2.5.1 Agotamiento de aditivos Temperatura de operación Agua Combustibles Sólidos y polvo Otros 37 2.

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1 CONTENIDO pág. 1 INTRODUCCIÓN 17 2 MARCO TEÓRICO ACEITES LUBRICANTES Por qué es importante realizar una buena lubricación? Composición del aceite lubricante Aceite vegetal y animal Aceite mineral Aceite sintético MANUFACTURA DEL ACEITE LUBRICANTE Aditivos PROPIEDADES DE LOS ACEITES LUBRICANTES Índice de viscosidad Punto de fluidez Residuo de carbono Resistencia a la oxidación Resistencia a la corrosión Detergencia Dispersión Estabilidad de la espuma Características de presión extrema Reacción con el agua Homogeneidad Compatibilidad CLASIFICACIONES DE LOS ACEITES PARA MOTOR Clasificación de viscosidad SAE Clasificación API de servicio en motores FACTORES DE DETERIORO DEL ACEITE LUBRICANTE 34

2 2.5.1 Agotamiento de aditivos Temperatura de operación Agua Combustibles Sólidos y polvo Otros PROBLEMÁTICA DE ACEITES USADOS 37 3 OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS 41 4 NORMAS Y PROCEDIMIENTOS PARA LA GESTIÓN DE ACEITES USADOS GESTIÓN MUNDIAL Y NACIONAL PARA EL MANEJO DE ACEITES USADOS CLASIFICACIÓN DE LOS ENCARGADOS DE MANEJAR RESIDUOS PELIGROSOS TIPOS DE DISPOSICIÓN FINAL NO REGLAMENTADA EN EL ÁREA METROPOLITANA NORMATIVIDAD PARA ESTACIONES DE SERVICIO Impactos generados por la construcción de estaciones de servicio Procedimiento para el montaje y puesta en marcha de una estación de servicio (E.D.S) NORMATIVIDAD ACTUAL IMPLEMENTADA EN EL TERRRITORIO COLOMBIANO Legislación colombiana para infractores del manejo de residuos peligrosos Sanciones Medidas preventivas Planes y estrategias para el manejo de residuos peligrosos en el área metropolitana 53

3 4.6 NORMAS ESTABLECIDAS PARA SECTORES ESPECIFICOS DE COLOMBIA Normatividad implementada en Bogotá D.C Normatividad Implementada en Cundinamarca CREACIÓN DE NUEVAS ESTRATEGIAS PARA LA GESTIÓN DE ACEITES USADOS 56 5 PRODUCCIÓN DE ACEITE LUBRICANTE Y GENERACIÓN DE ACEITE USADO EN EL VALLE DE ABURRA PRODUCCIÓN DE ACEITE LUBRICANTE Venta actual de aceite lubricante Estaciones de servicio y la generación de aceite usado dentro de ellas GENERACIÓN DE ACEITE USADO EN EL ÁREA METROPOLITANA Desgaste del aceite dentro del automotor Generación de aceite usado en Colombia Volumen generado en el área metropolitana ESTRATEGIAS ESTABLECIDAS DENTRO DE LAS E.D.S PARA EL MANEJO DE ACEITES USADOS Lugares de cambio dentro de las estaciones y servitecas Procedimientos para el cambio del aceite Lugar de almacenamiento Factores que determinan el alto volumen de aceite usado dentro del área metropolitana Volumen para estaciones reconocidas en el área metropolitana Estación de servicio # Estación de servicio # Estación de servicio # Estación de servicio # Disposición final implementada en las E.D.S Firmas encargadas de la recolección del aceite lubricante residual Coraje Corpaul 79

4 Gestión ambiental Corpaul 79 6 SISTEMA DE RECOLECCIÓN PARA E.D.S Y SERVITECAS PROCESO DE RECUPERACIÓN CAJA NEGRA ESTRUCTURA DE FUNCIONES PARCIALES Filtración Transporte Destilación Almacenamiento RELACIÓN HOMBRE - ARTEFACTO AMBIENTE SISTEMA DE FILTRACIÓN Costos del sistema de filtración SISTEMA DE TRANSPORTE Selección de la bomba Pérdidas en el sistema Costo del sistema de transporte ESTRUCTURA DEL SISTEMA Selección de la estructura Análisis de columnas Análisis de columna A-J Análisis de columna F-A Costos de la estructura SISTEMA DE DESTILACIÓN Selección del intercambiador de calor Costos del sistema de destilación SISTEMA DE ALMACENAMIENTO Costos del sistema de almacenamiento SISTEMA DE RECOLECCIÓN, SEGUNDA OPCIÓN COMO PROMOVER EL PROYECTO PROCESO LIMPIO PARA LA RECUPERACIÓN DE ACEITES USADOS DESCRIPCIÓN TÉCNICA 141

5 7.2 RECOLECCIÓN Y MANEJO DE LOS ACEITES USADOS Fase interna Fase externa ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS Re-refinación por arcillas ácidas Destilación en película delgada al vacío, combinada con acabado ordinario de arcillas sin tratamiento ácido Evaporación total Evaporación de componentes lubricantes en alto vacío Evaporación total con recuperación de lubricante residual Destilación de película delgada al vacío combinada con postramiento de hidrocarburos TECNOLOGÍA LIMIPIA USADA POR PRENECO S.A Diseño de sistemas Recepción, prefiltrado y almacenamiento Calentamiento, desemulsificación, decantación Filtración Separación de volátiles Filtrado final (purificación) Centrífuga de disco con descarga periférica Ayudas filtrantes, tanques de agitación, filtroprensa MEZCLAS DE FUEL - OIL Y ACEITE PROCESADO Mezclas pesadas Mezclas ligeras para calderas de ACPM CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA BIBLIOGRAFÍA CLÁSICA BIBLIOGRAFÍA INTERNET 163

6 LISTA DE ILUSTRACIONES pág. Ilustración 1. Procedimiento para el montaje de una estación de servicio (E.D.S). 50 Ilustración 2. Distribución venta de aceite. 59 Ilustración 3. Guaje de una E.D.S. 64 Ilustración 4. Gato hidráulico. 64 Ilustración 5. Implementado en E.D.S. 65 Ilustración 6. Sistema actual para la recolección del aceite usado. 66 Ilustración 7.Canecas en dique de seguridad. 67 Ilustración 8. Canecas con aceite usado sin ningún control. 67 Ilustración 9. Volumen estación #1. 71 Ilustración 10. Volumen estación #3. 72 Ilustración 11. Volumen estación #4. 72 Ilustración 12. Volumen estación #5. 73 Ilustración 13. Gestión ambiental Corpaul. 80 Ilustración 14. Representación de flujos para la caja negra. 83 Ilustración 15. Caja negra del proceso de recuperación. 83 Ilustración 16. Caja negra, proceso filtración. 84 Ilustración 17. Caja negra, proceso transporte 85 Ilustración 18. Caja negra, proceso destilación. 86 Ilustración 19. Caja negra, proceso de almacenamiento. 86 Ilustración 20. Estructura de funciones parciales, para el sistema de recolección. 88 Ilustración 21. Esquema general del sistema de recolección. 89 Ilustración 22. Relación artefacto-hombre-ambiente. 90 Ilustración 23. Sistema de filtración. 93 Ilustración 24. Sistema de transporte. 95 Ilustración 25. Diagrama de la estructura. 104

7 Ilustración 26. Diagrama de cuerpo libre, elemento A-B. 105 Ilustración 27. Diagrama de cuerpo libre, elemento A-D. 106 Ilustración 28. Diagrama de cuerpo libre, elemento F-G. 108 Ilustración 29. Diagrama de cuerpo libre, elemento F-I. 109 Ilustración 30. Columna A-J. 111 Ilustración 31. Columna F-A. 114 Ilustración 32. Esquema general de la estructura. 118 Ilustración 33. Esquema del intercambiador de calor. 121 Ilustración 34. Configuración del equipo. 128 Ilustración 35. Sistema de destilación. 130 Ilustración 36. Ensamble sistemas de destilación y almacenamiento 133 Ilustración 37. Esquema de la segunda opción para el sistema de recolección. 136 Ilustración 38. Refinación por arcillas ácidas. 144 Ilustración 39. Destilación en película delgada. 145 Ilustración 40. Evaporación total. de componentes lubricantes en alto vacío 145 Ilustración 41. Evaporación total. 146 Ilustración 42. Destilación de película delgada al vacío. 146 Ilustración 43. Proceso limpio de Preneco S.A. 147

8 LISTA DE TABLAS pág. Tabla 1. Simbología utilizada SI. 15 Tabla 2. Aditivos comúnmente usados en los aceites lubricantes. 23 Tabla 3. Resultados de una prueba de corrosión Maccoul. 26 Tabla 4.Valores de dispersión del aceite usado. 27 Tabla 5. Propiedad de los aceites según SAE. 31 Tabla 6. Nivel de calidad de aceites para motores a gasolina según API. 33 Tabla 7. Nivel de calidad de aceites para motores diesel según API. 34 Tabla 8. Contaminantes de los aceites usados. 38 Tabla 9. Composición de los aceites usados a través de los años. 39 Tabla 10. Impacto ambiental del aceite usado. 42 Tabla 11. Investigación en el Área Metropolitana de aceites usados. 69 Tabla 12.Costos del sistema de filtración. 92 Tabla 13. Accesorios del sistema de transporte. 101 Tabla 14. Costos del sistema de transporte. 103 Tabla 15. Costos de la estructura. 117 Tabla 16. Entalpía para las sustancias de la mezcla. 124 Tabla 17. Costos del sistema de destilación. 129 Tabla 18. Costos sistema de almacenamiento. 131 Tabla 19. Costos totales del sistema de recolección. 132 Tabla 20. Costos segunda opción del sistema de recolección. 135 Tabla 21. Mezclas pesadas. 155 Tabla 22. Mezclas ligeras para caldera. 156

9 LISTA DE ECUACIONES pág. Ecuación 1. Bernoulli. 96 Ecuación 2. Ecuación del sistema actual. 96 Ecuación 3. Perdida total de energía, generada por los accesorios y tubería. 96 Ecuación 4. Caudal. 97 Ecuación 5. Número de reynolds. 97 Ecuación 6. Pérdida en la entrada. 98 Ecuación 7. Pérdida por fricción en la tubería. 99 Ecuación 8. Pérdida de energía en las válvulas. 99 Ecuación 9. Pérdida de energía en los codos. 100 Ecuación 10. Pérdida en la salida. 100 Ecuación 11. Potencia de la bomba. 102 Ecuación 12. Radio de giro. 112 Ecuación 13. Esfuerzo admisible para columna larga. 112 Ecuación 14. Carga máxima. 113 Ecuación 15. Factor de seguridad. 115 Ecuación 16. Constante k. 115 Ecuación 17. Constante cc. 116 Ecuación 18. Esfuerzo admisible para columna corta 116 Ecuación 19. Flujo másico. 123 Ecuación 20. Transferencia de calor. 123 Ecuación 21. Entalpías de la mezcla a la salida y entrada del sistema. 123 Ecuación 22. Transferencia de calor para fluidos sin cambios de fase. 125 Ecuación 23. Transferencia de calor. 125 Ecuación 24. Factor de corrección R. 126 Ecuación 25. Factor de corrección P. 126 Ecuación 26. Diferencia de temperatura media logarítmica. 127 Ecuación 27. Área de la sección de transferencia de calor. 127

10 Tabla 1. Simbología utilizada SI. Ítem Símbolo Descripción Unidades 1 ext Φ Diámetro exterior m 2 Φ int Diámetro interior m 3 t Espesor de pared m 4 A Área m 2 5 Sg Gravedad específica adimensional 6 γ 3 Peso específico N / m 7 ρ Densidad 3 kg / m 8 µ Viscosidad N*s/m 2 9 Q Caudal 3 m / s 10 P 1 Presión del fluido en el punto 1 Pa 11 P 2 Presión del fluido en el punto 2 Pa 12 Z 1 Altura del fluido en el punto 1 m 13 Z 2 Altura del fluido en el punto 2 m 14 v Velocidad del fluido en el punto1 1 m / s 15 v Velocidad del fluido en el punto2 2 m / s 16 ha Cabeza total de la bomba m 17 hl Perdida de energía total por unidad de peso del fluido que fluye 18 g Gravedad 2 m / s 19 h 1 Pérdida en la entrada de la línea m 20 h 2 Pérdidas por fricción en la línea m 21 h 3 Pérdidas de energía en las válvulas m 22 h 4 Pérdidas de energía en los codos m 23 h 5 Pérdidas en la salida de la línea m 24 v Velocidad de succión y de descarga m / s 25 N R Número de Reynolds adimensional 26 ε Rugosidad del conducto acero comercial m 27 f Factor de fricción adimensional 28 k Coeficiente de resistencia adimensional 29 l Longitud total de tubería m 30 pot Potencia w 31 e Eficiencia de la bomba % m

11 Ítem Símbolo Descripción Unidades 32 W1 Peso total del tanque de almacenamiento N 33 W2 Peso total del sistema de destilación N 34 Wp Carga puntual N 35 Wd Carga distribuida por metro N/m 36 RA Reacciones en el punto A N 37 RB Reacciones en el punto B N 38 RD Reacciones en el punto D N 39 RF Reacciones en el punto F N 40 RG Reacciones en el punto G N 41 RI Reacciones en el punto I N 42 I Momento de inercia m 4 43 L Longitud de columna m 44 Le Longitud equivalente columna m 45 r Radio de giro m 46 E Módulo de elasticidad Pa 47 σ adm Esfuerzo admisible Pa 48 σ y Esfuerzo de fluencia Pa 49 FS Factor de seguridad adimensional 50 P max Carga máxima N 51 K Constante K adimensional 52 Cc Constante Cc adimensional 53 m T Masa total aceite usado Kg 54 m m Masa de mezcla Kg 55 Te M Temperatura mezcla entrada del intercambiador ºC 56 Ts M Temperatura mezcla salida del intercambiador ºC 57 Te agua Temperatura agua entrada del intercambiador ºC 58 Ts agua Temperatura agua salida del intercambiador ºC 59 t d Tiempo de destilación s 60 m& m Flujo de masa por unidad de tiempo de la mezcla kg / s & Flujo másico de la parte de agua de la mezcla kg / s m 2 61 H O 62 m& HL Flujo másico de la parte de hidrocarburos ligeros de la mezcla kg / s 63 Q & Transferencia de calor w

12 64 h m. e 65 h m. s h. 66 H 2 O e h. 67 H 2 O s 68 h HL. e 69 h HL. s Entalpía de la mezcla en la entrada del intercambiador Entalpía de la mezcla en la salida del intercambiador Entalpía de la parte de agua de la mezcla en la entrada del intercambiador Entalpía de la parte de agua de la mezcla en la salida del intercambiador Entalpía de la parte de hidrocarburos ligeros de la mezcla en la entrada del intercambiador Entalpía de la parte de hidrocarburos ligeros de la mezcla en la entrada del intercambiador 77 m& Flujo másico del agua que entra a condensar la agua mezcla kj / kg kj / kg kj / kg kj / kg kj / kg kj / kg kg / s 71 Cp agua Calor específico del agua Kj/kg*K 72 A T Área de transferencia de calor m 2 73 F 74 U Factor de corrección para un intercambiador de calor de un solo paso en flujo cruzado para ambos fluidos no mezclados Coeficiente global de transferencia de calor para el agua que fluye por los tubos del intercambiador adimensional W/m 2* K 75 TLN Diferencia de temperatura media logarítmica ºC 76 Te 77 Ts Diferencia de temperatura a la entrada del intercambiador Diferencia de temperatura a la salida del intercambiador ºC ºC 78 R Factor de corrección R adimensional 79 P Factor de corrección P adimensional 80 L T Longitud de transferencia de calor m

13 GLOSARIO ACEITE USADO: aceite cuyas características han cambiado marcadamente, desde su manufactura inicial, contiene grandes cantidades de contaminantes, y productos de desecho tales como barro, metales pesados, agua, hidrocarburos, entre otros, los cuales hacen que se vuelva un residuo altamente contaminante. ACEITES DE BAJAS ESPECIFICACIONES: es aceite usado mezclado con aceite nuevo y reenvasado para ser vendido en el mercado como un producto nuevo. E.D.S: estaciones de servicio. GUAJES: lugar utilizado por las E.D.S. para tener acceso a la parte inferior del vehiculo. MESH: numero de agujeros por pulgada lineal de la malla de un filtro. RECICLADO DE ACEITES: se dice del proceso desarrollado para que el aceite usado vuelva a ser utilizable. Se definen a su vez dos tratamiento claramente diferenciados. RE-REFINADO DEL ACEITE USADO: llámese a la aplicación de Procesos de Refinación del Crudo al Aceite Lubricante Usado para producir Base de Aceite Lubricante Limpio de alta calidad, que será materia base para Aceites Lubricantes antes de su formulación con aditivos. Estos procesos incluyen destilación, hidrotratamiento, o tratamientos con ácidos, cáusticos, solventes, arcillas, otros químicos. El producto es Base Lubricante Re-refinada para aceites lubricantes.