Purificación de aceites industriales

Antes de hablar sobre la purificación de aceite, echemos un vistazo a la historia y el desarrollo de los materiales lubricantes.

Es difícil decir exactamente cuándo apareció el primer lubricante. Se supone que esto sucedió en la época en que las personas comenzaron a utilizar las primeras herramientas del trabajo. En el antiguo Egipto, el aceite de oliva se usaba para reducir la fricción al mover materiales de piedra y madera utilizados en la construcción de grandes estructuras. Después de la llegada de los tranvías, se utilizó grasa animal para lubricar los ejes de las ruedas.

Como resultado de la invención de mecanismos más complejos hechos de metales, comenzaron a usarse nuevos aceites lubricantes: aceites de colza, ricino y maní. Sin embargo, en términos de efectividad, no superaron las opciones anteriores, ya que se aplicaron únicamente en base a la experiencia práctica y personal, y no a la investigación científica.

La revolución de los lubricantes ocurrió en el siglo XIX y se asoció con el comienzo de la perforación petrolera en los Estados Unidos. Se pudo establecer que al utilizar el aceite de ballena no puro, sino su mezcla con aceite, es posible extender la vida útil de las máquinas de hilar y tejer en al menos 10 años.

En el siglo XX, la industria de los materiales lubricantes se desarrolló de manera más intensa, lo que fue provocado por la aparición de complejos mecanismos y máquinas: automóviles, aviones, trenes diésel, barcos, cohetes, etc. Los aceites a base de petróleo tienen una posición fuerte. Se inventan el refinado selectivo de petróleo, el hidrocraqueo y la hidroisomerización.

Ahora, los aceites industriales se presentan en diferentes tipos, cada uno de los cuales se utiliza en una industria específica:

• aceite de transmisión;
• aceite hidráulico;
• aceite de turbina;
• aceite de aislamiento eléctrico;
• aceites industriales;
• aceite de compresores, etc.

Cuando surge la necesidad de purificar el aceite

Los aceites minerales pueden realizar diferentes funciones dependiendo del equipo en el que se utilicen. Estos son lubricación, disipación de calor, aislamiento de partes corrientes, 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 del aire y contaminación por partículas. Como resultado, se produce un envejecimiento intensivo del aceite, acompañado de un deterioro de las propiedades operativas. El aceite sucio no es capaz de realizar las funciones requeridas normalmente, por lo tanto, debe limpiarse o reemplazarse por uno nuevo.

Desde un punto de vista económico, la purificación del aceite usado es una medida más rentable, ya que permite mantener las propiedades de rendimiento del aceite en el nivel requerido y utilizarlo durante el mayor tiempo posible. Cuanto más largo sea el ciclo de vida del aceite, más dinero se ahorrará en la compra de nuevos productos derivados del petróleo. Pero aún llega un momento en el que la limpieza convencional no es suficiente y es necesario restaurar el aceite usado.

Tipos de impurezas que afectan las propiedades de los aceites industriales

Consideremos los principales tipos de impurezas que tienen un efecto negativo sobre las propiedades de los aceites industriales.

Aceite raro, no contiene impurezas mecánicas. Por su naturaleza, se trata de partículas sólidas formadas como consecuencia 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 ciertos metales pueden actuar como catalizadores de procesos de oxidación. Hay muchos casos conocidos en los que las impurezas mecánicas se convirtieron en la causa de fallas, tiempo de inactividad y costosas reparaciones de equipos industriales.

Otro tipo de impureza no deseada es el agua. Puede ingresar al aceite de dos fuentes. El exterior es la atmósfera y el interior es la liberación como resultado de los procesos de envejecimiento que tienen lugar en el propio aceite. La presencia de agua intensifica los procesos de corrosión, aumenta la probabilidad de formación de espuma y oxidación y también perjudica la lubricidad del aceite.

La presencia de gases en los aceites industriales no es deseable. Por ejemplo, en el aceite aislante, bajo la influencia de un voltaje aplicado, el gas disuelto se convierte en burbujas, que reducen la rigidez dieléctrica del aislamiento líquido. Esto se debe al hecho de que la rigidez dieléctrica de los gases a presión atmosférica es menor que la del aceite. Por lo tanto, la descarga pasa primero por la burbuja y solo luego por el aceite. Como el agua, el aire también tiene un efecto intensificador sobre los procesos de corrosión y formación de espuma.

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

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

Métodos de purificación de aceites

Todos los métodos de purificación de aceite conocidos en la actualidad se dividen en tres tipos:

• físico;
• químico;
• físico y químico.

Los métodos físicos de purificación de aceite son adecuados para aquellos casos en los que las propiedades químicas de los aceites no han sufrido cambios significativos y le permiten eliminar las impurezas mecánicas y el agua.

El más simple de los métodos físicos, desde el punto de vista de la implementación técnica, puede considerarse la sedimentación. Para ello, se utilizan recipientes especiales (tanques de sedimentación), en los que se coloca el aceite que requiere la purificación. Dado que el agua y las impurezas mecánicas tienen una densidad mayor que la densidad del aceite, con el tiempo, bajo la influencia de la gravedad, se depositarán en el fondo. Luego se pueden drenar del recipiente. Para acelerar el tiempo de la sedimentación, se puede reducir la viscosidad del aceite calentándolo a una temperatura de 35-40 ° C. La principal desventaja de la sedimentación es la imposibilidad de eliminar por completo las impurezas mecánicas y el agua.

La filtración de aceite se utiliza para eliminar parcialmente las impurezas mecánicas y consiste en hacer pasar el aceite a través de las paredes porosas (filtros). La eficacia de la filtración depende del grado inicial de contaminación y de la presencia de una etapa de purificación preliminar, que puede realizarse con filtro grueso o mediante otros métodos (sedimentación o purificación centrífuga).

Para la eliminación parcial del agua y las impurezas mecánicas, se puede utilizar la purificación de aceite por centrifugación. Se basa en fuerzas centrífugas, cuyo efecto permite dividir el aceite procesado en varias capas, una de las cuales es aceite directamente puro y las otras dos son agua e impurezas mecánicas. Así es como funciona la centrífuga para el aceite del transformador.

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

En la purificación ácida de aceite, a menudo se usa ácido sulfúrico, que reacciona con componentes no deseados. Después de eso, los compuestos resinosos de asfalto, los hidrocarburos insaturados y otras sustancias bajo el nombre general de «lodo ácido» precipitan en el sedimento, que se puede separar fácilmente del aceite. Para completar la purificación, se utilizan álcalis especiales para neutralizar ácidos y residuos de lodos ácidos.

Con la ayuda del hidrotratamiento, es posible reducir la concentración de azufre y compuestos en el aceite, que incluyen oxígeno. La esencia de este proceso se reduce al efecto del hidrógeno sobre sustancias no deseadas a alta temperatura y presión.

Entre los métodos fisicoquímicos de purificación de aceite, cabe destacar la coagulación, adsorción, limpieza selectiva y por intercambio iónico.

La coagulación se utiliza para mejorar la eficiencia de la purificación mediante filtración o sedimentación. Se introducen en el aceite sustancias especiales que contribuyen al agrandamiento de las partículas contaminantes que se encuentran en estado coloidal y finamente disperso. Las impurezas más grandes son mucho más fáciles de filtrar con un filtro o depositarse en el fondo del tanque de sedimentación. Los siguientes factores afectan la efectividad de la coagulación:

• número de coaguladores inyectados;
• duración del contacto de los coaguladores con el aceite;
• temperatura del aceite;
• método de mezclar coaguladores con aceite.

La purificación por adsorción se basa en la interacción del aceite con sustancias especiales (adsorbentes). Los adsorbentes exhiben una alta actividad de adsorción frente a los contaminantes y los retienen en sus poros. El tipo de adsorbente se selecciona en función de la naturaleza del problema que se resuelve. Si es necesario eliminar el agua del aceite, se usa zeolita. Los geles de sílice son adecuados para la recuperación de componentes ácidos. La tierra de Fuller absorbe bien los productos de envejecimiento del aceite. Los adsorbentes son naturales y artificiales. En el primer caso, se extraen mediante el desarrollo de nuevos depósitos, y en el segundo, se sintetizan en condiciones de laboratorio.

Hay tres tipos de purificación de aceite por adsorción:

• método de contacto;
• método de percolación;
• método de contraflujo.

En el primer caso, se mezclan el aceite y el adsorbente triturado. Una vez que el adsorbente está saturado de impurezas, se separa del aceite. En el método de percolación, el aceite pasa a través de la capa adsorbente, mientras que el método de contraflujo implica el movimiento del adsorbente y el aceite uno hacia el otro.

La purificación selectiva es el uso de disolventes especiales que tienen la propiedad de afectar selectivamente a los componentes del aceite: afectan solo a las impurezas nocivas y no modifican los componentes útiles. En el caso más simple, la purificación selectiva del aceite se lleva a cabo de acuerdo con el esquema de «mezcla-sedimentación-separación del disolvente». Como disolventes se utilizan acetona, furfural, una mezcla de fenol con cresol, nitrobenceno, etc.

Otro método físico y mecánico de purificación de aceite se basa en el uso de resinas de intercambio iónico. Estas sustancias pueden capturar del aceite esa parte de las impurezas que, en estado disuelto, pueden disociarse en iones. En principio, la purificación por intercambio iónico se asemeja a la purificación por adsorción en que se puede llevar a cabo mediante mezcla o percolación.

Adsorbente Tierra de Fuller para purificación de aceite de transformadores

Procesos de purificación de aceite

Los equipos de GlobeCore utilizan los siguientes procesos de purificación de aceite:

• calentamiento;
• filtración;
• purificación con vacío de aceite;
• interacción del aceite con el adsorbente.

El primer proceso de purificación de aceite surge de la diferencia entre los puntos de ebullición del agua y el aceite. Si el agua hierve a 100 ° C, entonces, por ejemplo, aceite de transformador, a más de 300 ° C. Por lo tanto, es posible evaporar la humedad del aceite y luego eliminarlo mediante condensación.

Un sistema de filtración generalmente proporciona varios grados de filtración. Primero, un filtro grueso elimina las impurezas mecánicas más grandes, luego el aceite finalmente se purifica pasando a través de un filtro fino. La finura de filtración se selecciona según el grado de contaminación del aceite y las regulaciones existentes. De esta forma, por ejemplo, se puede realizar la filtración de aceite de transformador.

El vacío se utiliza para desgasificar y eliminar la humedad. El equipo para purificación de aceite de GlobeCore puede contener sistemas de vacío de una o dos etapas. En el primer caso, funciona una bomba de vacío y se crea un vacío bajo (presión 760 mm Hg-10 mm Hg). Dichos sistemas se utilizan para limpiar aceites aislantes eléctricos de transformadores con fugas, así como otros tipos de aceites (turbinas, industriales, hidráulicos, etc.). En el segundo caso, la bomba de pre-vacío y la bomba Roots crean un vacío profundo (presión de 10 mm Hg-0 mm Hg), que es necesario para procesar aceite destinado a su uso en transformadores sellados.

La interacción del aceite con el adsorbente de tierra de Fuller le permite hacer algo sin lo cual la regeneración es imposible: eliminar los productos de la oxidación y el envejecimiento. La tierra de Fuller es un adsorbente natural, cuyas propiedades se restauran repetidamente para volver a purificar el aceite.

Cámara de vacío para purificación y secado de aceite de transformador

Sistemas para purificación de aceite

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

Otro sistema para limpiar aceites puede considerarse una cámara de vacío. Dependiendo del método de desgasificación y deshidratación del aceite, tiene características de diseño. Una opción es rociar aceite humedecido en la cámara de vacío usando una boquilla. Esto separa el vapor de agua, que se elimina de la cámara mediante una bomba de vacío. Y gotas de aceite seco caen al fondo de la cámara. La segunda opción es colocar boquillas especiales en una cámara de vacío, en cuya superficie fluye aceite en una capa delgada. Por ejemplo, los anillos Raschig, los anillos en espiral, se pueden utilizar como accesorios. El segundo método se utiliza a menudo para secar el aceite de transformadores.

Los sistemas de tipo adsorbente son dispositivos especiales en los que tiene lugar el proceso de absorción de impurezas por el adsorbente del aceite. Por lo general, este es un recipiente cilíndrico en el que se vierte un adsorbente: zeolita, gel de sílice o arcilla blanqueadora. Después de la saturación, el adsorbente se reemplaza por uno nuevo o se reactiva.

Los sistemas de purificación de aceite, construidos como un sedimentador, son tanques volumétricos. Se puede ubicar un grifo en la parte inferior, con la ayuda del cual se drena cuidadosamente la parte asentada del aceite.

La parte principal de la centrífuga es el tambor. Contiene placas que se unen al eje en paralelo entre sí. La distancia entre las bandejas es muy pequeña, lo que permite dividir el aceite en varias capas delgadas, aumentando así la eficiencia de la purificación centrífuga. Así es como funciona la centrífuga de aceite del transformador.

Instalaciones para purificación de aceite del transformador

La compañía GlobeCore fabrica las siguientes instalaciones:

• centrífuga para purificación de aceite CMM-2,2С;
• estación de aceite móvil СММ;
• instalación para purificación de aceite СММ-CF;
• instalación de filtración de aceite CFU;
• instalación de secado de aceite MCU;
• instalación de purificación por adsorción CMM-R;
• instalación de clarificación de combustible UVR.

La estación de aceite móvil CMM funciona utilizando los principios de calentamiento, filtración y vacío. Debido a esto, se logra un tratamiento integral del aceite con la eliminación de impurezas mecánicas, agua y gases del mismo. Se utilizan dos tipos de filtros en las unidades CMM-CF: preliminar – para eliminar impurezas mecánicas y filtro-coagulador – para eliminar agua. Este equipo proporciona secado de aceite con un contenido de humedad de hasta el 50% e incluso más. Los purificadores de aceite CFU son adecuados para casos en los que es necesario limpiar el aceite del transformador solo de impurezas mecánicas. El tratamiento del aceite se consigue bombeando a través de filtros de cartucho.

La purificación del aceite por adsorción está representada por máquinas 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 de transformadores, y en el segundo, también se logra la remoción de componentes ácidos. Las instalaciones CMM-R brindan no solo un tratamiento integral, sino también la regeneración del aceite del transformador, incluida la estabilización final con aditivos antioxidantes. También es posible la eliminación de azufre. La arcilla blanqueadora se utiliza como adsorbente, que puede reactivarse muchas veces sin eliminarse de la CMM-R. Cuando la unidad se conecta directamente al transformador, el aceite comienza a circular en un circuito cerrado, asegurando así la restauración del aislamiento.

Las instalaciones de purificación de aceite de transformadores UVR utilizan un tipo diferente de adsorbente, que requiere otros equipos para reactivarse. Pero si CMM-R solo puede procesar aceites de transformadores, entonces UVR es más versátil, ya que se usa no solo para regenerar aceites de diferentes tipos, sino también para limpiar combustible y clarificar aceite usado.

Así, con la ayuda de los equipos GlobeCore, se lleva a cabo lo siguiente:

• purificación de aceite de transformador;
• purificación de aceite hidráulico;
• purificación de aceite industrial;
• purificación de aceite de turbina;
• regeneración y recuperación de aceite de transformador.

Instalaciones de purificación de aceite GlobeCore: beneficios principales

Las instalaciones para purificación de aceite producidas por la empresa GlobeCore tienen las siguientes ventajas:

• adaptación de tamaños para el transporte por varios tipos de transporte (agua, aire y tierra);
•  versatilidad. Además de limpiar directamente el aceite, las unidades pueden realizar otras operaciones, por ejemplo, vacío o secado del aislamiento del transformador.;
• movilidad. Las unidades de purificación de aceite se pueden producir sobre ruedas, en un remolque, en un contenedor, etc. Esto permite la purificación de aceite y la reparación de transformadores de aceite en el campo;
• eficiencia energética. La selección de todos los componentes durante el diseño del equipo se llevó a cabo de tal manera que consuman la menor cantidad de electricidad posible manteniendo altas tasas de procesamiento de aceite;
• seguridad. Las unidades están equipadas con sistemas de protección contra situaciones no deseadas que puedan surgir durante el procesamiento del aceite (formación de espuma, fugas, etc.);
• facilidad de mantenimiento y operación. En la mayoría de los casos, un operador es suficiente para operar en las instalaciones de purificación de aceite;
• amplia gama de opciones adicionales. Para comodidad del Cliente, GlobeCore puede complementar las capacidades del equipo (control vía comunicación móvil, regeneración de aceite en transformadores vivos, contador de partículas mecánicas, etc.).

Qué hacer si a restauración de los residuos de aceite no ayuda

El recurso de trabajo del aceite todavía no es eterno. Podemos alargar la vida útil limpiando y regenerando, pero si el rendimiento se pierde por completo, será necesario desechar el aceite o reciclar el aceite usado. Al elegir un método de eliminación, debe guiarse por el criterio del menor daño al medio ambiente. La refinación consiste en extraer fracciones útiles del aceite usado, que se utilizan para la producción de otros productos petrolíferos.