencia ambiental para construir y operar instalaciones para
el manejo de residuos peligrosos. La fundación Coraje decidió hacer los ajustes
necesarios a su infraestructura física para convertirse en un centro de acopio
de aceites usados y logró un acuerdo con Preneco Ltda., una de las dos
empresas en el país que cuentan con la licencia ambiental exigida para reciclar
este tipo de combustible sin generar efectos contaminadores.
La respuesta de los comerciantes del barrio Corazón de Jesús fue decisiva, a
tal punto que a los tres años de iniciado el proyecto 82 por ciento de comercios
que genera aceite usado tiene definida una política de manejo ambiental de
dichos residuos, según la fundación. Según encuesta realizada para la zona
por la Fundación en el primer semestre de 2004, el programa ha ganado un
espacio en el lenguaje común de los trabajadores del sector: el 75,9 por
ciento conoce el proyecto y el 80,1 por ciento considera que es muy importante
para la zona.
A medida que ha difundido la experiencia del MIRL, la Fundación ha recibido
solicitudes de cooperación de comercios y empresas más allá del barrio. Hasta
la fecha, la Fundación ha celebrado convenios para la recolección de aceites
con instituciones que participan como generadores de los mismos, como Metro
de Medellín Ltda., Almacenes Éxito, estaciones de servicio y servitecas a lo
largo de todo el municipio de Medellín y su área metropolitana, y hasta en
ciudades distantes como Cartagena.
Actualmente la fundación está recogiendo dentro de las instituciones que
participan como generadoras de aceite residual un volumen aproximado de
30,000 gal/mes, lo que quiere decir que todavía existe mucho aceite del cual no
se sabe a quien es entregado y cual es su disposición final.
La labor de recolección se ejecuta actualmente por personal capacitado que
deposita el aceite en canecas, lo transporta y almacena en la sede de la
Fundación para posteriormente ser nuevamente transportado hacia la planta de
78
Preneco Ltda., localizada en el municipio de Girardota, perteneciente también
al Valle de Aburrá.
El programa MIRL se ha convertido a su vez, en un proyecto de carácter social
gracias al proceso de capacitación y entrenamiento en procedimientos
operativos y prácticas seguras, que ha vinculado primero a miembros de la
comunidad del barrio Corazón de Jesús, y posteriormente, al personal de cada
una de las instituciones generadoras con las cuales se han celebrado
convenios.
La iniciativa de la fundación Coraje para el manejo de residuos líquidos, surgió
como solución a una problemática de escala local y ahora su área de influencia
abarca el ámbito nacional. Además, se está empezando a implementar el
mismo programa en otras empresas dedicadas a labores diversas, lo que
sienta las bases para una cultura ciudadana consciente de la importancia del
cuidado medioambiental y acorde con las necesidades actuales.
No obstante las ventajas en términos ambientales, sociales y culturales, el
programa MIRL enfrenta hoy las dificultades de cualquier empresa en un
entorno competido. Los convenios celebrados con las instituciones
generadoras han tenido como vigencia máxima tres años y no incluyen la
compra directa de los aceites usados (por el contrario, se fundamentan en la
reciprocidad de los beneficios: la Fundación provee la capacitación y la
institución generadora, los residuos líquidos). De ahí que hayan surgido nuevas
empresas que ofrecen un pago a los generadores del aceite, y que compiten
con la Fundación para proveer este servicio.
El manejo de residuos líquidos en el barrio Corazón de Jesús es sólo una de
las estrategias de mejoramiento de las muchas que el sector tiene aún por
implementar. Aunque el cambio positivo es latente en el sector, la gestión
ambiental es aún incompleta, como lo demuestra una actualización estadística
realizada en abril de 2004 por la Fundación Coraje. Según este estudio, 55 de
79
cada 100 comerciantes no hacen separación de residuos sólidos y el 78,1 por
ciento no tiene establecida una política de disposición de sus residuos sólidos.
La inadecuada ocupación de espacio público, la regularización del trabajo
informal y la indigencia, también son tareas pendientes.
Consciente de esta realidad, la Fundación está elaborando un plan parcial de
renovación urbana para el barrio Corazón de Jesús que pretende el
reordenamiento físico-espacial de la zona y que constituye una de las líneas de
acción del plan de desarrollo con el cual la Fundación busca garantizar el
funcionamiento integral del sector, en el entorno metropolitano. En este sentido,
el programa MIRL es un paso más en la transformación cultural en una
conurbación de más de 3.000.000 de habitantes, que trata de acoplarse a las
demandas del mundo contemporáneo. (El tiempo@,2005)
5.3.7.2 Corpaul
Corpaul es una entidad sin ánimo de lucro creada por el Hospital Universitario
San Vicente de Paúl en 1973, cuya actividad principal está encaminada al
manejo de los bienes del Hospital y a la consecución de otros recursos que
permitan atender sus permanentes y cuantiosas necesidades.
Para cumplir con el objetivo de impulsar la labor de beneficio social del Hospital
San Vicente de Paúl, la Corporación realiza actividades industriales,
comerciales y de servicio.
5.3.7.2.1 Gestión ambiental Corpaul
Nuestros servicios están encaminados a la protección del medio ambiente, y
nuestro compromiso a sensibilizar a la comunidad en temas medioambientales
a través del manejo integral de los residuos y de programas de capacitación en
el tema. (Corpaul@,2003).
80
Ilustración 13. Gestión ambiental Corpaul.
Archivo Corpaul, 2006.
81
6 SISTEMA DE RECOLECCIÓN PARA E.D.S Y SERVITECAS
Para las estaciones de servicio y servitecas el proceso de cambio de aceite en
los vehículos debe ser considerado primordial dentro del plan de manejo
ambiental, debido a que estos residuos peligrosos se generan en un gran
volumen, son altamente contaminantes y hacen que la estación de servicio
luzca en muchas ocasiones sucia y poco agradable para los clientes.
Se quiere realizar un proceso que cumpla con la labor de recoger, transportar y
eliminar impurezas que están mezcladas en el aceite usado que sale del
vehículo, todo este proceso será realizado dentro de la estación de servicio,
cumpliendo con normas de seguridad establecidas nacional e
internacionalmente.
Primero se explicará de qué maneras se puede realizar el proceso de
recuperación de estos residuos peligrosos, para así determinar que tipo de
proceso se escogerá para implementar dentro de estos lugares.
6.1 PROCESO DE RECUPERACIÓN
La mayoría de los aceites usados son regenerables, aunque en la práctica la
dificultad y el costo hacen inviable la regeneración de aceites usados con alto
contenido de aceites vegetales, aceites sintéticos, agua y sólidos. Un proceso
de recuperación consta de tres fases:
Pretratamiento o separación: Consiste en eliminar una parte importante de
los contaminantes del aceite usado, como son: el agua, los hidrocarburos
ligeros, los lodos, las partículas gruesas, etc. Cada proceso emplea un
método determinado o incluso una combinación de varios.
Regeneración: En esta fase se eliminan los aditivos, metales pesados y
fangos asfálticos. Éste punto es el paso principal de cada método, cada uno
82
de ellos obteniendo al final un aceite libre de contaminantes con una fuerte
coloración que lo hace inviable comercialmente, por esto es necesario
incluir una ultima etapa de acabado.
Acabado: Dependiendo del objetivo final del aceite dependerán los métodos
usados en esta etapa. (Estrucplan@, 2000)
La función principal del sistema de recolección de aceites residuales es realizar
un pretratamiento al aceite usado, de manera de que este llegue a las plantas
de recuperación un poco mas fácil de manejar. Teniendo en cuenta los pasos
mencionados para la recuperación del aceite usado en plantas especializadas,
se quiere proponer un proceso adecuado para el tratamiento de estos residuos
peligrosos dentro de los establecimientos que los generan. Este proceso
integra a la vez aspectos interesantes para la estación de servicio o serviteca
como los son por ejemplo: La total eliminación de regueros de aceite, la
limpieza dentro de la estación, la eficiencia en el procedimiento del cambio de
aceite y un adecuado lugar para el almacenamiento de estos residuos.
A continuación se realizará un estudio de diseño para así poder determinar que
flujos están involucrados en el sistema, tanto a la entrada como a la salida, y
así tener un supuesto de los resultados que se quiere obtener con este
proceso.
6.2 CAJA NEGRA
La caja negra se utiliza para abstraer la función principal que realiza un
sistema; esta se conecta al entorno por medio de entradas y salidas
permitiendo determinar que tipo de flujo estará involucrado en el proceso.
Como se ve en la ilustración 15, la función principal del proceso es separar o
extraer del aceite usado una serie de contaminantes, permitiendo que el aceite
llegue en un mejor estado a las plantas de recuperación, haciendo que la tarea
de regeneración sea más fácil, rápida y eficiente.
83
La caja negra posee entradas de materia, energía y de señal, las cuales son
afectadas directamente por la función principal del proceso generando así unas
salidas que mostraran los resultados esperados.
Materia
Energía
Señal
Elaboración propia
La materia principal que entra al proceso es el aceite usado, este entra con el
nombre de aceite usado A, este aceite usado A esta contaminado con
partículas gruesas, agua e hidrocarburos ligeros. Debido a la función principal
del proceso saldrá un aceite usado C el cual esta libre de todos estos
contaminantes (partículas gruesas, agua e hidrocarburos ligeros). A
continuación se muestran todos los flujos que entran y salen del sistema, estos
flujos serán explicados mas adelante cuando se expliquen los otros procesos
que están involucrados en la función principal.
Elaboración propia
Filtros con Aceite usado A
On / off Destilación
Aceite usado A
Ilustración 15. Caja negra del proceso de recuperación.
Ilustración 14. Representación de flujos para la caja negra.
Agua a 20°C
Energía Humana
On / off Transporte
Separar
Aceite usado C
Energía Pérdidas
Señal alarma destilación
Partículas gruesas
Energía Potencial
Energía Elec. Transporte
Energía Elec. Destilación
Filtro usado vacío
Hidrocarburos ligeros
+ agua
Señal alarma transporte
Agua a 30°C
84
6.3 ESTRUCTURA DE FUNCIONES PARCIALES
Las funciones parciales son aquellas que están involucradas dentro de la
función principal y hacen que esta cumpla los objetivos esperados.
El sistema comprende cuatro funciones parciales que son: Filtración,
transporte, destilación y almacenamiento, estas se desglosan en otras
funciones que las complementan y la unión de todas estas funciones da como
resultado la función principal.
6.3.1 Filtración
Es el tratamiento inicial que se le realiza al aceite usado. En este paso se
retiran los lodos y partículas gruesas. Este proceso se realiza en un tanque
pequeño el cual a su vez se utiliza como un almacenamiento inicial del aceite
usado. Este tanque también tiene la posibilidad de posicionar en una rejilla los
filtros de aceite usados que se retiran de los vehículos, permitiendo que
escurran todo el aceite usado que tienen en su interior. La materia principal que
entra a esta función parcial es aceite usado A, sale un aceite usado B, que es
un aceite libre de partículas gruesas, pero todavía contaminado con agua e
hidrocarburos ligeros.
Elaboración Propia
Ilustración 16. Caja negra, proceso filtración.
Energía Potencial
Aceite usado A
Filtrar
Aceite Usado B
Energía de pérdida
Partículas gruesas Filtros + Aceite Usado
Filtros vacíos
Energía Humana
85
6.3.2 Transporte
Este se realiza por medio de una línea de tubería y una bomba, esta impulsa el
aceite usado B desde el tanque de filtración hasta el tanque de calentamiento
del sistema de destilación.
Elaboración Propia
6.3.3 Destilación
Es un proceso químico que permite separar dos o más sustancias mezcladas
mediante la intervención del calor. El aceite usado B se calienta hasta alcanzar
el punto de ebullición de los hidrocarburos ligeros y el agua, permitiendo que
estos residuos salgan en forma de vapor hacia otro tanque en donde se
disminuirá la temperatura de estos para que vuelvan a su estado inicial líquido.
El aceite que es calentado y no se evapora, quedara almacenado en este
tanque, y será el aceite usado C, el cual esta libre de impurezas, agua e
hidrocarburos ligeros.
Ilustración 17. Caja negra, proceso transporte.
Energía eléctrica
Aceite usado B
Transportar
Aceite usado B
Transportado
Energía de pérdida
Señal on/off
sistema transporte Señal de Alarma
fin de transporte
86
Elaboración propia.
6.3.4 Almacenamiento
Es el último paso del sistema, en este se almacenan en tanques diferentes los
dos productos que surgen del proceso de destilación. El aceite usado C será
conducido a un tanque de 500 gal para ser almacenado y luego ser recogido
por las entidades autorizadas ya mencionadas. Mientras que el agua y los
hidrocarburos ligeros son conducidos a un tanque para allí ser almacenados
para luego ser recogidos.
Elaboración Propia.
Al unir cada una de estas funciones parciales, nos queda una estructura
funcional, la cual involucra cada uno de los procesos mencionados, pero
además se puede observar como cada proceso se une con el otro de acuerdo
Aceite usado B
Destilar
Agua + hidrocarburos ligeros
CalorSeñal on \ off sistema
de calentamiento Señal fin de calentamiento
Aceite usado C
Energía Eléctrica
Agua a 20°C
Agua a 30°C
Agua + hidrocarburos
ligeros Almacenados
Aceite usado C Almacenar
Aceite usado C
almacenado
Agua + hidrocarburos
ligeros
Ilustración 18. Caja negra, proceso destilación.
Ilustración 19. Caja negra, proceso de almacenamiento.
87
a la secuencia que este tiene. En la ilustración 20, se observa la unión de todos
estos procesos, para así formar la estructura del sistema de recolección.
88
Elaboración propia
Aceite Usado C
Hidrocarburos ligeros + Agua
Aceite Usado A
Aceite Usado B
Energía de Pérdidas
Filtrar
Aceite Usado B
Partículas Gruesas
Señal alarma transporte
FILTRAR
TRANSPORTAR
ALMACENAR
Ubicar
Filtrar
Energía humana
Transformar
Filtros + Aceite Usado A
Aceite Usado A
Almacenar
Transportar Energía Potencial
Permitir
Transportar
Filtros
Aceite Usado A
Aceite Usado B
Transportar
Encender / Apagar sistema transporte
Energía Eléctrica
Aceite Usado B transportado
Partículas Gruesas
Aceite Usado C
Energía Eléctrica
Encender / Apagar sistema de calentamiento
Energía Calorica
Almacenar Transportar Hidrocarburos ligeros + Agua
Hidrocarburos ligeros + Agua
Almacenar Aceite Usado C
ARTEFACTO
Ilustración 20. Estructura de funciones parciales, para el sistema de recolección.
89
Elaboración propia
Guaje
Sistema Filtración
Sistema Transporte
Sistema Destilación
Ilustración 21. Esquema general del sistema de recolección.
90
6.4 RELACIÓN HOMBRE - ARTEFACTO – AMBIENTE
El sistema de recolección de aceites residuales es un proceso semiautomático
ya que el hombre solo participa una vez en cada uno de los subprocesos que
están involucrados en todo el sistema (filtración, transporte, destilación,
almacenamiento). En el caso del sistema de filtración el hombre debe guiar el
aceite y posicionar filtros, mientras que en el sistema de transporte y destilación
solo debe encender y apagar los sistemas para su funcionamiento, y en el
almacenamiento solo debe abrir la válvula para que el fluido evacue el tanque.
Este proceso como se ha dicho servirá para evitar una contaminación en las
estaciones de servicio, además con este se garantiza que todo el aceite que se
extrae de los vehículos será manejado adecuadamente y no será eliminado en
ningún otro sitio inadecuado para estos residuos peligrosos.
Elaboración propia.
Posicionamiento
de filtros de aceite
Sistema de
almacenamiento
inicial Hombre
Sistema de
transporte
Sistema de
almacenamiento
momentáneo
Sistema de
destilación Sistema de
almacenamiento
residuo1
Sistema de
almacenamiento
residuo 2
Hombre
Hombre
Hombre
Ambiente
ARTEFACTO
Transporte del
aceite al tanque
de
almacenamiento
inicial
Ilustración 22. Relación artefacto-hombre-ambiente.
91
6.5 SISTEMA DE FILTRACIÓN
Como se explicó en la estructura de funciones parciales, el sistema de filtración
es el primer tratamiento que se le realiza al aceite usado y es aquí en donde se
le retiran los residuos sólidos y demás partículas extrañas que están mezcladas
con este residuo.
El tapón del cárter es retirado del vehículo y el aceite usado comienza a caer
por efecto de la fuerza de la gravedad en una tolva la cual esta conectada a la
caja de filtración por medio de un ducto metálico flexible que permite ser
posicionado debajo del cárter para así guiar el aceite desde el vehículo hacia la
caja de filtración, sin generar ningún reguero de aceite en el piso del guaje.
La caja de filtración consta de dos partes, una de estas es en donde cae el
aceite usado proveniente de los vehículos, la otra tiene la función de posicionar
9 filtros de aceite que se extraen del automotor permitiendo que estos escurran
todo su contenido y a su vez garantizando que todo este residuo peligroso
estará contenido en este recipiente.
Todo el aceite usado que llegue a la caja de filtración será sometido a un
proceso de filtrado de dos niveles. El nivel superior consta de un filtro de
mesh11 8, mientras que el nivel inferior posee un filtro de mesh 14, con estos
dos filtros se puede asegurar que el aceite almacenado en este sistema estará
libre de partículas sólidas.
Tanto el aceite que se extrae del vehículo, como el que se escurre de los filtros
se almacena en el fondo de la caja de filtración. Esta caja tiene una capacidad
de almacenamiento de 34 galones. Este volumen se alcanza cuando dentro de
la estación se realizan aproximadamente 34 cambios de aceite lo que
corresponde a dos días de alto trabajo.
11 Mesh: numero de agujeros por pulgada lineal.
92
La caja de filtración tiene posibilidad de movimiento a lo largo de todo el guaje,
por lo tanto es capaz de llegar a cualquier punto donde se ubique el vehículo.
Esta es guiada por unos rieles, los cuales están ubicados en una de las
paredes laterales del guaje.
La caja de filtración posee una salida en un extremo, la cual es un niple de 10
cm. de longitud y de 1 pulg. de diámetro, con una válvula en punta, la cual
permite al operario evacuar el fluido contenido en este recipiente. Este niple
también permite conexión con el sistema de transporte por medio de un acople
rápido.
6.5.1 Costos del sistema de filtración
Los costos de los elementos y del sistema de filtración en total se dan en la
tabla 12.
Tabla 12.Costos del sistema de filtración.
Costos del sistema de filtración
Ítem Artículo Cantidad Precio
unitario ($) Precio total ($)
Empresa Cotizante
1 Filtro nivel superior acero inox mesh 8
1 138.000 138.000 Elementos Javi y CIA. Ltda.
2 Filtro nivel inferior acero inox mesh 14
1 115.000 115.000 Elementos Javi y CIA. Ltda.
3 Lamina posicionadora de filtros de aceite
1 204.000 204.000 Corindustrial Ltda.
4 Tanque de filtración 1 505.000 505.000 Corindustrial Ltda.
5 Válvula de bola de 1 pulg. de diámetro
1 9.200 9.200 Casaval
6 Manguera Flexible (m) 2 24.000 48.000 Central de mangueras
Total 1.019.200 Elaboración propia.
93
Ilustración 23. Sistema de filtración.
Elaboración propia.
94
6.6 SISTEMA DE TRANSPORTE
La función principal de este sistema es llevar el aceite usado desde la caja de
filtración hasta el tanque de destilación. Para esto se necesita una bomba la
cual impulsa el fluido a través de la tubería.
El sistema de transporte consta de una línea de tubería, la cual conecta el
tanque de filtración y el tanque de destilación, además de una bomba la cual
impulsa el fluido a través de la tubería.
La tubería que se emplea en estos procesos debe ser de acero – carbón
(schedule 40). Tanto la línea de succión como la de descarga tienen un
diámetro de 1 pulg. Se selecciono esta tubería con estas especificaciones
debido a que permite buena cantidad de flujo y además es pequeña, por lo
tanto no va a ocupar mucho espacio en la estación.
6.6.1 Selección de la bomba
A continuación se determinará que tipo de bomba y accesorios estarán
involucrados dentro del sistema de transporte. Este sistema consta de dos
partes:
Línea de succión: es la tubería que va desde la caja de filtración hasta la
bomba.
Línea de descarga: es la tubería que va desde la bomba hasta el sistema de
destilación.
95
Ilustración 24. Sistema de transporte.
Elaboración propia
Datos:
Tubería.
Se usara tubería de 1 pulg. de diámetro para la línea de succión y de descarga:
2410*574.5
00338.0
0266.0int
05334.0
mA
mt
m
mext
Propiedades del fluido.
El fluido de trabajo es un aceite usado (medio) con las siguientes
características:
2
Guaje 0.8 m
4.8 m
1.2 m
1
96
23
3
3
/*10*99.2
/852
/36.8
852.0
msN
mkg
mkN
Sg
Caudal
Se espera que el tanque de filtración, el cual tiene una capacidad de 34 gal
aproximadamente sea capaz de vaciarse en 4.25 min., por lo tanto:
smQ
galQ
/0005.0
min/8
3
A continuación se utiliza la ecuación de Bernoulli para determinar las perdidas
del sistema y el tipo de bomba a utilizar.
Ecuación 1. Bernoulli.
g
vZ
PhLhA
g
vZ
P
22
2
22
2
2
11
1
Para eliminar variables de la ecuación se tienen como referencia los puntos 1 y
2 de la ilustración 23, la presión y la velocidad en estos puntos es igual a cero,
por lo tanto la ecuación queda reducida así:
Ecuación 2. Ecuación del sistema actual.
hLZZhA 12
Ecuación 3. Perdida total de energía, generada por los accesorios y tubería.
54321 hhhhhhL
Donde:
hA= Cabeza total de la bomba
12 ZZ = Diferencia de alturas en los puntos 1 y 2
hL = Perdida de energía total por unidad de peso del fluido que fluye.
1h = Perdida en la entrada.
97
2h = Perdidas por fricción en la línea.
3h = Perdidas de energía en las válvulas.
4h = Perdidas de energía en los codos.
5h = Perdidas en la salida.
Velocidad de succión y descarga
Las velocidades de succión y descarga son iguales ya que la tubería de todo el
sistema tiene el mismo diámetro, por lo tanto:
Ecuación 4. Caudal.
A
Qv
24
3
10*574.5
/0005.0
m
smv
smv /897.0
Con la velocidad obtenida se procede a calcular la cabeza de velocidad del
sistema y el número de Reynolds el cual indica si el flujo de aceite usado es
laminar o turbulento.
mg
v041.0
2
2
Número de Reynolds (adimensional)
Ecuación 5. Número de Reynolds. int**v
NR
6799
10*99.2
852*0266.0*897.03
R
R
N
N
98
RN > 4000: flujo turbulento12
Con el número de Reynolds y la rugosidad relativa se procede a hallar en el
diagrama de moody13 el factor de fricción ( f ) para flujo turbulento.
Rugosidad del conducto para acero comercial
510*6.4 m14
Rugosidad relativa
260.578int
10*6.4
0266.0int5m
m
Factor de fricción
037.0f
6.6.1.1 Pérdidas en el sistema
En esta parte se determinan las pérdidas que se generan dentro de todo el
sistema de transporte.
1h Pérdida en la entrada
Ecuación 6. Pérdida en la entrada.
g
vkh2
12
La entrada de la tubería al tanque de almacenamiento inicial es de borde
cuadrado por lo tanto el coeficiente de resistencia de entrada ( k ) es de 0.515
12 MOTT, Robert L. Mecánica de fluidos aplicada. México: Prentice Hall, 1996. p 241 13 Ibid., p 241 14 Ibid., p 240 15 Ibid., p 280.
99
mh
mh
g
vkh
k
0205.01
041.0*5.01
21
5.0
2
2h Pérdidas por fricción en la línea
Ecuación 7. Pérdida por fricción en la tubería.
g
vlfh
2int2
2
Todas las estaciones de servicio y servitecas poseen instalaciones distintas por
lo tanto algunas necesitaran mas tubería que otras, para objeto de cálculo se
tomará una longitud total de tubería de 25 m.
mh
mm
mh
g
vlfh
ml
425.12
041.0*0266.0
25*037.02
2int2
25
2
3h = Pérdidas de energía en las válvulas.
Ecuación 8. Pérdida de energía en las válvulas.
g
v
D
Lfh e
2**3
2
Todas las válvulas que tiene el sistema son válvulas de bola completamente
abiertas. La resistencia de esta válvula expresada como longitud equivalente
en diámetros del conducto DLe es igual a 34016.
16 Ibid., p 283
100
g
v
D
Lfh
D
L
e
e
2**3
340
2
mh
h
515.03
041.0*340*037.03
4h = Pérdidas de energía en los codos.
Ecuación 9. Pérdida de energía en los codos.
g
v
D
Lfh e
2**24
2
La resistencia del codo estándar a 90º expresada como longitud equivalente en
diámetros del conducto DLe es igual a 3017.
mh
h
g
v
D
Lfh
D
L
e
e
091.04
041.0*30*037.0*24
2**24
30
2
5h = Pérdidas en la salida.
Ecuación 10. Pérdida en la salida.
g
vkh2
52
La salida de la tubería al tanque de destilación es de borde cuadrado por lo
tanto tiene un coeficiente de resistencia ( k ) de 0.5.
17 Ibid., p 283
101
mh
h
g
vkh
k
0205.05
041.0*5.05
25
5.0
2
Accesorios:
En la tabla 13 se muestran todos los accesorios que están involucrados en el
sistema de transporte.
Tabla 13. Accesorios del sistema de transporte.
Accesorios Cantidad
Codo a 90º en acero-carbón de 1pulg. de diámetro 12
Válvulas de bola de 1 pulg. de diámetro 4
Universales en acero-carbón de 1pulg. de diámetro 4
Cheque de 1pulg. de diámetro 1 Elaboración propia.
Reemplazando los valores de cada una de las perdidas en la ecuación 3, se
procede a hallar la perdida de energía total por unidad de peso del fluido que
fluye (hL ).
mhL
hL
hhhhhhL
618.4
0205.0)091.0*12()515.0*4(425.10205.0
5463221
Teniendo las alturas Z1, Z2, y el valor de hL se procede a reemplazar estos
valores en la ecuación 2, para así determinar la cabeza total de la bomba (hA ).
mhA
hA
hLZZhA
418.11
618.48.6
12
102
Ahora ya se puede calcular la potencia que tendrá la bomba que se necesita
dentro del sistema para impulsar el aceite usado desde la caja de filtración
hasta el tanque de destilación.
Ecuación 11. Potencia de la bomba.
e
QhApot
**
e = Eficiencia de la bomba
hppot
wpot
pot
1.0
54.79
6.0
0005.0*)10*36.8(*418.11 3
Se necesita una potencia de 0.1hp para succionar e impulsar el fluido a través
de toda la línea de tubería.
La bomba a utilizar será una bomba de piñones marca ASA la cual puede dar
un caudal de 8 galones por minuto a una presión máxima de 70 libras, esta
bomba viene con el motor incorporado el cual funciona a 1750 rpm y tiene una
potencia máxima de 1hp. Este tipo de bomba es especializada para trabajar
con este tipo de fluidos, los cuales poseen propiedades específicas ya
mencionadas.
Dentro del sistema de filtración existe un sensor de nivel, el cual se activa
cuando el nivel del tanque es bajo (1 gal), emitiendo una señal que desactiva
un contactor el cual desenergiza el sistema apagando el motor de la bomba e
interrumpiendo así el proceso de bombeado.
6.6.2 Costo del sistema de transporte
Los costos de los elementos y del sistema de transporte en total se dan en la
tabla 14.
103
Tabla 14. Costos del sistema de transporte.
Costos del sistema de transporte
Ítem Artículo CantidadPrecio
unitario ($)Precio ($)
Empresa Cotizante
1 Tubería en acero - carbón sch. 40 de 1 pulg. de diámetro
25 14.700 367.500 Casaval
2 Codos a 90º en acero - carbón sch. 40 para roscar de 1pulg. de diámetro
12 1.092 13.104 Casaval
3 Válvulas de bola de 1 pulg. de diámetro
4 9.200 36.800 Casaval
4 Universales en acero – carbón de 1 pulg. de diámetro
3 3.800 15.200 Casaval
5 Cheque de 1 pulg. de diámetro 1 31.500 31.500 Casaval
6 Bomba ASA para un caudal de 10 lt/min y una potencia de 1 hp
1 950.000 950.000 TecniBombas
7 Sensor de nivel 1 250.000 250.000 Coldecom
Total 1.670.104 Elaboración propia.
6.7 ESTRUCTURA DEL SISTEMA
El sistema de destilación y el tanque de almacenamiento final serán
soportados por la misma estructura, esta debe garantizar seguridad y
estabilidad al sistema ya que si esta fallase podría ser de gravedad para la
estación.
El diseño de la estructura presenta dos partes, la primera parte soporta el
sistema de destilación, mientras que la segunda se encarga de soportar el peso
que ejerce el tanque de almacenamiento y el peso del sistema de destilación.
104
6.7.1 Selección de la estructura:
Elaboración propia.
Pesos involucrados en la estructura.
W1 equivale al peso total del tanque de almacenamiento final cuando se
encuentra totalmente lleno, (500 Gal)
W1 = 18116.08 N
W2 equivale al peso total del sistema de destilación incluyendo el fluido de
trabajo.
W2 = 1677.48 N
Las barras de la parte inferior de la estructura AB, BC, CD, CA soportan el peso
W total, este se distribuye equitativamente sobre estas cuatro barras
generando una carga distribuida.
Ilustración 25. Diagrama de la Estructura.
W1
W2
A B
CD
F
I
H
G
J K
LM
2.4 m
1.8 m
3.5 m
105
W total = W1 + W2
W total = 19793 N
A continuación se determinaran las cargas que fluyen por el sistema en reposo
y así certificar que el perfil y el material seleccionado son los adecuados para la
construcción de la estructura. Para realizar este cálculo se hace un análisis
estático de los elementos que posee la estructura.
Reacciones en A ejercidas por los elementos AB y AD:
Elemento AB.
Sobre el elemento AB se genera una carga puntual (Wp) y una carga
distribuida por metro (Wd)
Wp = 5593.67 N
Wd = 2151.41 N/m
Diagrama de cuerpo libre:
En la ilustración 26, se muestran todas las cargas que se ejercen sobre el
elemento AB, además se muestran las reacciones que actúan sobre los apoyos
A y B.
Elaboración propia
Ilustración 26. Diagrama de cuerpo libre, elemento A-B.
RBX
RAY1
RAX
RBY1
Wd = 2151.41 N/m
1.3 m
2.6
Wp = 5593.67 N
106
NRAy
RByRAy
Fy
RBxRAx
Fx
NRBy
RBy
mAy
83.27961
067.559311
0
0
0
83.27961
03.1*67.55936.2*1
0
Elemento AD.
Sobre el elemento AD se genera una carga puntual (Wp) y una carga
distribuida por metro (Wd)
Wp = 4302.83 N
Wd = 2151.41 N/m
Diagrama de cuerpo libre:
En la ilustración 27 se muestran todas las cargas que se ejercen sobre el
elemento AD, además se muestran las reacciones que actúan sobre los apoyos
A y D.
Elaboración propia
RDX
Wp = 4302.83 N
RAY2
RAX
RDY1
Wd = 2151.41 N/m
1 m
2 m
Ilustración 27. Diagrama de cuerpo libre, elemento A-D.
107
NRAy
RDyRAy
Fy
RDxRAx
Fx
NRDy
RDy
my
42.21512
083.430212
0
0
0
42.21511
01*83.43022*1
0
Sobre el punto A actúan dos reacciones que se generan debido a las cargas
distribuidas mostradas anteriormente, por lo tanto en A se genera una reacción
total (RAy ).
NRAy
RAy
RAyRAyRAy
25.4948
42.215183.2796
21
Las reacciones en los puntos B, C y D son iguales a la reacción calculada en el
punto A.
Reacciones en F ejercida por los elementos FG y FI:
Las barras de la parte superior de la estructura FG, GH, HI, FI soportan el peso
W2, este se distribuye equitativamente sobre estas cuatro barras generando
una carga distribuida.
Elemento FG
Sobre el elemento FG se genera una carga puntual (Wp) y una carga
distribuida por metro (Wd)
Wp = 474.07 N
Wd = 182.33 N/m
108
Diagrama de cuerpo libre:
En la ilustración 28 se muestran todas las cargas que se ejercen sobre el
elemento FG, además se muestran las reacciones que actúan sobre los apoyos
F y G.
Fuente Elaboración propia.
NRFy
RGyRFy
Fy
RGxRFx
Fx
NRGy
RGy
my
04.2371
007.47411
0
0
0
04.2371
03.1*07.4746.2*1
0
Elemento FI
Sobre el elemento FI se genera una carga puntual (Wp) y una carga distribuida
por metro (Wd)
RFY1
RFX RGX
RGY1
Wd = 182.33 N/m
Wp = 474.07N
1.3 m
2.6 m
Ilustración 28. Diagrama de cuerpo libre, elemento F-G.
109
Wp = 364.66 N
Wd = 182.33 N/m
Diagrama de cuerpo libre:
En la ilustración 29, se muestran todas las cargas que se ejercen sobre el
elemento FI, además se muestran las reacciones que actúan sobre los apoyos
F e I.
Elaboración propia.
NRFy
RIyRFy
Fy
RIxRFx
Fx
NRIy
RIy
mF
33.1822
066.36412
0
0
0
33.1821
01*66.3642*1
0
RIX
RFY2
RFX
RIY1
Wd = 182.33 N/m
Wp = 364.66 N
1 m
2 m
Ilustración 29. Diagrama de cuerpo libre, elemento F-I.
110
Sobre el punto F actúan dos reacciones que se generan debido a las cargas
distribuidas mostradas anteriormente, por lo tanto en F se genera una reacción
total (RFy ).
NRFy
RFy
RFyRFyRFy
37.419
33.18204.237
21
Las reacciones en los puntos G, H e I son iguales a la reacción calculada en el
punto F.
6.7.2 Análisis de columnas
Las barras verticales se analizaran como columnas teniendo en cuenta las
cargas que se generan en los puntos de unión. Con las reacciones
determinadas en estos puntos, se procede a analizar cuanto es la carga
máxima capaz de soportar cada columna teniendo en cuenta el perfil y el
material seleccionado, para luego comparar si es capaz de resistir la carga
determinada.
111
6.7.2.1 Análisis de columna A-J
La columna AJ soporta una reacción en A de 4948.25 N
Elaboración propia.
El perfil a usar es perfil cuadrado de 2” de longitud y de 1/8” de espesor, para el
cálculo se usa el sistema métrico, por lo tanto:
2 pulg. = 0.0508 m
1/8 pulg. = 0.00375 m
Datos:
Área de la sección transversal (A) = 0.00070575 m2
Momento de Inercia (I) = 2.62048 E -7 m4
Longitud de columna (L) = 3.5 m
Módulo de elasticidad (E) = 200 E 9 Pa
Relación de Esbeltez
Se procede a hallar el radio de giro para encontrar la relación de esbeltez (Le/r)
con la que se determina si la columna es corta o larga.
Ilustración 30. Columna A-J.
1/8” 2”
2”
Perfil de la columna
A
J
3.5 m
RAy
112
Ecuación 12. Radio de giro.
A
Ir
mEr
Er
29268.1
00070575.0
762048.2
La longitud equivalente (Le) para una columna doblemente empotrada es
0.5L18, por lo tanto:
75.1
5.3*5.0
5.0
Le
Le
LLe
Relación de Esbeltez
8981.90
29268.1
75.1
r
Le
Er
Le
La relación de esbeltez es mayor a 8919, por lo tanto la columna se considera
larga con un factor de seguridad (FS) de 1.92
Se procede a calcular el esfuerzo admisible que puede soportar la columna AJ
Ecuación 13. Esfuerzo admisible para columna larga.
2
2
r
LFS
Eadm
18 FERDINAND, Beer y RUSSELL, Jhonston. Mecánica de materiales. Bogota: Mc Graw Hill,
2001. p 638
19 Ibid., p 629-682
113
Pa
E
E
adm
adm
78.31157867
29268.1
5.392.1
92002
2
A continuación se determina cual es la carga máxima que puede soportar la
columna AJ justo antes de pandearse.
Ecuación 14. Carga máxima.
AP adm *max
NP
P
665.21989max
00070575.0*78.31157867max
La carga máxima que resiste la columna AJ es de 21989.66 N y la carga a la
que esta sometida es de 4948.25 N, por lo tanto resiste perfectamente, sin
pandearse por la carga aplicada.
La carga máxima que soporta la columna AJ es igual para las columnas BK, CL
y DM.
114
6.7.2.2 Análisis de columna F-A
La columna FA soporta una reacción en F de 419.37 N
Elaboración propia.
Datos:
Área de la sección transversal (A) = 0.00070575 m2
Momento de Inercia (I) = 2.62048 E -7 m4
Longitud de columna (L) = 3.5 m
Módulo de elasticidad (E) = 200 E 9 Pa
Esfuerzo de fluencia ( y ) = 250 E 6
Radio de giro (r) = 1.9268 E - 2
Relación de Esbeltez:
Se procede la relación de esbeltez (Le/r) con la que se determina si la columna
es corta o larga.
1/8” 2”
2”
Perfil de la columna
F
A
2 m
RFy
Ilustración 31. Columna F-A.
115
La longitud equivalente (Le) para una columna doblemente empotrada es
0.5L20, por lo tanto:
1
2*5.0
5.0
Le
Le
LLe
Relación de Esbeltez
899.51
29268.1
1
r
Le
Er
Le
La relación de esbeltez es menor a 8921, por lo tanto la columna se considera
corta. Para determinar el adm y el Pmax que puede soportar la columna,
primero se debe calcular las constantes K y Cc, las cuales son indispensables
para llegar a la decisión de si la columna servirá para el sistema propuesto.
Cálculo del factor de seguridad para una columna corta
Ecuación 15. Factor de seguridad.
3
8
1
8
3
3
5KKFS
Donde:
Ecuación 16. Constante K.
Cc
r
Le
K
20 Ibid., p 638 21 Ibid., p 629-682
116
Ecuación 17. Constante Cc.
y
ECc
22
6250
9200*2 2
E
ECc
126Cc
412.0
126
29268.1
1
K
EK
Cc
r
Le
K
Ahora teniendo el dato de la constante K se procede a determinar el factor de
seguridad.
8124.1
412.08
1412.0
8
3
3
5 3
FS
FS
Ya teniendo el factor de seguridad, se procede a calcular el esfuerzo admisible
que puede soportar la columna FA.
Ecuación 18. Esfuerzo admisible para columna corta
2
2
11 K
FS
y
adm
Pa
E
adm
adm
89.126259381
412.02
11
8124.1
6250 2
A continuación se determina cual es la carga máxima que puede soportar la
columna FA justo antes de pandearse.
117
NRFy
NP
P
AP adm
37.419
559.89107max
00070575.0*89.126259381max
*max
La carga máxima que resiste la columna FA es de 89107.559 N y la carga a la
que esta sometida es de 419.37 N, por lo tanto resiste perfectamente, sin
pandearse por la carga aplicada.
La carga máxima que soporta la columna FA es igual para las columnas GB,
HC e ID.
Según todo lo anterior se puede decir que la estructura que se planeo
inicialmente para soportar todos los elementos mencionados tendrá la
capacidad de mantenerse erguida sin ningún problema.
6.7.3 Costos de la estructura
Los costos de la estructura del sistema se dan en la tabla 15.
Tabla 15. Costos de la estructura.
Costos Estructura
Ítem Articulo Cantidadprecio
unitario ($) Precio ($) Empresa Cotizante
1 Estructura en tubería cuadrada de 2 pulg.
1 535.025 535.025 Corindustrial Ltda.
Total 535.025 Elaboración propia
118
Ilustración 32. Esquema general de la estructura.
Elaboración propia.
119
6.8 SISTEMA DE DESTILACIÓN
La destilación es un proceso químico en el cual se separan dos o más
sustancias que están mezcladas entre sí. Este proceso requiere
primordialmente del efecto del calor, ya que es este el encargado de romper los
enlaces químicos que se han formado entre las sustancias involucradas.
Debido a este uno de los componentes de la mezcla alcanza su punto de
ebullición, esta sustancia ya en estado gaseoso es conducida a un
condensador, en el cual vuelve a su estado líquido.
Como se dijo anteriormente el fluido al que se le va a realizar este proceso
químico es aceite usado, y esta compuesto por: Agua, hidrocarburos ligeros y
aditivos. En el proceso de destilación se quiere separar del aceite usado, el
agua y los hidrocarburos ligeros (mezcla), ya que estos son los que se
encuentran en mayor cantidad y los cuales se extraen mas fácil, pues los
aditivos necesitan de otros procesos químicos que involucran temperaturas
muy altas, las cuales podrían ser un peligro para trabajar dentro de una
estación de servicio.
El punto de ebullición del agua se encuentra a 100°C, mientras que para los
hidrocarburos ligeros esta temperatura alcanza los 120°C.
En el proceso de destilación se quiere calentar el aceite usado hasta una
temperatura máxima de 120°C y así garantizar que el agua y los hidrocarburos
ligeros se evaporarán sin ningún problema. Para este proceso se utiliza un
tanque especial el cual tiene una capacidad de 34 gal para realizar el proceso
de destilación. Este tanque posee tres resistencias sumergibles de 2 kv cada
una, ubicadas en la parte inferior del tanque a una altura de 5cm del fondo de
este, las cuales se encargan de calentar el fluido hasta que llegue a la
temperatura establecida.
Para asegurar que todo el fluido se caliente y mantenga esta temperatura
estable, el tanque posee un sensor de temperatura ubicado en la parte superior
120
del recipiente, con el propósito de que regule la temperatura que posee el
fluido. Así por ejemplo, si el líquido llega a su temperatura máxima, el sensor
envía una señal para que las resistencias se apaguen y se impida que se
aumente la temperatura del fluido por encima de 120°C. Por el contrario si la
temperatura del fluido baja por debajo de 118°C el sensor envía una señal para
que las resistencia se enciendan y vuelvan a llevar el fluido a la temperatura de
120°C, este proceso de prender y apagar las resistencias durara por lo menos
15 minutos, para garantizar que el agua y los hidrocarburos ligeros salgan del
aceite usado.
Los vapores de agua e hidrocarburos ligeros, pasaran a un intercambiador de
calor el cual realizará el trabajo de volver al estado líquido estos dos vapores,
al final de este proceso quedara un residuo líquido que es la mezcla de estas
dos sustancias. Esta mezcla de hidrocarburos ligeros y agua es conducida en
forma liquida hacia un recipiente en el cual se almacenaran temporalmente. Allí
se dejan por un periodo de un día, para que ocurra una decantación de los dos
fluidos, después de este periodo de tiempo se puede retirar el agua para ser
botada al alcantarillado, mientras que los hidrocarburos ligeros se llevan a una
planta especializada para ser quemados.
Luego del proceso de destilación las resistencias se apagan permitiendo que el
aceite usado se enfríe por un tiempo de 30 minutos, para luego ser conducido
al tanque de almacenamiento final.
6.8.1 Selección del intercambiador de calor.
Un intercambiador de calor es un equipo que tiene la capacidad como su
nombre lo dice, de intercambiar calor entre dos fluidos que están a diferentes
temperaturas y separados por una pared sólida22.
22 INCROPERA, Frank y DEWITT, David. Fundamentos de transferencia de calor. México:
Prentice Hall, 1999. p 582.
121
Existen varias configuraciones para diseñar y construir este tipo de equipos, la
adecuada selección de un equipo como este depende primordialmente de las
condiciones iniciales que se tienen, y de las condiciones finales a las que se
quiere llegar.
Para este caso, como se explicó anteriormente, se quiere pasar de un estado
gaseoso a un estado líquido una mezcla compuesta por agua e hidrocarburos
ligeros, esta mezcla cuando sale en forma de vapor está a una temperatura de
120°C, lo que se quiere es hacer que esta temperatura baje hasta 25°C, y así
asegurar que la mezcla vuelva a su estado liquido inicial.
A continuación se plantean los cálculos a seguir para el diseño y la adecuada
selección del equipo.
Fuente: Elaboración propia.
De acuerdo a las condiciones iniciales que se tienen, se requiere un
intercambiador de calor de tubos y coraza, el fluido utilizado para condensar la
mezcla será agua, ya que es el elemento mas adecuado para lograr la
temperatura final que necesita la mezcla para condensarse. Este fluido es
Te M Ts M
Te agua Ts agua
Torre de enfriamiento
Q
Ilustración 33. Esquema del Intercambiador de calor.
122
reutilizado y será enfriado por medio de una torre de enfriamiento la cual estará
ubicada en un lugar abierto que permita el buen funcionamiento del equipo.
Más adelante se plantea el tipo de torre de enfriamiento a utilizar.
Datos:
Para un volumen de 34 gal de aceite usado se tiene un masa aproximada
de ( Tm ) = 120 Kg.
La mezcla se compone de 15% agua y 3% de hidrocarburos ligeros, por lo
tanto el porcentaje total de mezcla contenido en aceite usado es de 18%.
Masa de mezcla ( mm ) = 21.6 Kg.
Temperatura entrada mezcla (Te M) = 120 ºC.
Temperatura salida mezcla (Ts M) = 25 ºC.
Temperatura entrada agua (Te agua) = 20 ºC.
Temperatura salida agua (Ts agua) = 30 ºC.
Tiempo de destilación ( dt ) = 900 seg.
Calor específico del agua. Cpagua = 4.18 Kj/kg*K23
Coeficiente global de transferencia de calor para el agua que fluye por los
tubos, U = 2000 W/m2*K24.
Nota: El Coeficiente global de transferencia de calor para el agua que fluye por
los tubos se supone de una manera conservadora para este tipo de
configuración y situación, con este supuesto se garantiza que el equipo a
diseñar tendrá una capacidad mayor de la requerida para realizar el trabajo de
condensación.
A continuación se procede a calcular el flujo de masa por unidad de tiempo de
la mezcla ( mm ):
23 Ibid., p846 24 Ibid., p586
123
Ecuación 19. Flujo másico.
d
mm
t
mm
skgm
m
m
m
/024.0
900
6.21
Teniendo en cuenta los porcentajes que se tienen de la mezcla, se puede decir
que:
skgm OH /020.02 , flujo másico del agua.
skgmHL /004.0 , flujo másico de los hidrocarburos ligeros.
Ahora teniendo los valores de los flujos másicos de cada componente de la
mezcla, se procede a determinar la transferencia de calor Q que ocurre dentro
del intercambiador, además este dato servirá para determinar el tipo de torre de
enfriamiento a utilizar.
Ecuación 20. Transferencia de Calor.
)( .. smemm hhmQ
De donde:
emh . = entalpía de la mezcla a la entrada del equipo.
smh . = entalpía de la mezcla a la salida del equipo.
Para determinar las entalpías se procede a utilizar las siguientes ecuaciones:
Ecuación 21. Entalpías de la mezcla a la salida y entrada del sistema.
m
sHLHL
m
sOHOH
sm
m
eHLHL
m
eOHOH
em
m
hm
m
hmh
m
hm
m
hmh
..22
.
..22
.
124
Teniendo en cuenta las temperaturas de entrada y salida, además de la presión
atmosférica (1 atmósfera), se procede a obtener los siguientes valores:
Tabla 16. Entalpía para las sustancias de la mezcla.
Entalpía Agua
(Kj / Kg) Entalpía Hidrocarburos
ligeros (Kj / Kg)
Entrada (120°C) 2700 1100
Salida (25°C) 104,5 542 PERRY, Robert H. Manual del ingeniero químico. Mexico: Mc Graw Hill, 1999. p261.
Reemplazando estos valores en la ecuación 21, se obtiene:
kgkjh
h
em
em
/33.2433
024.0
1100004.0
024.0
2700020.0
.
.
kgkjh
h
sm
sm
/42.177
024.0
542004.0
024.0
5.104020.0
.
.
Después de tener los datos de las entalpías, se procede a determinar la
transferencia de calor del sistema utilizando la ecuación 20:
kwQ
Q
14.54
)42.17733.2433(024.0
Con este valor se procede a determinar las toneladas de refrigeración que
necesita la torre de enfriamiento.
1 TonR = 3.517 kw, por lo tanto:
125
TonRQ
kw
TonRkwQ
4.15
517.3
114.54
A continuación se determina el flujo másico del agua que entra a condensar la
mezcla ( aguam ), por lo tanto:
Ecuación 22. Transferencia de calor para fluidos sin cambios de fase.
)( aguaaguaagua TCpmQ
Despejando aguam se tiene que:
skgm
m
TCp
Qm
agua
agua
aguaagua
agua
/3.1
203018.4
14.54
)(
El sistema necesita una torre de enfriamiento de 15.4 toneladas de
refrigeración para así asegurar que el agua volverá a sus 20°C iniciales a los
cuales debe de estar al entrar en el sistema, y manejar un flujo de agua de 1.3
Kg/s. Comercialmente se consigue una torre de enfriamiento de 16 toneladas,
por lo tanto esta será la seleccionada.
Por ultimo se entra a determinar el área de transferencia ( TA ) de calor
necesaria para que ocurra la condensación, utilizando la siguiente ecuación:
Ecuación 23. Transferencia de calor.
)( LNT TFUAQ
Despejando el área de transferencia, se tiene:
)( LN
TTFU
QA
126
Donde:
F = Factor de corrección para un intercambiador de calor de un solo paso en
flujo cruzado para ambos fluidos no mezclados.
LNT = Diferencia de temperatura media logarítmica.
Para determinar el factor de corrección se utilizan las siguientes ecuaciones:
Ecuación 24. Factor de corrección R.
aguaagua TeTs
TsMTeMR
Ecuación 25. Factor de corrección P.
agua
aguaagua
TeTeM
TeTsP
Reemplazando los valores en las ecuaciones 24 y 25 obtenemos:
5.9
2030
25120
R
R
1.0
20120
2030
P
P
Con los valores R y P se obtiene el valor del factor de corrección para un
intercambiador de calor de un solo paso en flujo cruzado para ambos fluidos no
mezclados (F)25.
96.0F (Adimensional)
25Ibid., p593
127
Para determinar la temperatura media logarítmica se procede a:
Ecuación 26. Diferencia de temperatura media logarítmica.
Ts
TeLn
TsTeTLN
Donde:
Te= Diferencia de temperaturas a la entrada del sistema.
Ts = Diferencia de temperaturas a la salida del sistema.
CT
Ln
T
LN
LN
4.29
5
90
590
Reemplazando los valores anteriores en la ecuación 23, se tiene:
295.0
4.29296.0
14.54
mA
A
T
T
Con el valor del área de transferencia de calor se procede a determinar la
longitud total de tubería (LT) necesaria dentro del equipo.
Para construir el intercambiador se selecciona tubería en acero-carbón sch 40
de ½ pulg. debido a que esta es comercial y es la más común para este tipo de
equipos, con un diámetro exterior ( ext ) de 0.0213 m
Ecuación 27. Área de la sección de transferencia de calor.
TLextA )(
)( ext
AL TT
128
mL
L
T
T
2.14
0213.0
95.0
Se necesitan 14.2 m. de tubería para cumplir con la condensación de la
mezcla. Para efecto de construcción este tubo se dividirá en 10 partes de 1.42
m. de largo y su configuración será como se ve en la ilustración 34.
Elaboración propia.
De acuerdo a los resultados obtenidos el intercambiador de calor necesario
para el sistema es de tubos y coraza. Por los tubos fluye agua a 20 °C, y por la
coraza fluye la mezcla (agua + hidrocarburos ligeros).
6.8.2 Costos del sistema de destilación.
Los costos de los elementos y del sistema de destilación en total se pueden
observar en la tabla 17.
Ilustración 34. Configuración del equipo.
0.127 m
0.0254 m
Entrada mezcla
Salida mezcla
Salida agua
Entrada Agua
1.6 m
129
Tabla 17. Costos del sistema de destilación.
Costos del sistema de destilación
Ítem Artículo Cantidadprecio
unitario ($) Precio ($) Empresa Cotizante
1 Tanque de calentamiento 1 670.000 670.000 Corindustrial Ltda.
2 Resistencia sumergible de 2 kv 3 250.000 750.000 Resistencias Amoga Ltda.
3 Sensor de temperatura y SD-16 multientrada
1 600.000 600.000 Coldecom
4 Tubería en acero - carbón sch 40 de 2 pulg. de diámetro (m)
2 39.000 78.000 Casaval
5 Codos a 90º acero - carbón sch 40 soldar de 2 pulg. de diámetro
2 5.500 5.500 Casaval
7 Intercambiador de calor de tubos y coraza
1 680.000 680.000 Corindustrial Ltda
8 Torre de enfriamiento de 16 toneladas de refrigeración
1 2.500.000 2.500.00 Edospina
Total 5.283.500 Elaboración propia
130
Ilustración 35. Sistema de destilación.
Elaboración Propia
131
6.9 SISTEMA DE ALMACENAMIENTO El almacenamiento final se realizará en un tanque construido en lamina de
acero de aproximadamente 500 gal de capacidad, ubicado 3.5 m. sobre el nivel
del piso, esta altura es con la intención de hacer mas fácil y económico el
proceso de vaciado del tanque, ya que en el momento de que un carro tanque
llegue por el desperdicio este pueda evacuarse por gravedad y no halla
necesidad de realizar bombeo.
Al nivel del piso, alrededor de la estructura se debe construir un dique de
seguridad por si el tanque de almacenamiento presenta fugas, el aceite
residual derramado se almacene al interior del dique, evitando así
contaminación en la estación de servicio.
6.9.1 Costos del sistema de almacenamiento
Loa costos de los elementos y del sistema de almacenamiento en total se
pueden ver en la tabla 18.
Tabla 18. Costos sistema de almacenamiento.
Costos del sistema de almacenamiento
Ítem Artículo Cantidad precio
unitario ($) Precio ($) Empresa Cotizante
1 Tanque de Almacenamiento 1 1.652.000 1.652.000 Corindustrial Ltda.
1 Válvula de bola de 1 pulg. de diámetro
1 9.200 9.200 Casaval
Total 1.661.200 Elaboración propia.
Después de determinar y seleccionar todos los accesorios que conforman el
sistema de recolección, se pueden estimar los costos totales que tiene la
configuración final del sistema. En la tabla 19 están desglosados los costos de
cada sistema y el costo total de todo el conjunto.
132
Tabla 19. Costos totales del sistema de recolección.
Ítem Artículo Cantidad Precio ($)
1 Sistema de Filtración 1 1.019.200
2 sistema de Transporte 1 1.670.104
3 Estructura 1 535.025
4 Sistema de Destilación 1 5.283.500
5 Sistema de Almacenamiento 1 1.661.200
Total 10.169.029 Elaboración propia.
En la ilustración 36 se puede observar en conjunto el sistema de destilación y
de almacenamiento, posicionados en la estructura.
133
Ilustración 36. Ensamble sistemas de destilación y almacenamiento
Elaboración propia
134
Teniendo listo el sistema de recolección para aceites residuales, se puede decir
que este sistema tiene la posibilidad de formar dos tipos de configuraciones, las
cuales son:
Sistema de recolección con los cuatro procesos mencionados que son:
Filtración, Transporte, Destilación y Almacenamiento.
Sistema de recolección solo con tres procesos que son: Filtración,
Transporte y Almacenamiento.
Esta nueva configuración que se esta definiendo se debe a que se puede tener
la posibilidad de contar con dos opciones para implementar en los
establecimientos ya mencionados, y así tener alternativas a la hora de ofrecer
el producto en el mercado.
6.10 SISTEMA DE RECOLECCIÓN, SEGUNDA OPCIÓN.
Existen varios factores los cuales llevaron a tener una segunda opción del
proceso, en la cual se reduce el sistema que se tiene a uno más simple y
económico, estos factores son:
La destilación es un proceso químico con cierto grado de complejidad para
tenerlo involucrado en el proceso productivo de una estación de servicio,
además una planta de destilación requiere asignarle una función mas, a uno
de los empleados.
Las empresas encargadas de recuperar los aceites les interesa que el
aceite usado proveniente de estaciones y servitecas llegue libre de
partículas gruesas y residuos sólidos.
135
El sistema de destilación necesita un área especial para su funcionamiento
y algunas de las estaciones de servicio no están en la capacidad física de
involucrar este proceso dentro de sus instalaciones.
El sistema de destilación involucra unos costos adicionales de operación y
mantenimiento.
Con este nuevo sistema los costos se reducen de una manera notable,
generando otra opción viable y factible para una estación de servicio o
serviteca.
Con esto no se quiere omitir el primer proceso que se diseño, sino que debido
a las diferentes necesidades que se pueden generar dentro de los diferentes
establecimientos, el sistema de recolección se deberá acomodar al modus
operando que se maneja en estos lugares.
En la tabla 20 se puede ver cual es el costo total de la segunda alternativa.
Tabla 20. Costos segunda opción del sistema de recolección.
Ítem Artículo Cantidad Precio ($)
1 Sistema de Filtración 1 971.200
2 sistema de Transporte 1 1.666.304
3 Estructura 1 535.025
4 Sistema de Almacenamiento 1 1.661.200
Total 4.833.729 Elaboración propia.
136
Elaboración propia.
Guaje
Sistema Filtración
Sistema Transporte
Ilustración 37. Esquema de la segunda opción para el sistema de recolección.
137
6.11 COMO PROMOVER EL PROYECTO.
La intención de este proyecto es contribuir a preservar el medio ambiente, ya que
por medio del sistema se garantizan una serie de ventajas en cuanto al manejo del
aceite usado en estaciones de servicio y servitecas.
El sistema de recolección de aceites no solo brinda garantías para las estaciones
de servicio, sino que además presentan una serie de beneficios para todas las
empresas encargadas de manejar este residuo.
Debido al gran impacto ambiental positivo que se genera por tener el sistema de
recolección, se quiere dar a conocer ante entidades gubernamentales y privadas
que estén involucradas con este desecho, para que ellas desde su punto de vista
den la aprobación para involucrar este sistema dentro de los diferentes planes de
manejo ambiental que se están creando a nivel local y nacional.
La primera opción que se presenta en el proyecto es una alternativa que realiza un
proceso de limpieza mucho mas completo que la segunda opción, por lo tanto esta
alternativa puede ser la más atractiva en cuanto a proceso, pero debido a sus
altos costos puede generar abstención de adquirir el producto. Pero si a su vez se
incentiva a las E.D.S. a tener este proceso, ofreciendo garantías como lo son
rebaja de impuestos por adquirir tecnología para la protección del medio ambiente,
venta del producto resultante a un precio más alto, etc. Se podrá negociar más
fácil el sistema.
Se plantean las siguientes opciones para la venta y puesta en marcha del sistema
de recolección:
138
Que la segunda opción del sistema de recolección, sea de tipo obligatorio para
las empresas generadoras de aceite usado, creando normas o leyes que exijan
la existencia de este producto en estos lugares.
Que dentro de los P.M.A., para estos sitios, se incluya el sistema de
recolección (2da opción), haciendo que estos establecimientos tengan
involucrados este sistema para garantizar la protección del medio ambiente.
Se puede buscar por medios legales que por la instalación y puesta en marcha
de este sistema (2da opción), se rebajen impuestos a los establecimientos, no
solo por tener innovación de tecnología para la protección del medio ambiente,
sino que además se puede considerar el proyecto como una inversión para la
E.D.S. y así se pueden crear exenciones sobre los impuestos que se pagan en
estos lugares.
Si se adquiere el sistema completo (1ra opción), obviamente la inversión será
mas alta, pero debido a esto se pueden crear garantías o incentivos para los
dueños de los establecimientos generadores de aceite usado. Este tipo de
garantías pueden ser desde vender el producto final a un precio mas alto a las
compañías encargadas de recoger el residuo, o de reducir impuestos a estos
establecimientos.
Crear alternativas positivas que favorezcan a las empresas que tengan
implementado el sistema completo, certificándolas por tener procesos limpios y
ecológicos, premiándolas por tener como prioridad la protección del medio
ambiente.
Fuera de estas alternativas se puede analizar mas afondo y con personas
capacitadas en el tema, de cómo se debe de crear la posibilidad de que el sistema
de recolección sea el eslabón que falta dentro de la cadena productiva del aceite
139
usado, ya que por medio de este proceso simple y efectivo se garantiza un
producto mas limpio y una protección del medio ambiente.
Las empresas recolectoras y transportadoras se ven beneficiadas ya que gracias
al sistema se va a suprimir el uso de motobombas en el proceso de recolección en
las estaciones de servicio, ahorrando los gastos de operación de estos equipos.
140
7 PROCESO LIMPIO PARA LA RECUPERACIÓN DE ACEITES USADOS
Actualmente en el departamento de Antioquia se están adelantando estudios para
poder darle una adecuada disposición final a los residuos peligrosos que se han
venido mencionando. Debido a su alto grado de contaminación, estos residuos
deben de tener un especial manejo y por esta razón se deben crear manuales
específicos para así poder saber como se debe proceder ante la presencia de
estos desechos.
La disposición final que se tiene actualmente para los desechos, es el de retirar los
residuos sólidos que están mezclados con el aceite y su posterior recuperación
por medio de procesos físico-químicos, además de proteger el medio ambiente
también se quiere sacar provecho de un residuo para y así obtener un nuevo
producto el cual podrá ser reutilizado en el mercado.
PRENECO S.A. legalmente constituida y con aprobación según la resolución 2585
de CORANTIOQUIA para el tratamiento de aceites usados, se constituye en la
primera empresa en recibir esta autorización en el departamento de Antioquia y la
segunda en Colombia.
El objetivo específico de PRENECO S.A. es separar mediante la aplicación de
tecnologías ambientales amigables, las sustancias contenidas en los aceites
usados y susceptibles de contaminar el medio ambiente y la vida de los seres
vivos, como es el caso del azufre, nitrógeno y componentes aromáticos entre
otros, para ofrecer un producto de excelente calidad al consumidor.
A continuación se desarrollara el proceso actual de esta empresa y además se
mostraran algunos procesos que se pueden utilizan en el tratamiento de estos
residuos.
141
7.1 DESCRIPCIÓN TÉCNICA
El reciclado de aceites se inicio en 1920, entonces los aceites no contenían
aditivos o contenían muy pocos, reciclar tales aceites requería solo un proceso
limitado, implicando las siguientes operaciones:
Calentamiento para remover los componentes volátiles.
Sedimentación para remover el agua, el Iodo y la suciedad.
Centrifugado o filtrado para remover la mayoría de los remanentes
contaminantes insolubles.
Con estos procesos en principio, los aceites podían reciclarse hasta su calidad
original. Hoy los diferentes tipos de aceites lubricantes en el mercado contienen
altos porcentajes de aditivos los cuales hacen difícil su reciclado. Para nuestros
propósitos consideraremos los siguientes tipos de aceites:
a) Aceites Automotrices:
1. Aceites de Motor (Diesel y gasolina).
2. Lubricantes para engranajes.
3 Aceites para transmisión.
b) Aceites Industriales:
1. Aceites Hidráulicos.
2. Aceites para templado de metales.
3. Aceites de corte.
4. Para trabajo en metales.
5. Eléctricos.
6. De proceso.
Técnicamente, los productos obtenidos del reciclado de aceites usados son
potencialmente apropiados para todos los usos, dependiendo eso si de un
142
tratamiento adecuado, pues aparentemente la estructura básica del
hidrocarburo no se altera significativamente por el uso, aunque factores como
economía, mercado y disponibilidad determinan si todos los usos potenciales
son aplicables.
En Colombia, dado los altos precios del Petróleo, (más de $50 USD el barril
durante el último año), las metas de conservación de energía y de recursos, los
fuertes controles establecidos por las autoridades sobre contaminación, brindan
una magnifica oportunidad para el desarrollo de plantas para recuperación y
limpiado del aceite usado.
7.2 RECOLECCIÓN Y MANEJO DE LOS ACEITES USADOS.
* SECTOR AUTOMOTRIZ
* SECTOR INDUSTRIAL
Los procedimientos de manejo de los aceites usados, presenta varias fases en
ambos sectores, tanto el industrial como el automotriz. Estas fases de manejo
son internas y externas.
7.2.1 Fase interna
El manejo interno de aceite usado, en ambos sectores se subdivide en los
siguientes pasos:
a. Generación.
b. Segregación y Acondicionamiento.
c. Recolección y transporte interno.
d. Almacenamiento temporal.
La generación es el lugar de origen del aceite usado y según la resolución
0318/00, todo generador que preste servicio de cambio de aceite o que realice
sus propios cambios en maquinaria, vehículos o equipos, independiente de las
143
cantidades utilizadas, debe realizar un correcto manejo de los aceites usados
en los sitios de generación.
Para realizar cambio de aceite automotor o industrial se debe tener presente la
disposición en un área específica con la infraestructura requerida para este fin;
se debe realizar el cambio de aceite usado por aceite nuevo, también se debe
recoger el aceite usado en recipientes adecuados, rotulados y entregarlos en
buenas condiciones, es decir libre de sustancias que alteren el producto.
La segregación y acondicionamiento consiste en separar el aceite usado
generado de otras sustancias y acondicionarlo en áreas específicas y seguras.
En la recolección y transporte interno, los elementos a utilizar varían
dependiendo del sitio de generación; la selección del recolector depende de las
características del establecimiento y de la funcionalidad que este posea. Por
ejemplo en el sector automotriz se utiliza recolectores sencillos que almacenan
de 8 a 25 galones o recolectores tipo elevado con capacidad de 25 galones; en
el sector industrial se utilizan carros con rodachines, montacargas y vehículos
motorizados, con el fin de transportar los recipientes de aceite usado al lugar
de almacenamiento temporal o transitorio, el cual es un área destinada para
almacenar aceites usados por un periodo no mayor a seis meses.
7.2.2 Fase externa
Se subdivide en los siguientes pasos:
a. recolección y transporte.
b. tratamiento de aceite usado.
c. reutilización.
Una vez recolectado y almacenado el aceite usado en los sitios de generación
bajo las condiciones establecidas, el transportador encargado procede a
recogerlo teniendo en cuenta el tipo de vehículo utilizado, el cual puede ser
144
camión-cisterna, carro-tanques, etc. Con su debida señalización e
identificación.
7.3 ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS
Existe un gran número de tecnologías para el procesamiento y re-refinación del
aceite usado, y algunas de ellas se sabe que son eficientes tanto desde el
punto de vista económico como ambiental.
Los siguientes son ejemplos de tecnologías de procesos empleados para la re-
refinación de aceites usados:
7.3.1 Re-refinación por arcillas ácidas
Ilustración 38. Refinación por arcillas ácidas.
Preneco S.A.
Deshidratación
Termo-craking
Tratamiento ácido
Blanqueo Arcilla + cal
Destilación por contacto Cal
Filtración Aceite en la torta
Gasoil
Aceite ácido, arcilla y tierras filtrantes
Alquitrán Acido
Gasoil
Agua, Gasolina
Gasoil Aceite Básico
Aceite Usado
145
7.3.2 Destilación en película delgada al vacío, combinada con acabado
ordinario de arcillas sin tratamiento ácido
Preneco S.A.
7.3.3 Evaporación total – Evaporación de componentes lubricantes en alto
vacío
Preneco S.A.
Aceite Usado
Deshidratación
Destilación Gasoil/Comb.
Destilación Aceite Lubricante
Tratamiento de Arcillas Arcilla Neutra
Bases Asfálticas, combustible
Gasoil
Agua, Gasolina
Aceite Neutro
Ilustración 39. Destilación en película delgada.
Aceite Usado
Deshidratación
Pretratamiento
Destilación Aceite Lubricante
Tratamiento de Arcillas Asfalto/comb.
Gasoil
Agente
Agua, Gasolina
Aceite Neutral
Ilustración 40. Evaporación total. de componentes lubricantes en alto vacío
146
7.3.4 Evaporación total con recuperación de lubricante residual
Ilustración 41. Evaporación total.
Preneco S.A.
7.3.5 Destilación de película delgada al vacío combinada con postramiento de
hidrocarburos
Preneco S.A.
Lub. Residual Asfaltos/Comb.
Deshidratación
Pre-tratamiento
Dest. Gasoil/combustible
Dest. Aceite lubricante Recuperación lubricante residual
Aceite Neutral
Gasoil
Agente
Agua, gasolina
Aceite Usado
Deshidratación
Dest. Gasoil/comb.
Dest. Aceite/lubricante
Hidroacabado
Agua, gasolina
Gasoil
Asfalto/comb.
Aceite Usado
Aceite Neutral
Ilustración 42. Destilación de película delgada al vacío.
147
7.4 TECNOLOGÍA LIMIPIA USADA POR PRENECO S.A.
A continuación se describe el proceso de recuperación del aceite usado que
esta implementado por la compañía PRENECO S.A.
Preneco S.A.
BOMBEO
ALMACENAMIENTO
FILTRACION (lechos filtrantes)
SEPARACION DE COMPUESTOS LIVIANOS-AROMATICOS Y ACEITES
PRODUCCION DE CONDENSADO
TRATAMIENTO QUIMICO (PRECIPITACION DE METALES
PESADOS Y CARBON)
FILTRACION
ACEITE LIMPIO
ALMACENAMIENTO
PRODUCCION DE RESIDUOS SÓLIDOS
BASE ASFALTICA
RECEPCION
Ilustración 43. Proceso limpio de Preneco S.A.
148
7.4.1 Diseño de sistemas
El aceite usado debe reprocesarse para adecuarlo como combustible,
eliminando los contaminantes con el fin de evitar una mayor emisión de gases
tóxicos, cuidar problemas en la caldera (como erosión de las toberas, atascos,
etc.) y por último mejorar su poder calorífico. La contaminación de los
combustibles es conocida como BS&W (Botton Sediment and Water).
El contenido de sedimentos del aceite usado varía ampliamente dependiendo
de su origen. Estos sedimentos están formados por pequeñas partículas de
metales, arena y suciedad. La mayoría de las partículas (75%) son menores de
50 micras y por tanto no se precipitan normalmente por gravedad siendo
necesario establecer un sistema para eliminarlos. Debe hacerse notar que aún
después de haber tratado el aceite usado, y separado sus contaminantes,
permanece el color negro, esto se debe al carbón coloidal, molécula muy
pequeña presente en las diferentes capas moleculares del aceite que aparece
por la carbonización del aceite original y de los aditivos.
Aunque se han mencionado varios procedimientos para limpiar el aceite usado,
el método de sulfonación que usa otros contaminantes como el ácido sulfúrico,
es ampliamente usado en el mundo, aunque en Colombia es prácticamente
vedado por las amplias restricciones que tienen su uso industrial.
El sistema que se diseñe para limpiar el aceite de impurezas depende de la
cantidad y naturaleza de los contaminantes (sólidos y líquidos). El método más
sencillo, consiste en un calentamiento seguido por una decantación por
gravedad, pero esto no es suficiente, es necesario agregar otros pasos al
sistema; que de acuerdo a investigaciones de un grupo multidisciplinario, han
desarrollado un sistema que tiene varios pasos alternativos pero que en
esencia es el mismo y puede resumirse así:
Recepción, prefiltrado y almacenamiento.
149
Calentamiento, desemulsificación y decantación.
Filtración.
Separación de volátiles.
Filtrado final.
7.4.1.1 Recepción, prefiltrado y almacenamiento
Debido a que los aceites usados pueden variar considerablemente en su
composición y arriban a la planta procedente de diversas fuentes, el área de
recepción debe tener un diseño flexible.
Para proteger las motobombas y el sistema en general, debe ponerse un filtro
de canastilla de malla gruesa ó GAF, para asegurarse de que objetos de gran
tamaño queden atrapados antes de empezar el proceso. Las bombas usadas
para transportar el aceite deben ser fuertes y estar protegidas contra la
abrasión, la tubería en estos procesos debe ser acero-carbón (Schedule 40)
perfectamente bridada y soldada de acuerdo a las normas ASTM.
Las plantas procesadoras normalmente disponen de varios tanques de
recepción que pueden variar de tamaño (entre 3.000 y 50.000 galones). Estos
tanques se mantienen a una temperatura entre 30°C y 50°C mediante un
serpentín, esto permite que el Iodo se precipite y pueda ser extraído fácilmente.
7.4.1.2 Calentamiento, desemulsificación, decantación
El aceite usado ahora debe pasar y permanecer en un separador estático ó
tanque de decantación entre dos y tres días, mediante un calentamiento
gradual hasta 90°C a fin de evitar ebullición desbordante "Boil - Over", lo cual
reduce la viscosidad, ayuda a romper las emulsiones y permite la
sedimentación de la mayor parte del Iodo. En este paso se forman varias
capas, la más liviana es de aceite e hidrocarburos livianos como gasolina,
thineres, disolventes, seguida de otra compuesta por Iodos ligeros y agua, y
finalmente una de sedimentos en el fondo. Se aconseja un fondo cónico en el
tanque lo cual facilite la descarga de Iodo mientras que el aceite en la capa
150
superior puede ser extraído con un sistema de flotador o un sistema de
tuberías.
Es importante que se disponga de un sistema de intercambiadores de calor
donde el aceite limpio en su última fase "precaliente" el aceite sucio que entra
al proceso lo cual conlleva a grandes ahorros de energía.
Para mejorar la desemulsificación del aceite es aconsejable agregar un
desemulsificador correcto. Esto se determina por una serie de pruebas durante
cierto periodo de tiempo.
Existen dos tipos de emulsiones, las emulsiones de aceite en agua que se
tratan con un agente químico de tipo cationico y las emulsiones de agua en
aceite que se tratan con productos químicos aniónicos.
Los desemulsificantes son compuestos orgánicos complejos con propiedades
superficiales activas. Estos componentes activos son altamente viscosos y por
tanto necesitan de un vehículo como los hidrocarburos aromáticos para que
puedan ser dosificados fácilmente.
Algunos aceites usados contienen los dos tipos de emulsiones y estos deben
tratarse por separado.
Para evitar el tratamiento químico en las emulsiones, estas pueden tratarse con
calor y la gran mayoría se rompen arriba de 75°C, pero hay que darle un
tiempo de espera de 48 horas mínimo.
7.4.1.3 Filtración
Una vez el aceite está caliente, se facilitan las tareas de filtración porque se
disminuye su viscosidad. La selección de un sistema de filtración es una
importante operación del proceso y se deben tener en cuenta variables como:
151
a) Cuales resultados se esperan.
b) Si la separación es continua o por lotes.
c) Que potencia disponible.
d) Cantidad a procesar (gls x día).
e) Propiedades: temperatura, pH, viscosidad.
f) Composición química del aceite usado y de los sólidos que se esperan
separar.
g) Elementos volátiles.
h) Porcentaje de sólidos a separar.
i) Porcentaje de sólidos aceptable.
j) Materiales de construcción (metales apropiados, materiales de juntas y
empaques apropiados.
Una vez que se han resuelto las inquietudes se procede a escoger el sistema
de filtros que se van a utilizar y que suelen combinarse entre los siguientes:
Tamices.
Filtros por gravedad (tierras filtrantes).
Filtros por presión (de lechos, filtroprensas).
Filtros por vacío.
Filtros por fuerza centrifuga (separadoras y clarificadoras).
Para este caso y después de resolver las preguntas anteriores se
preseleccionan los siguientes sistemas:
Filtro autolimpiante.
Es un filtro compacto útil en operaciones continuas con limpieza automática por
cepillos. Se le puede colocar diferente tipos de malla.
152
Filtro de lechos granulares.
Estos filtros se conocen como "filtros profundos" porque las partículas se
depositan profundamente dentro de los gránulos del lecho. Los gránulos
pueden atraer las partículas por inercia, difusión, intercesión en la línea de flujo,
gravedad y atracción electrostática. La elección de los medios filtrantes para
estos lechos es una tarea que exige mucho cuidado. Se pueden utilizar
compuestos de materiales sólidos inertes que tengan acción filtrante (arena,
sílice de diatomáceas, perlita, zeolitas, grava, carbón, bentonita, etc.)
Los lechos se fabrican en capas de diferentes materiales y varios tamaños de
partícula. Estos filtros aunque muy efectivos presentan dos problemas:
Rápida saturación, se tapan y el medio filtrante debe ser removido con
frecuencia.
Se pueden formar caminos dentro del filtro y esto disminuye su eficacia.
Se utilizan en el presente proceso debido a su costo relativamente bajo. Para
mejorar la calidad del aceite filtrado se puede hacer pasar varias veces el
aceite usado por el mismo filtro pero cada vez se incrementa la temperatura.
7.4.1.4 Separación de volátiles
En los siguientes pasos del proceso se busca eliminar la presencia de otros
contaminantes como son la presencia de disolventes, gasolina, thinners, agua
emulsionada remanente y partículas finas.
La separación se logra mediante el incremento gradual de temperatura en un
tanque de agitación (rehervidor) hasta 140°C aproximadamente, del cual salen
dos corrientes a saber: una con compuestos aromáticos hidrolivianos y agua, la
otra corriente que son los vapores que salen a una columna separadora donde
en la parte superior se condensan hidrocarburos volátiles como gasolina,
disolvente, thinners, etc. y en la parte inferior se condensa el agua remanente y
la otra con aceite limpio con menor grado de impurezas. Con este paso se
153
busca darle estabilidad al producto (que el punto de inflamación sea alrededor
de 90°C).
Es importante una agitación continua para evitar que el calor emitido por el
serpentín del tanque se acumule únicamente en la zona circundante y llegue a
quemar al aceite usado al llegar a una temperatura superior a los 160°C, lo cual
provoca un muy mal olor al producto terminado.
7.4.1.5 Filtrado final (purificación)
En este paso se trata de limpiar el aceite de las partículas finas y coágulos que
hubieran podido formarse durante el paso anterior. En éste punto clave, se
elimina acidez, metales pesados, compuestos orgánicos oxidados, productos
de degradación térmica del aceite.
7.4.1.5.1 Centrífuga de disco con descarga periférica.
La separadora con paquetes de disco elimina tanto contaminantes sólidos
como líquidos, incluyendo el agua. Esta fase suele llamarse "Purificación". La
alimentación se admite al centro del tazón cerca de su fondo y se eleva a
través de una pila ó montón de discos de lámina metálica, conos truncados
espaciados entre 0.4 a 3 mm, con un ángulo en relación con el eje vertical de
30 a 50°C; cada disco presenta orificios de 6 a 13 mm de diámetro, que forman
una vez montados en el tazón, canales por donde se desliza el aceite
elevándose, en forma purificada. Dicha pila puede tener 100 discos o más.
La separación tiene lugar en un rotar del tipo auto-limpiante, el aceite limpio y el
agua remanente se descargan continuamente a presión por los discos
centrípetos incorporados. El Iodo es expulsado en pequeñas porciones a
intervalos frecuentes sin interrupción del caudal de aceite que alimenta a la
separadora. Solo se expulsa Iodo y un pequeño volumen de agua durante el
breve lapso de apertura del rotar, prácticamente sin pérdidas de aceite.
154
7.4.1.5.2 Ayudas filtrantes, tanques de agitación, filtroprensa.
En esta fase suelen utilizarse ayudas filtrantes como bentonitas, arcillas
activadas, zeolitas, tierras diatomáceas, carbón activado y diatomitas (a fin de
evitar compresión de la "torta" y facilitar la operación). El aceite caliente, a
120°C aproximadamente, se mezcla con las arcillas (3% aprox. Volumen) en
tanques de agitación. Se dejan en contacto con las arcillas por espacio de una
hora y luego se pasan por un filtroprensa donde se obtiene el combustible listo
para ser utilizado con unas características muy definidas:
Azufre: menor del 0.6 % en volumen.
Metales (Fe, Pb, Cr, U, Ca, Zn, Ba, P, Al): trazas.
Gravedad API : 27
Agua: menor al 0.05 % en volumen.
Carbón Conrad.
Sedimentación.
Punto de Inflamación.
Cumpliendo igualmente con las especificaciones exigidas por la regulación de
la American Standard for Testing Method (ASTM) 396.
7.5 MEZCLAS DE FUEL - OIL Y ACEITE PROCESADO
El aceite "limpio" puede mezclarse con distintos combustibles tradicionales
como son ACPM, Fuel Oil, Crudos, Queroseno, etc., para producir
combustibles industriales más económicos.
Por ejemplo si se mezcla con combustóleo (Fuel Oil) puede mejorar las
siguientes características:
Disminuir la viscosidad.
Reducir costos escondidos (precalentamiento y bombeo).
155
Aumentar eficiencia en la combustión gracias a una mejor automatización
del combustible.
1. Facilita el manejo.
2. Reduce el contenido de azufre.
A continuación citamos algunas mezclas que cumplen con especificaciones
establecidas para la generación de potencia y calor:
7.5.1 Mezclas pesadas
Las mezclas pesadas se pueden ver en la tabla 21.
Tabla 21. Mezclas pesadas.
MEZCLAS PESADAS Aceite Limpio (% Vol) Fuel Oil (% Vol)
Fuel Oil (Combustoleo) No. 4 83 17
Fuel Oil No. 5 (Light) 66 33
Fuel Oil No. 5 (heavy) 39 61
Fuente: Preneco S.A.
7.5.2 Mezclas ligeras para calderas de ACPM
Estas mezclas requieren un aceite limpio de alta calidad sin sedimentos (bajo
contenido de residuos insolubles) ni agua ya que estas características son
críticas en la operación de productos tipo diesel. Las proporciones pueden
variar así:
Aceite "limpio”: 40 - 60%
ACPM: 60 - 40%
Produce un disóleo económico para quemadores de ACPM con las
características que se ven en la tabla 22:
156
Tabla 22. Mezclas ligeras para caldera.
Gravedad API (°API) 28-30
Capacidad Calorica (BTU/gl) 140000 - 142000
Viscosidad (SSU, a 40°C) 40
Sedimentos (% Vol) 0.1 Max
Agua (% Vol) 0.1 Max
Preneco S.A.