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1. INTRODUCCIÓN
Los aceites residuales de motores son un material al tamente contaminante, que requiere una gestión res ponsable; éstos pueden causar daños al medioambien te cuando se vierten en el suelo o en las corrientes de agua incluyendo alcantarillas. Esto puede resultar en la contaminación de las aguas subterráneas y del suelo. El aceite lubricante usado contiene diversos compues tos químicos tales como metales pesados, (por ejemplo, cromo, cadmio, arsénico, plomo, entre otros), hidro carburos aromáticos polinucleares, benceno y algunas veces solventes clorados, PCBs, etc. Estos compuestos químicos producen un efecto directo sobre la salud hu mana y varios de estos productos son cancerígenos 1.
Disponer el aceite lubricante usado y materiales conta minados en los rellenos sanitarios o en los botaderos a cielo abierto, no es una solución adecuada. Indudable mente, el aceite se convierte en parte del lixiviado y ter mina en las aguas subterráneas, haciendo que ésta no sea apta para el consumo humano. La contaminación del agua superficial o del suelo no solamente es perju dicial para el hombre, sino para todas las demás formas de vida, puesto que la presencia del aceite altera los procesos de intercambio en los ecosistemas. El aceite lu bricante usado que se quema bajo condiciones no con troladas puede emitir más plomo al aire que cualquier otra fuente industrial, según estudios desarrollados por la Agencia de Protección Ambiental - EPA 2.
En un amplio estudio realizado por la EPA sobre las al ternativas de reglamentación del aceite lubricante usa do, se afirmó que más de 3.000 tipos de cáncer serían el resultado de la absorción de Cromo y sus compuestos durante la quema que se realiza al usarlo como com bustible sin previo tratamiento. La quema de aceite lubricante usado contaminado con PCBs, bajo condi ciones no controladas y a temperaturas insuficientes, puede generar emisiones de dioxinas y furanos que se consideran cancerígenas. Lo mismo sucede con los PAHs que se generan en todos los motores de com bustión interna. También se debe tener mucho cuida do con el manejo de los aceites residuales, puesto que muchos de los químicos concentrados pueden pene trar los tejidos humanos y dar origen a diversos tipos de cáncer y otras enfermedades (2).
Una preocupación universal es el suministro de agua; los aceites lubricantes usados penetran el suelo y au tomáticamente contaminan las aguas superficiales y subterráneas. Cuando se eliminan en los sistemas de alcantarillado de las ciudades, terminan en las plantas de tratamiento de aguas residuales pero actualmente, debido a que de estas plantas existen muy pocas en Colombia, la gran mayoría de estos aceites terminan en el ambiente y en las aguas superficiales.
En Colombia, se ha reglamentado mediante leyes y decretos, la disposición final de residuos tóxicos y pe ligrosos como se especifica en la Ley 253 de 1996, ley 1252 d 2008, decreto 283 de 1990, decreto 4741 de 2005, entre otros. Los aceites usados hacen parte de estos residuos, lo que ha permitido que las empresas defi nan políticas de disposición enmarcadas en la legis lación colombiana. Por todo esto, la preservación del medioambiente es fundamental y debe integrarse ar ticuladamente a cada una de estas políticas 3-4-5-6.
En diferentes países ya existen entidades dedicadas a sensibilizar a la comunidad con el objeto de prote ger el medio ambiente de este tipo de desechos, en los Estados Unidos por ejemplo, San Diego Regional Household HazardousWaste Partnership (Asociación Regional de Desechos Domésticos Peligrosos de San Diego), es la encargada de esta tarea, para lo cual su ministra cartillas pedagógicas guías que contienen aspectos como lo que es un desecho doméstico peli groso, manejo seguro de los mismos entre otros, con el objeto que la comunidad se entere de cómo efectuar la disposición final de este tipo de residuos 7.
El estudio denominado "Desechos Peligrosos y Salud en América Latina y el Caribe", Serie Ambiental No 14, OPS, el cual se complementó con datos recopilados por expertos exclusivamente contratados en ocho paí ses, Argentina, Brasil, Chile, Costa Rica, México, Perú, Trinidad y Tobago y Venezuela, hace un análisis del manejo de los residuos peligrosos en América Latina y su repercusión en la salud de las personas y sobretodo de aquellas que intervienen en su manipulación 8.
Los aceites usados poseen aún grandes cantidades de energía interna que puede ser aprovechada en algu nos casos por las grandes cementeras que los emplean como aceites combustibles, en otros casos, se recicla la base lubricante eliminando sedimentos, partículas y agua con el objeto de re-procesarlos para generar un nuevo lubricante. Algunos autores proponen técnicas de recuperación y de refinado de aceites usados, el re ciclado químico de plásticos y aceites lubricantes usa dos mediante catalizadores zeolíticos 9-10.
En cuanto a alternativas de aprovechamiento de acei tes usados de motores, se resalta la reutilización siem pre y cuando sus características lo permitan. Esta reutilización se inicia con un pretratamiento que in cluye remoción de contaminantes, insolubles, agua, sedimentos y productos de oxidación, mediante el empleo de diferentes procesos físico-químicos como el calentamiento del mismo, la filtración, deshidratación y centrifugación. La regeneración mediante distintos tratamientos es posible, recuperando el material lu bricante base presente en el aceite original, de manera que pueda ser reprocesado para su utilización. Casi todos los aceites usados son regenerables, aunque en la práctica el proceso y el costo del mismo hacen poco viable esta alternativa 11.
Algunos investigadores han estudiado la combustión y emisión de las mezclas de aceite de motor reciclado- diesel en un motor diesel. El aceite reciclado se preparó en dos etapas. Primero se trató el aceite de motor re sidual y se mezcló con diesel en varias proporciones, se midieron propiedades como punto de inflamación, viscosidad cinemática, valor calorífico, numero de ce tano, número, punto de nubosidad, punto de vaciado y densidad según las Normas (ASTM). Las mezclas se probaron en un motor diesel y los resultados indican un aumento de la eficiencia térmica del freno, la tempe ratura del gas en comparación con la del gasóleo. Tam bién hay una disminución de los frenos específicos, el consumo de combustible y las emisiones de NOx. 12.
Otra alternativa de aprovechamiento consiste en la conversión de aceite usado de motor en un producto químico fino; para uso como dispersante para la sus pensión de carbón-agua, sus propiedades fueron com paradas por análisis FTIR, RMN, y análisis de compor tamiento térmico, encontrando que el producto fino resultante presento buenas propiedades de dispersión y estabilización 13.
Otra forma de aprovechamiento se presenta mediante el uso de la catálisis homogénea asistida con irradiación ultrasónica, la cual permite la conversión del aceite usado a biodiesel; se presenta como una opción muy favorecedora ya que se logra que la conversión, la aci dez y la viscosidad del Biodiesel obtenido llegue a va lores permitidos dentro de la norma ASTM D445 en la mitad del tiempo que con la catálisis convencional. 14. De igual forma la valorización energética del aceite usado al mezclarse con fuel-oil para combustión directa en hornos de cemento o en calderas industriales peque ñas, se presenta como alternativa de aprovechamiento; por su alto poder calorífico se constituye en uno de los residuos con mayor potencial para ser empleado como combustible en calderas domésticas, industriales y co merciales de baja potencia. Esta práctica, sin embargo, no es recomendable debido a la gran problemática am biental que generan al contaminar el aire y cuerpos de agua. Para el uso en hornos con menor potencia térmi ca, se emplean procesos químicos de separación de ele mentos volátiles y de metales pesados y procesos físicos para separar materiales sólidos, en suspensión así como también agua y sedimentos lo que se hace normalmen te por destilación o por tratamiento con aditivos flocu lantes, sedimentación, centrifugación y filtración.
El recurso como alternativa de aprovechamiento, se inicia con un pre-tratamiento que dependerá de sus caracterís ticas acorde con la clase de desecho y la fuente de donde provenga tal como se muestra en la Tabla 1; el cual con siste en eliminar burdamente una gran parte de los con taminantes presentes en el mismo, como lo son el agua, partículas gruesas, lodos, polvos, hidrocarburos ligeros, entre otros. Lo conforman varios procesos entre los que se destacan: filtración, decantación, centrifugación, deshidratación, calefacción, tratamiento térmico, destilación at mosférica, desasfaltado, desmetalización, tratamiento quí mico, entre otros procesos. El proceso de reciclaje ha mos trado la posibilidad de obtener aceites de buena calidad a partir de aceites usados de motor. En esta investigación se mostró que el costo es relativamente bajo en comparación con su producción a partir de petróleo crudo. Además, los subproductos del proceso pueden ser convertidos en pro ductos finales valiosos para otros procesos de fabricación. Los rendimientos de estas transformaciones podrían cu brir el costo de la compra de los químicos necesarios para mantener la planta de reciclaje y, por tanto, que el proceso sea potencialmente rentable (11).
Tabla 1 Clasificación de aceites usados y sus fuentes.
| Clases de desecho | Características | Probable fuente |
|---|---|---|
| Residuo acuoso | Agua residual que contiene aceite y residuos mayormente contami nados | Instalaciones de refinerías y petroquími ca, instalaciones de almacenamiento de aceites, vehículos o lavaderos de autos |
| Aceite usado de motor | Contiene contaminantes volátiles (agua y combustible), solubles (adi tivos de aceite), insolubles (partículas de carbono), óxidos de metales incluyendo óxido de plomo junto con una gran cantidad de otras trazas metálicas, y detergentes. | Garajes, empresas de transporte comer cial, estaciones de servicio, sitios indus triales |
| Emulsión de aceite usado | Aceite de corte soluble en agua, desechos que contienen aceites mine rales dispersos en agua, emulsionantes de tipo jabonoso, aditivos de aceites lubricantes y otros aceites contaminantes | Industrias que trabajan con metales, tien das de máquinas, actividades de ingenie ría de producción industrial |
| Mezclas de aceite no emulsionado | Residuos de aceite mineral que contiene aceite entre 10%-10%, agua, materiales lubricantes oxidados, partículas de sedimentos metálicos | Industrias que trabajan con metales, sec tores energéticos, industrias manufactu reras. |
Fuente: (11)
En Cartagena de Indias, no existen hasta el momento datos precisos de la cantidad de fuentes generadoras de aceites lubricantes usados; según datos suministra dos por las servitecas, pueden ser aproximadamente 80 en la ciudad. En la actualidad existen en la ciudad dos (2) empresas de carácter privado, encargadas de la recolección y disposición final de los residuos peli grosos generados en la ciudad, las cuales se encargan de la recolección, transporte e incineración de los mis mos en hornos especiales. Actualmente, en la ciudad de Cartagena no se cuenta con datos precisos referente a la cantidad de aceite lubricante usado que se gene ra. Según lo anterior, se maneja en la ciudad una gran cantidad de residuos peligrosos y en especial de aceite lubricante usado, lo que se convierte en una oportu nidad de negocio con posibilidades de explotación y de recuperación de este tipo de desechos. Un proyec to productivo que apunte al reciclaje de este tipo de aceites generaría en la ciudad, empleo y aportaría una solución a la problemática ambiental.
2. METODOLOGIA EXPERIMENTAL
2.1 Método de Muestreo
Se empleó el método de pistola de vacío con la cual se extrajeron muestras de aceite de motor representati vas. El proceso consistió en introducir un tubo plástico nuevo, limpio y flexible con una longitud suficiente para conectar la pistola al reservorio o cárter del equipo y por vacío (creado por la pistola) para extraer la muestra, la cual fue etiquetada según el motor, equipo, horas de funcionamiento y fecha de obtención.
Las muestras de aceite que se tomaron fueron de 60 cm3 cada una, correspondiente a la capacidad de los re cipientes plásticos receptores de muestras. Se empleó el Método de pistola de vacío con la cual se extrajeron muestras de aceite de motor representativas de forma rápida y con poco esfuerzo. El proceso consistió en introducir un tubo plástico nuevo, limpio y flexible con una longitud suficiente para conectar la pistola al reservorio o cárter del equipo y por vacío (creado por la pistola) extraer la muestra, la cual fue etiquetada se gún el motor, equipo, horas de funcionamiento y fecha de obtención. Para su recolección se empleó el Kit de servicio para toma de muestras de aceite proveídos por la empresa Gecolsa S.A, distribuidores autoriza dos de la empresa Caterpillar en Colombia. Para cada muestra fue empleado un kit completamente nuevo. Ver figura 1.
2.2 Origen y descripción de la muestra
Las muestras #1 y #2 corresponden a aceites usados obtenidos de una volqueta doble troque y un moto-reductor; la muestras #3 y #4 corresponden a aceites usados de motor reciclados (recuperados) F-2 y Mo tor F-1, respectivamente. La muestra #5, correspon de a aceite combustible tipo Aceite pesado Fuel-Oil, autorizada para el manejo de este tipo de sustancias catalogadas como tóxicas y peligrosas por la ley nacio nal. Las muestras #6 y #7 corresponden a muestras de aceites usados provenientes de los equipos de mon tacargas de referencias Yale S34 y S36. La muestra #8 corresponde a una muestra de aceite nuevo, sin usar, con referencia SAE 20W50 y la #9 corresponde a una muestra de aceite usado suministrado por la empresa C.I. Petrofuels, conformada por una mezcla de acei tes usados de diferentes referencias procedente de un cambiadero de aceite, ubicado en la ciudad de Cartagena (Colombia).
La metodología utilizada consistió en la caracteriza ción fisicoquímica de las nueve muestras de aceite descritas anteriormente. Las muestras de la 1 a la 7 corresponden a aceites usados de marcas comerciales reconocidas en Colombia; la muestra 8 corresponde a aceite nuevo y la 9 corresponde a mezclas de aceites usados. Una vez tomadas, se enviaron al Laboratorio de prestación de servicios de la Universidad de Car tagena, en donde se les hizo el análisis físico-químico respectivo, haciendo uso de las técnicas siguientes: viscosimetría para determinar la viscosidad de cada muestra, el método de Kart Fisher para determinar porcentaje de humedad, densimetría para determinar la densidad de cada muestra y absorción atómica para determinar metales, sedimentos y cenizas 15-16-17-18-19-20.
2.3 Proceso de reciclaje
La muestra de aceites usados se mezcla con ácido sul fúrico de concentración 70% en proporción de 10mL a 1mL, y luego es calentado por una hora a 60°C; luego se deja precipitar por seis horas con el fin de permitir a la materia insoluble llegara al fondo del beaker. El aceite tratado es decantado y lodo formado se retira del beaker. Luego, el aceite tratado es contrastado con carbón activado y tratado a temperatura de 200-250°C por 2 o 3 horas. El aceite tratado es filtrado y se deja enfriar. Finalmente se procede a analizar el aceite (11).
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1 Caracterización de los aceites usados
Los resultados respecto a la caracterización de los acei tes usados se muestran en la tabla 2.
Tabla 2 Caracterización de aceites usados.
| Propiedad | Aceites Usados | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| Viscocidad (CentiStokes) | 24.8 | 55.3 | 60 | 50.85 | 72.28 | 56.8 | 67.2 | 114.5 | 81.1 |
| Humedad (%) | 2.44 | 0.27 | 0.01 | 0.0094 | 0.447 | 1.48 | 1.08 | 0.05 | 0.46 |
| Azufre (ppm) | 0.85 | 1.14 | 0.16 | 0.12 | 0.65 | 1.21 | 1.12 | 0.47 | 1.29 |
| Aluminio (ppm) | 140.74 | 16.41 | 12.28 | 11.41 | 13.54 | 11.2 | 22.03 | 2.21 | 16.95 |
| Hierro (ppm) | 55.11 | 1521.42 | 3.03 | 4.89 | 227.86 | 148.8 | 110.37 | 2.44 | 121.19 |
| Sodio (ppm) | 22.31 | 145.85 | 15.52 | 13.48 | 492.07 | 410.07 | 303.87 | 140.67 | 216.81 |
| Zinc (ppm) | 937.28 | 104.32 | 7.04 | 6.37 | 17.93 | 901.51 | 1015.87 | 667.24 | 825.56 |
| Cobre (ppm) | 7.96 | 5.37 | 0.041 | 0.041 | 10.38 | 17.4 | 7.05 | 1.89 | 14.29 |
| Silicio (ppm) | 28.43 | 16.28 | 2.43 | 5.2 | 49.69 | 6.21 | 5.48 | 0.28 | 2.27 |
| Fosforo (ppm) | 10.58 | 24.89 | 5.46 | 4.97 | 24.17 | 19.79 | 1.82 | 1.06 | 18.37 |
| Cloro (ppm) | 24.43 | 224.11 | 18.95 | 15.8 | 709.45 | 635 | 469 | 210 | 330 |
| Calcio (ppm) | 251.33 | 1064 | 48.33 | 41.28 | 171.8 | 401.48 | 308.48 | 20.08 | 285.34 |
| Sedimentos (%) | 1.57 | 0.44 | 0.01 | 0.01 | 0.05 | 0.18 | 0.16 | 0.01 | 0.04 |
| Cenizas (%) | 0.98 | 0.22 | 0.008 | 0.007 | 0.186 | 0.932 | 0.916 | 0.216 | 0.709 |
| Densidad (Kg/L) | 0.8994 | 0.8659 | 0.9004 | 0.901 | 0.8663 | 0.9978 | 0.9884 | 0.8976 | 0.885 |
Fuente: los autores
Tabla 3 Características de los aceites nuevos.
| Propieda | Aceites nuevos | |||||
| M10a | M10b | M11a | M11b | M12a | M12b | |
| Viscocidad (CentiStokes) | 107 | 368.4 | 139.9 | 197 | 143.04 | 214.1 |
| Zinc (ppm) | - | - | 0.135 | 0.135 | - | - |
| Fosforo (ppm) | - | - | 0.114 | 0.114 | - | - |
| Calcio (ppm) | - | - | 0.269 | 0.269 | - | - |
| Sedimentos (%) | - | - | 0.01 | 0.01 | - | - |
| Cenizas (%) | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.98 | 0.98 |
| Densidad (Kg/L) | 0.88 | 0.88 | - | - | 0.891 | 0.895 |
Fuente: suministrada por las fabricantes
3.1.1 Viscosidad
Respecto al análisis de la viscosidad de los aceites nuevos, se tiene una Media: =194,907, una Varianza: = 8783,23 y el Coeficiente de Variación: C.V= 48,084%; de la tabla 1 se puede observar que la dispersión de los datos respecto a la media es alta según lo indica la varianza, la desviación estándar y el coeficiente de va riación. Esto se le puede atribuir a las diferentes mar cas de aceites que según la literatura, se seleccionaron para hacer las comparaciones, ya que por ejemplo el aceite M10a, es un aceite multigrado de alto rendi miento y al que se le adicionan durante su elaboración aditivos que le imparten características sobresalientes de detergencia, anti desgaste, resistencia a la corrosión entre otros, de la misma manera se le adicionan a los otros aceites (M10b, M11a, M11b, M12a y M12b) diver sos tipos de aditivos que buscan mejorar característi cas diversas según clima y condiciones de operación de los motores o equipos.
La menor viscosidad que presenta la muestra M10a (107Cst), se debe a los aditivos y condiciones opera tivas para las cuales se diseña el aceite. La muestra M10b, posee una mayor viscosidad (368,4Cst), debido a que se diseña para equipos de trabajo pesado con mayor tiempo de operación entre cambios y excelen te funcionamiento a altas y bajas temperaturas. Las demás muestras (M11a, M11, M12a y M12b) de acei tes poseen una relativa viscosidad cercana a la media calculada y puede atribuírsele su cercanía al tipo de aceite ya que son del tipo SAE 40 o 50, es decir, de vis cosidades moderadamente altas.
La comparación se hace con la viscosidad de la mues tra #8, la cual corresponde a un aceite nuevo SAE 20W50 y con viscosidad de 114,5 Cst. La muestra #9 está formada por una mezcla aceite de diversas mar cas, calidades y condiciones operativas diferentes y proviene de un tanque recolector común en donde se depositan los aceites usados que se extraen de motores de vehículos diesel y a gasolina. La muestra de aceite #1, es la que menos viscosidad tiene con respecto a la referencia, lo que se le puede atribuir a la dilución del mismo por la combinación con combustible o con acei te más delgado nuevo o reciclado así como también debido a la humedad y algunos aditivos los cuales son los mayores diluyentes de aceite en este tipo de ve hículos de trabajo pesado como lo son las volquetas doble troque. La pérdida de viscosidad causará mayor desgaste de cojinetes (plomo, estaño, bronce) por falta de lubricación hidrodinámica.
La muestra #4 (SAE50), posee baja viscosidad, lo que puede atribuírsele a que proviene de un proceso de recuperación local, sin embargo su viscosidad es infe rior a la referencia en un 125,2%, esto es un indicador de que los aceites usados recuperados que se venden en la ciudad de Cartagena presentan baja viscosidad, lo que puede afectar notablemente el desempeño del motor en donde se usen y sobre todo si se venden se gún el tipo SAE50 sin tener al menos una viscosidad mínima cercana a la de la muestra #8.
Las muestras # 2, 3, 5, 6 y 7 presentan una visco sidad inferior en el 107%, 90,8%, 58,4%, 101,6% y 70,4%, respectivamente con respecto a la muestra de referencia #8, ocasionada seguramente por algunas de las causas mencionadas anteriormente. Un coefi ciente de variación del 37,7% indica una desviación estándar razonable con respecto a la media, lo cual puede atribuirse al hecho de que se cumple fielmente con la cultura de cambio de aceite según el mínimo de horas recomendado por el fabricante del motor o vehículo. El intervalo de confianza al 95% de la me dia nos permite asegurar que para cualquier aceite usado proveniente del sector industrial de Cartagena de Indias, su viscosidad a 40 °C, estará comprendida en el rango que se indica para la media y con una desviación estándar.
Las propiedades de los aceites usados dependen prio ritariamente de las propiedades de las bases lubrican tes de las cuales se derivan, de los aditivos adiciona dos para mejorar la viscosidad, el poder detergente y la resistencia a altas temperaturas. Además, como resultado del servicio prestado, contiene sólidos, me tales y productos orgánicos. Análisis realizados por Lahcorp, así como por Lupien Rosenberg et Associes, demuestran que los aceites usados presentan como características típicas; por su parte los bifenoles poli- clorados, también conocidos como PCB's son los com puestos que dotan los aceites de alta resistencia a la descomposición química, biológica y térmica, con pro piedades conductoras de calor y aislantes térmicos lo cual los cataloga como sustancias atractivas para uso industrial, características que son superiores a medida que aumenta la viscosidad 21.
3.1.2 Humedad
Según los datos de la tabla 1, la muestra#1 es la que presenta mayor contenido de humedad respecto a la muestra #8 de referencia, lo que se le puede atribuir a problemas en el sistema de refrigeración del vehícu lo y que están afectando notablemente al sistema de lubricación, en ocasiones esto se presenta cuando el vehículo posee problemas en los conductos de refrige ración del bloque del motor y que drenan o escurren al cárter del mismo. Otra causa puede ser debido a que el tipo de aceite que emplea el vehículo proven ga de aceite usado y/o nuevo acumulado en tanques o recipientes expuestos al medio ambiente. También puede provenir de la condensación del vapor de agua presente en el sistema de lubricación cuando el mo tor deja de funcionar. Las muestras #3 y 4, poseen un bajo contenido de humedad encontrándose inferior al 0,05%, esto seguramente se debe al proceso de reciclaje a que se somete el aceite antes de su re-envasado para ser puesto nuevamente en el mercado (21).
Los autores consideramos que la humedad presente en el aceite puede provenir de fugas de sellos del pro ceso de combustión o del sistema de enfriamiento lo que afecta las propiedades de lubricación formando lodos que terminan taponando los filtros de aceite. A demás, ocasiona incremento en la viscosidad del acei te generando emulsiones que forman depósitos junto con la suciedad, así como herrumbre y corrosión en los circuitos o sistemas de lubricación del motor. De igual manera, puede degradar los aditivos detergentes presentes en el aceite aumentando el potencial corro sivo de los ácidos o productos que forma al combinar se con mismos. También actúa como catalizador para promover oxidación en la presencia de metales como hierro, cobre y plomo. La humedad reduce la película lubricante e interfiere con la lubricación dejando las piezas susceptibles al desgaste abrasivo, adhesivo y fatiga. En áreas de presión, las gotas de agua impre sionan ocasionando picado o grietas pequeñas en la superficie en donde se encuentren.
Azufre
Respecto al contenido de azufre presentado en la ta bla 1, se puede observar que las muestras #1,2,6,7 y 9 son las que presentan mayores valores, respecto a la muestra de referencia Esto se le puede atribuir a que el azufre presente en el combustible cuando se quema, se combina con el agua proveniente de la humedad del sistema oxidándose y formando ácidos orgánicos, inorgánicos y compuestos de azufre. Las muestras #3 y 4 poseen un contenido de azufre inferior a la de la referencia en un 193,8% y un 291,7%, esto puede atribuirsele a que a pesar de ser aceites recuperados son sometidos a un proceso de recuperación antes de ser introducidos nuevamente en el mercado, sin embar go, el contenido de azufre presente en el aceite de re ferencia puede hacer parte de algún tipo de aditivo antidesgaste que por lo general reducen la fricción, el desgaste e impiden la escoriación y el estancamiento impidiendo el contacto metal-metal 22,23.
3.1.4 Aluminio
La muestra #1, posee un gran contenido de aluminio, superior al contenido de la muestra de referencia, esto indica que este motor presenta una alta contaminación por este elemento y teniendo en cuenta lo anotado en el párrafo anterior y sabiendo que el contenido de silicio para esta muestra es de 28,43 ppm, podemos afirmar que esta muestra de aceite posee 8,5 ppm (29,9%) de alu minio proveniente de la tierra y polvo del ambiente que se filtra por el sistema de admisión de aire. El aluminio presente en las muestras de aceites pueden provenir de una falla en la estanqueidad del sistema lubricante así como también del desgaste de algunas piezas del motor, como pistones, camisas, cojinetes de empuje del cigüe ñal, cojinetes intermedios de levas, bujes, carcasa, buje de bomba de aceite, bomba de aceite, pistones, volantas de empuje, buje de biela, empaquetaduras, válvulas, torni llos, o turbo-cargador si el motor es de maquinaria pesa da. Adicionalmente, proviene del aire contaminado con tierra que se introduce en el motor 24.
3.1.5 Hierro
La muestra #2, es la que mayor cantidad de hierro presenta, esto puede atribuirse a su tipo de aplicación, ya que proviene de un motor reductor en donde el contacto metal-metal es bastante crítico. Su valor ex cede sustancialmente al de la muestra de referencia. Un aumento brusco en el contenido de hierro (Fe) en este aceite también pudo haber sido ocasionado por excesivo desgaste de las Camisas (Cilindros) en el blo que del motor. También puede estar relacionado con la corrosión (oxidación de piezas del motor) debido a pe riodos prolongados de parada del motor y no poseer un aceite protector adecuado que la minimice 25.
3.1.6 Sodio
Las muestras #1,3 y 4 poseen un bajo contenido de so dio con respecto a la referencia. Las muestras #2, 5, 6, 7 y 9 poseen un contenido de sodio superior al de la referencia; la presencia en mayor o menor proporción de sodio en el aceite proviene de fallas en la estanqueidad del sistema lubricante lo que ocasiona fugas del líquido refrigerante del motor, el cual proviene de los inhibidores de corrosión tales como el metaborato y el bicromato de sodio. La entrada directa del refrigeran te a la cámara de combustión genera residuos sólidos ricos en cromo y sodio los que actúan como abrasi vos. La no intervención a tiempo genera pérdidas en el bruñido del cilindro, problemas de empastamiento y consecuente pegado de aros, deficiencia en la com presión, en la combustión ocasionando pérdida en la potencia del motor 26.
3.1.7 Zinc
Las muestras #1, 6, 7, 8 y 9 poseen un contenido de zinc superior a la de la muestra de referencia en un 52,3%; 40,5%; 35,1% y 23,72%; la presencia de zinc en todo aceite usado es normal debido a que son inclui dos como metales de aditivación del aceite nuevo con el objeto de mejorar las características lubricantes de los aceites. Además, varía de acuerdo con la compo sición química del aceite nuevo y según la aplicación, es decir, si va a ser empleado en un motor diesel o a gasolina. La mayoría de los motores no tienen piezas de plata, pero en aquellos que tienen, el uso de lubri cantes con zinc ocasiona corrosión de las mismas. La principal función del zinc y el fósforo (ya que traba jan en conjunto) consiste en proveer lubricación límite cuando la lubricación hidrodinámica no alcanza las necesidades de presiones y fricción. Este tipo de pro tección se conoce como protección anti desgaste (25).
3.1.8 Cobre
Las muestras #1, 2, 5, 6, 7 y 9 presentan un contenido de cobre superior a la de la muestra de referencia. Es tos niveles pueden atribuirse al desgaste de los cojine tes de aleación cobre-plomo, casquillos de pie de biela, cojinetes de empuje del cigüeñal, volantas de empuje, guía de válvulas, núcleo del enfriador de aceite o en el caso de la muestra #2 puede proceder del embrague ya que la muestra proviene de un motoreductor (25).
3.1.9 Silicio
Todas las muestras, es decir, las muestras # 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 9 presentan un contenido de silicio superior al de la muestra de referencia. Esto se le atribuye a fallas en la estanqueidad del sistema lubricante, cristaliza ción de empaquetaduras, tierra, aditivos de aceite y de refrigerante. Este nivel alto de silicio también pue de provenir de tierra o polvo que entra por el filtro o alguna parte del sistema de admisión de aire, lo que sugiere regularmente cambio del filtro de aire, arreglo o mantenimiento del sistema de admisión de aire.
3.1.10 Fósforo
Las muestras #1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 9 presentan un con tenido de fósforo superior a la de la muestra de refe rencia. El fósforo junto con el zinc se agregan al aceite para cumplir funciones antidesgaste y su concentra ción depende del tipo de fabricante, tipo, uso y apli cación. El bajo contenido en fósforo en la muestra de referencia puede atribuirse al tipo, uso, calidad y aditi vos del aceite nuevo (varían entre 1 y 20%), sin embar go, compuestos de zinc y fósforo se colocan en lugares críticos del motor para ser gastado en lubricación lími te cuando la lubricación hidrodinámica no alcanza las necesidades de presión y fricción.
Las muestras #2, 5, 6, 7 y 9 poseen un contenido de cloro superior a la referencia. El contenido de cloro presente en aceites nuevos con frecuencia posee sol ventes clorados, los cuales provienen del proceso de refinación del petróleo y también debido a la conta minación durante su uso (reacción del aceite con com puestos halogenados de los aditivos) o por la adición de estos solventes por parte del generador. Dentro de los solventes que principalmente figuran sontricloroetano, tricloroetileno y percloroetileno 26.
3.1.11 Calcio
Las muestras #1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 9 presentan un conte nido de calcio superior a la referencia. Las muestras # M11a y M11b poseen un contenido de calcio inferior a la referencia para ambas. La presencia de calcio puede atribuirse a los detergentes, los cuales neutralizan los ácidos presentes en el aceite ayudando a mantener el aceite limpio (libre de depósitos) y neutralizando los precursores de depósitos que se forman bajo altas tem peraturas. Los principales detergentes usados en la actualidad son sales de metales alcalinotérreos como bario, calcio y magnesio, conocidos como compues tos órgano-metálicos. Adicionalmente, la presencia de calcio en los aceites se le atribuye a los aditivos que se agregan al mismo con el objeto de que reaccionen con el lodo para mantenerlo soluble. Otra función que cumple el calcio consiste en mejorar las características lubricantes del aceite. Regularmente una caída en el contenido de calcio se le atribuye al deterioro de las propiedades del mismo. Esto no se puede afirmar para las muestras 11a y 11b ya que son aceites nuevos y que seguramente su bajo contenido de calcio se le puede atribuir a la función, tipo y uso de aceite.
3.1.12 Sedimentos
Las muestras # 1, 2, 5, 6, 7 y 9 poseen un contenido de sedimentos superior a la referencia. Este conteni do puede atribuirse a partículas menores de 50 micras las que no alcanzan a depositarse por gravedad y que pueden provenir del medio exterior en forma de polvo, restos de empaquetaduras, lodos, entre otros. Las muestras #3,4, 11a y 11b presentan un contenido igual a la referencia. Esto puede atribuirse a que las muestras 3 y 4 son aceites recuperados los cuales son sometidos a separación centrífuga para eliminar la se dimentación, lo que regularmente deja al aceite usado con un nivel de sedimentación inferior al 1%.
3.1.13 Cenizas
Las muestras # 1, 2, 6, 7, 9, 10a, 10b, 11a, 11b, 12a y 12b poseen cenizas superiores a la referencia. Para es tas muestras las cenizas provienen de la combustión incompleta del combustible las que se depositan prin cipalmente en el cárter del motor, contaminando al aceite lubricante. Entre más ácido se forma debido a la baja calidad de combustible más rápido se degradan los detergentes/dispersantes del mismo. Las cenizas sulfatadas provienen de los aditivos como el magnesio el cual deja cenizas sulfatadas al quemarse. El porcen taje de cenizas es una medida de los componentes no combustibles; generalmente materiales metálicos- que contiene el aceite, los cuales provienen de los adi tivos los cuales poseen compuestos metalo-orgánicos. Adicionalmente provienen de contaminantes como polvo, suciedad y partículas de desgaste entre otras. Es importante resaltar que aceites minerales puros no contienen materiales que formen cenizas, lo cual es muy raro en nuestro medio.
3.1.14 Densidad
Las muestras 1, 3, 4, 6 y 7 poseen una densidad supe rior a la muestra de referencia. El aumento en la densi dad del aceite es debido a contaminantes presentes en el aceite provenientes de polvo, tierra, agua y partícu las de desgaste.
4. CONCLUSIONES
La caracterización fisicoquímica de las muestras de aceites usados provenientes del sector industrial de Mamonal son susceptibles de reciclar y se puede con cluir que el deterioro de los aceites usados de motor empleados en el sector industrial de Mamonal se debe principalmente a:
La presencia de calcio, magnesio, sodio, zinc, fósfo ro son producto de los aditivos que se emplean para mejorar las propiedades físico-químicas de los aceites. El hierro en las muestras estudiadas representa des gaste en los cilindros, camisas, anillos de pistón, tren de válvulas y de la herrumbre.
La cantidad de cromo identificada se debe al desgaste de los anillos del pistón y de los refrigerantes emplea dos. La presencia de aluminio se debe al desgaste de los pistones del motor; y la del cobre se debe al des gaste de cojinetes, bujes y aditivos de refrigerantes. La del silicio se debe a la filtración de polvo y partículas abrasivas a través de los filtros de aire poco eficientes. La reducción de la viscosidad del aceite se debe a la dilución por filtración de combustible; así mismo la presencia de cenizas y sedimentos (insolubles) se debe a la mala combustión y el excesivo intervalo entre cambios de aceite y el hollín presente se debe a una mala relación aire/combustible, a bajas relaciones de compresión y a problemas con los inyectores o bujías.
5. RECOMENDACIONES
Lo ideal, en cuanto a la recuperación de los aceites usados, consiste en reciclar el lubricante base man teniendo sus características lo más cercano posible a las características del lubricante nuevo. El empleo del aceite usado como combustible alternativo es válido si se efectúan los tratamientos físico-químicos necesarios para desclasificarlo como residuo tóxico y peligroso. La opción más adecuada para el país y la región, la constituye el aprovechamiento energético (poder ca lorífico) del aceite usado haciendo uso de la técnica de mezclado con combustibles pesados tipo Fuel-Oil y ACPM y que deben cumplir con la norma técnica ASTM 396.
