Purificación de aceite en condiciones industriales

Antes de hablar sobre la purificación de aceite, consideramos la historia de la apariencia y el desarrollo de lubricantes.

Precisamente decir, cuando apareció la primera sustancia que realiza la función de lubricación – es imposible. Se supone que esto sucedió, cuando las personas comenzaron a usar las primeras herramientas de trabajo. En el antiguo Egipto, el aceite de oliva se usaba para reducir la fricción al mover materiales de piedra y madera, utilizada en la construcción de grandes estructuras. Después de la aparición de tranvías, para lubricar sus ejes de ruedas, se utilizaron grasa animal.

Como resultado de la invención de mecanismos más complejos hechos de metales, se empezaron a utilizar nuevos aceites lubricantes: aceite de colza, de ricino y de cacahuete.

Sin embargo, en términos de efectividad, no superaron las versiones anteriores, ya que se aplican exclusivamente sobre la base de la experiencia práctica y personal.

Un gran desarrollo en el campo de los lubricantes se produjo en el siglo XIX y se asoció con el comienzo de la perforación de pozos de petróleo en los Estados Unidos. Se supone, que con el uso de grasa de ballena no pura y su mezcla con aceite, es posible prolongar la vida útil de las máquinas de hilar y tejer, por lo menos 10 años.

En el siglo XX, la industria de lubricantes se desarrolló más intensamente, lo que fue causado por la aparición de mecanismos y máquinas complejas: automóviles, aviones, trenes diesel, barcos, misiles, etc. Los aceites en la base petrolera han tomado una posición fuerte. Esto fue facilitado por la invención de purificación selectiva, hidrocraqueo e hidroisomerización.

Ahora los aceites industriales están representados por diferentes tipos, cada uno de los cuales encuentra aplicación en una determinada industria:

• aceites de transmisión;
• hidráulicos;
• aceites de turbina;
• aislantes eléctricos;
• industriales;
• para compresores y etc.

¿Cuándo es necesario purificar el aceite?

Dependiendo del equipo en el que se usan los aceites minerales, pueden realizar diversas funciones. Esta lubricación, eliminación de calor, aislamiento de las piezas que llevan corriente, protección contra la corrosión, limpieza de superficies, etc. Pero en casi todos los casos, el aceite tiene que trabajar en condiciones difíciles, que se caracterizan por alta presión y temperatura, alta fricción, exposición a la humedad y al oxígeno, y contaminación por partículas sólidas. Como resultado, se pasa envejecimiento intensivo del aceite, acompañado con la deterioración de las características de explotación.

El aceite sucio no puede funcionar correctamente, por lo que debe purificarse o reemplazarse por uno nuevo.

Desde el punto de vista económico, la purificación de aceite es una medida más ventajosa, ya que permite mantener las propiedades operativas del aceite en el nivel requerido y usarlo el mayor tiempo posible. Cuanto más largo sea el ciclo de vida del aceite, mayores serán los ahorros en las compras de nuevos productos petrolíferos.

Tipos de impurezas que afectan las propiedades de los aceites industriales

Consideramos los principales tipos de impurezas que tienen un efecto negativo a las propiedades de los aceites industriales.

El aceite raro no contiene impurezas mecánicas.

Prácticamente todos tipos de aceites contienen impurezas mecánicas. Por su naturaleza, son partículas sólidas formadas como resultado de la destrucción de materiales estructurales: limaduras metálicas, virutas, trozos de caucho, fibras de materiales aislantes, etc. Las impurezas mecánicas aumentan la capacidad de los aceites para formar espuma. Las partículas de metales individuales pueden actuar como catalizadores de los procesos de oxidación. Hay muchos casos, cuando las impurezas mecánicas producen las fallas, el tiempo de inactividad y costosas reparaciones de los equipos industriales.

Otro tipo de impureza no deseada es el agua. Puede entrar en el aceite en dos casos. Lo externo es la atmósfera, y lo interno es la liberación como resultado de los procesos de envejecimiento que ocurren en el propio aceite. La presencia de agua intensifica los procesos de corrosión, aumenta la probabilidad de formación de espuma y oxidación y también deteriora la lubricidad del aceite.

Además, la presencia de gases en aceites industriales es indeseable. Por ejemplo, en los aceites aislantes eléctricos bajo la influencia de una tensión, el gas disuelto se convierte en burbujas, que reducen la resistencia eléctrica del aislamiento del líquido. Esto se debe al hecho de que la potencia eléctrica de los gases a presión atmosférica es menor que la del aceite. Por lo tanto, la descarga pasa primero a través de la burbuja y sólo después a través del aceite. Al igual que el agua, el aire también tiene un efecto intensificador en los procesos de corrosión y formación de espuma.

Otro tipo de contaminación son los productos formados en el aceite como resultado de los procesos de oxidación y envejecimiento. Ellos incluyen grupos funcionales que corresponden a fenoles, ácidos, alcoholes, compuestos de peróxido, etc. En los transformadores de potencia, los sedimentos, que consisten en productos de envejecimiento en aceite, se sedimentan en los devanados y complican significativamente el enfriamiento de su parte activa.

La purificación de aceite permite eliminar de los aceites las impurezas mecánicas, la humedad y los gases. Las tecnologías para la regeneración se utilizan para eliminar productos de envejecimiento.

Métodos de purificación de aceite

Los métodos de purificación de aceite se dividen en tres tipos:

• fisicos ;
• quimicos ;
• físico-quimicos.

Métodos físicos

Los métodos físicos de purificación de aceite son permisibles para aquellos casos, en los que las propiedades químicas de los aceites no han sufrido cambios significativos y permiten la eliminación de impurezas mecánicas y agua.

El más simple de los métodos físicos es la sedimentación, desde el punto de vista de la realización técnica. Para este propósito, se usan contenedores especiales (tanques de sedimentación), en los que se carga aceite, que requiere purificación. Como el agua y las impurezas mecánicas tienen una densidad que excede la densidad del aceite, con el tiempo, bajo la acción de la gravedad, van a sedimentar hasta el  fondo. Después de eso, pueden ser drenados del contenedor. Para acelerar el tiempo de sedimentación, es posible reducir la viscosidad del aceite calentándolo a una temperatura de 35 – 40 ° C. La principal desventaja de la sedimentación es la eliminación incompleta de impurezas mecánicas y agua.

El método de filtración se utiliza para la eliminación parcial de impurezas mecánicas y consiste en pasar aceite a través de barreras porosas (filtros). La eficiencia de la filtración depende del grado inicial de contaminación y la presencia de una etapa de pretratamiento, que puede realizarse mediante un filtro grueso o mediante otros métodos (sedimentación o purificación centrífuga).

Para eliminación parcial de impurezas mecánicas y agua se puede usar el metodo de purificacion centrífuga. Se basa en fuerzas centrífugas, cuyo efecto permite que el aceite se divida en varias capas, una de las cuales es directamente aceite puro, y las otras dos: agua e impurezas mecánicas.

Métodos químicos

Los métodos químicos de purificación de aceite se basan en las reacciones que ocurren entre los contaminantes y los reactivos introducidos. Como resultado de las reacciones, se forman sustancias, cuya eliminación requiere mucho menos esfuerzo. Los métodos químicos utilizados con frecuencia, son la purificación con ácido sulfúrico y el hidrotratamiento.

Durante la purificación con ácido sulfúrico, más frecuente usan ácido sulfúrico, que reacciona con los componentes no deseados. Después de eso, se produce la precipitación de compuestos resinosos asfálticos, hidrocarburos insaturados y otras sustancias bajo el nombre general de «alquitrán ácido», que puede separarse fácilmente del aceite. Para completar la purificación, usan álcalis especiales, que neutralizan residuales de ácido y alquitrán agrio.

Con la ayuda del hidrotratamiento, es posible reducir la concentración en aceite de azufre y compuestos que contienen oxígeno. La esencia de este proceso es el efecto sobre las sustancias indeseables de hidrógeno a alta temperatura y presión.

Métodos físico-químicos

Los métodos físico-químicos de purificación de aceite son la coagulación, la adsorción, la purificación selectiva y de intercambio iónico.

La coagulación se usa para mejorar la eficiencia de la purificación, por filtración y sedimentación. Se introducen sustancias especiales en el aceite, que contribuyen a la ampliación de las partículas contaminantes en estado coloidal y finamente disperso.

La efectividad de la coagulación depende de los siguientes factores:

• cantidad de coaguladores inyectables;
• duración del contacto de los coaguladores con aceite;
• temperatura del aceite;
• forma de mezclar coaguladores con aceite.

La purificación por adsorción se basa en la interacción del aceite con sustancias especiales (adsorbentes). Los adsorbentes tienen una alta actividad de absorción con relación a las impurezas, por lo que las retienen en sus poros. El tipo de adsorbente se elige en función de la naturaleza del problema que se está resolviendo. Si es necesario eliminar el agua del aceite, se usa la zeolita. Los silicatos extraen componentes ácidos. La tierra de Fuller absorbe bien los productos de envejecimiento del aceite. Los adsorbentes pueden ser naturales y artificiales. En el primer caso, se extraen debido al desarrollo de nuevos depósitos, y en el segundo, se sintetizan en condiciones de laboratorio.

Hay tres métodos de purificación de aceite por adsorción:

• método por contacto ;
• método de percolación ;
• método contracorriente.

En el primer caso, mezclan el aceite con el adsorbente triturado. Después de que el adsorbente está saturado de impurezas, se separa del aceite. En el método de percolación, el aceite pasa a través de la capa de adsorbente, y el método contracorriente implica mover el adsorbente y el aceite uno hacia el otro.

La purificación selectiva es el uso de solventes especiales que tienen la propiedad de acción selectiva sobre los componentes del aceite: solo afectan las impurezas dañinas y dejan constituyentes útiles sin cambios. La purificación selectiva de aceite se lleva a cabo según el esquema «mezcla-decantación-destilación del disolvente». Como solventes, se usan acetona, furfural, una mezcla de fenol con cresol, nitrobenceno y otros.

Otro método físico-mecánico de purificación de aceite se basa en el uso de resinas de intercambio iónico. Estas sustancias pueden coger del petróleo esa parte de las impurezas, que al disolverse pueden disociarse en iones. De acuerdo con el principio de realización, la purificación de intercambio iónico se parece a la purificación por adsorción, ya que puede realizarse mezclando o percolando.

Procesos de purificación de aceite

En los equipos de la compañía GlobeCore se utilizan los siguientes metodos de purificacion :

• calefacción ;
• filtración ;
• tratamiento con vacío ;
• interacción del aceite con el adsorbente.

El proceso de calefacción ocurre de la diferencia entre los puntos de ebullición del agua y el aceite. Si el agua hierve a 100 ° C, entonces el aceite del transformador está a 300 ° C y más. Por lo tanto, es posible evaporar la humedad del aceite y luego eliminarlo usando condensación.

El sistema de filtración proporciona varias etapas. Primero en el filtro grueso, se eliminan las impurezas mecánicas más grandes, luego el aceite finalmente se limpia pasando a través de un filtro fino. La finura de la filtración depende del grado de contaminación del aceite y de los requisitos reglamentarios existentes.

Para desgasificación y eliminación de la humedad, se usa el tratamiento del vacío. En las instalaciones de GlobeCore, funcionan los sistemas de vacío de una y dos etapas. El primer caso, una bomba de vacío funciona y se crea un vacío bajo (presión 760 mm Hg-10 mm Hg).

Dichos sistemas se utilizan para purificación de aceite aislante eléctrico de transformadores con fugas, así como otros tipos de aceites (turbina, industriales, hidráulicos, etc.). En el segundo caso, la bomba de forvacuum anterior y la bomba Roots crean un vacío profundo (presión de 10 mmHg-0 mmHg), que es necesario para procesar el aceite destinado a ser utilizado en transformadores herméticos.

La interacción del aceite con el adsorbente la tierra de Fuller le permite realizar la regeneración  – para eliminar los productos de la oxidación y el envejecimiento. La tierra de Fuller es un adsorbente natural, cuyas propiedades se restauran repetidamente para re-purificación de aceite.

¿Qué tipos de sistemas existen para purificación de aceite?

El aceite puede limpiarse de impurezas mecánicas no solo con la ayuda de filtros gruesos y finos, sino también con sistemas individuales: filtros-prensas. El componente principal del filtro-prensa es un medio poroso, a través del cual la bomba bombea el aceite tratado a alta presión. Durante el paso a través de dicho medio, se retienen impurezas mecánicas mayores de 10-15 μm en los capilares.

Otro sistema de purificación de aceite es cámara de vacío. Dependiendo del método de desgasificación y deshidratación del aceite, ella tiene sus características de construcción. Una opción es pulverización del aceite humedecido en la cámara de vacío con una boquilla. Durante este proceso pasa la separación de los vapores de agua, que se elimina de la cámara mediante una bomba de vacío. Una gota de aceite seco llega al fondo de la cámara. La segunda opción: la colocación en la cámara de vacío de boquillas especiales, en cuya superficie se drena una fina capa de aceite. Como boquillas, por ejemplo, se pueden usar anillos de Raschig, anillos espirales y etc.

Los sistemas de tipo absorbedor – son dispositivos especiales en los que el adsorbente absorbe aceite de las impurezas. Usualmente es un recipiente cilíndrico en el cual se llena el adsorbente – zeolita, gel de sílice o arcilla blanqueadora. Después de la saturación, el adsorbente cambia o se reactiva.

Los sistemas de purificación de aceite, construidos como sedimentadores, son tanques volumétricos. En la parte inferior puede haber un grifo, con el cual la parte del aceite sedimentado se descarga perfectamente.

La parte principal de la centrífuga es el tambor. Contiene placas, que están unidas al eje paralelas entre sí. La distancia entre las placas es muy pequeña, lo que permite que el aceite se divida en varias capas delgadas, lo que aumenta la eficiencia de la purificación centrífuga.

Maquinas para purificación de aceite de transformador

Compañía GlobeCore produce los siguientes tipos de máquinas para purificación de aceite de transformadores :

• CMM ;
• CMM-CF;
• CFU ;
• MCU ;
• CMM-R ;
• UVR.

En principio de funcionamiento de máquinas para purificación de aceite de transformadores tipo CMM, se aplican modos de calefacción, filtración y tratamiento de vacío. Debido a esto, se logra un complejo tratamiento del aceite con la eliminación de las impurezas mecánicas, el agua y los gases. Las máquinas CMM-CF utilizan dos tipos de filtros: preliminar, para eliminar impurezas mecánicas y filtro-coagulador para eliminar el agua. Con este equipo es posible procesar aceites de transformadores con un contenido de humedad de hasta 50% e incluso más. Las máquinas CFU son muy adecuadas para los casos en que es necesario la purificación de aceite del transformador únicamente de las impurezas mecánicas. El tratamiento con aceite se logra bombeando a través de filtros-cartuchos.

La purificación de aceite por adsorción está representada por máquinas tales como MCU, CMM-R y UVR.

Las MCU pueden funcionar tanto con zeolita como con gel de sílice. En el primer caso, se logra la deshidratación profunda de los aceites del transformador y, en el segundo caso, se logra la eliminación de los componentes ácidos. Las máquinas de tipo CMM-R proporcionan no solo una purificación compleja, sino también la regeneración del aceite del transformador, incluida la estabilización del acabado con aditivos antioxidantes. Como adsorbente se usa tierra de Fuller, que puede reactivarse repetidamente sin extracción del CMM-R. En máquinas de tipo UVR para purificación de aceite de transformadores, se usa otro tipo de adsorbente, para la reactivación de los otros equipos que se necesitan. Pero si el CMM-R solo puede procesar aceites de transformadores, el UVR es más universal, ya que también regenera otros tipos de aceites y combustibles.

Instalaciones de purificación de aceite GlobeCore : ventajas principales

Las instalaciones de purificación de aceite de la compañía GlobeCore tienen las siguientes ventajas:

• adaptación de los tamaños para el transporte por diversos tipos de transporte (agua, aire y tierra);
• universalidad. Además de purificación de aceite, las instalaciones pueden realizar otras operaciones, por ejemplo, tratamiento de vacío y etc.;
• movilidad. Las instalaciones de purificación de aceite pueden ser de diferentes versiones: sobre ruedas, en un remolque, en un contenedor, etc. Esto permite la purificación de aceite y el mantenimiento de los transformadores en las condiciones del campo;
• eficiencia energética. La elección de todos los componentes en el proceso de diseño del equipo se implementa de tal manera que consuman la menor cantidad de energía posible, manteniendo al mismo tiempo altas velocidades de tratamiento de aceite;
• seguridad. Las unidades están equipadas con sistemas anti-indeseables que pueden surgir durante el tratamiento del aceite (formación de espuma, fugas, etc.);
• simplicidad de mantenimiento y explotación. En la mayoría de los casos, un operador es suficiente para trabajar con instalaciones de purificación de aceite;
• una amplia gama de opciones adicionales. una amplia gama de opciones adicionales. Para comodidad del cliente, GlobeCore puede complementar las capacidades del equipo (control a través de comunicación móvil, procesamiento de aceite en un transformador encendido, contador de partículas mecánicas, etc.).