ALTERNATIVA TECNOLOGICA PARA EL MANEJO DE LOS ACEITES MINERALES USADOS

Ing. Félix Julián Soto Dr. Pastor Matadamas Ortiz M.I. Manuel Alonso Gutiérrez. CIIDIR- UNIDAD OAXACA Instituto Politécnico Nacional, México. tel.: 01 951 7-06-10 y 7-04-00

I.-RESUMEN “El medio ambiente no es nuestro lo tenemos heredado de nuestros padres y prestado por nuestros hijos”, ante esta situación es importante reflexionar sobre lo que estamos haciendo de la naturaleza y es cuando hacemos uso del poder natural que todos tenemos que es la observación, y vemos a los ríos, arroyos, lagos, lagunas, pozos profundos y al mismo suelo que van cambiando sus propiedades por la influencia de factores externos como son los residuos sólidos, líquidos y gaseosos que impactan en nuestro medio, por tal motivo y como una aportación para la protección del medio ambiente surgió el proyecto “Evaluación de los aceites minerales como un medio para proteger a motores de combustión y a cuerpos receptores”, financiado por el Politécnico de Mexico, aportando conocimiento técnicos a las autoridades responsables de las decisiones ambientales. El estudio consiste en conocer el proceso de fabricación de aceites para optimizar el proceso en la cuna, evitando derrames, conocimiento de las propiedades para el manejo adecuado, de tal modo que nos permita proponer alternativas a usuarios, para disminuir la cantidad de plomo y otros metales que se estima ser absorbidos y acumulados en la sangre, posteriormente se conoce la cantidad y calidad de los aceites virgenes y usados que se tienen en los municipios conurbados y municipio de Oaxaca, tomando en cuenta la normatividad ambiental sobre todo para la disposición del residuo peligroso, se inicia con el estudio de campo, encontrando que el 90% de los generadores del residuo disponen al líquido usado en el drenaje municipal, en el suelo , y en cuerpos receptores, solamente un 10% del volúmen generado lo utilizan en la impregnación de la madera utilizada para la construcción y también para ser quemado junto con filtros en baños públicos, el parque vehicular produce 50 M3 por mes de aceite mineral usado según encuesta en talleres generadores del residuo peligroso, pero haciendo un cálculo en base a la población vehicular esta cantidad se triplica, también se tienen caracterizaciones de grasas y aceites en fuentes de abastecimiento y cuerpos receptores, rebasando en algunos casos los límites máximos permisibles que establece la norma NOM-OO1ECOL/ 1996, por otro lado se hace un análisis del método para la determinación de grasas y aceites aportando conocimientos técnicos. Finalmente se adecuàn sistemas de remoción de grasas y aceites y se propone estudios de ferrografía para el diagnóstico del derioro del aceite lubricante, buscando disminuir el volúmen de aceite usado.

II.- INTRODUCCION.-

El aceite lubricante mineral es un importante producto industrial, proveniente de la industria petrolera y necesario para el funcionamiento de diversos motores que hacen posible el funcionamiento de máquinas móviles y fijas que se utilizan en el transporte, procesos industriales de diferente índole, este importante producto tiene funciones como sellamiento, reducción de fricción, reducción de calor y además es portador de información, con el análisis del aceite en servicio se puede diagnosticar el estado de las piezas internas sin necesidad de desarmar la máquina, con la determinación periódica de las características del aceite en servicio se mantienen las condiciones ópticas para reducir el desgaste y prolongar la vida del sistema tribológico y consecuentemente de la máquina, buscando hacer cambios de aceite en periodos mas largos ya que se ha encontrado que varias veces cambiamos el lubricante del motor antes del tiempo requerido. México ha sido importador de aceites lubricantes básicos, ya que su capacidad de producción no cubre los requerimientos del mercado nacional, en la última década las importaciones se han incrementado considerablemente, representando divisas significativas que han emigrado del país y que en 1990 fue mayor a los 100 000 000 de dólares por el concepto de importar en el mismo año mas de 225 millones de litros, sin embargo en los últimos años el consumo de lubricantes básicos oscila en un promedio de 650 millones de litros por año de los cuales el 53% lo absorbe petróleos mexicanos y el 47% lo absorben los formuladores independientes, los cuales son orientados a dos grandes sectores para el uso automotriz y usos especializados, actualmente la distribución de aceites en el país en base al uso es el siguiente, 52.98% automotriz, 33.66 % industrial, 6.44% proceso, y 6.92% otros usos. Los aceites lubricantes usados tienen en México diferentes usos, tales como, curar la roña en el ganado porcino, herbicida en los durmientes de ferrocarriles, impregnación de la madera para la simbra, combustible barato para hornos de cocimiento de tabique, tratamiento térmico del acero, limpieza del chazis automotriz, relleno de rampas hidráulicas, no se tiene una disciplina durante el manejo ya que se observa su disposición en cualquier lugar, teniendo impactos negativos en el agua suelo y aire, por ejemplo forma películas superficiales que impiden la transferencia del oxígeno y el paso de la luz en el agua, disminuyendo el oxígeno disuelto y aumenta la demanda bioquímica de oxígeno afectando a la flora y a la fauna acuática, en las plantas de tratamiento elevan los costos de tratamiento, obstruye los difusores de aire, alarga el tiempo de digestión de lodos, en los sistemas de alcantarillado, se aglutina y se acumula en las paredes y genera incendios y explosiones .Originalmente los aceites automotrices contienen elementos que en cantidades elevadas son nocivas para la salud, plomo, azufre, cadmio, fósforo y la misma normatividad ambiental considera a los aceites nafténicos, parafínicos y mixtos como productos peligrosos y los ubica en el listado de la norma NOM-O51-ECOL/1995, en esta misma cita a los aceites lubricantes usados que contienen cantidades elevadas de metales pesados, dependiendo del uso recibido y de la composición química del motor utilizado, encontrando en la bibliografía que los metales mas comunes son el fierro, plomo, cobre, sílice, aluminio, en concentraciones variables que van desde 50 a 150 ppm .

Los aceites encontrados en el mercado son de diferentes características, tal es el caso de los aceites ideales para la industria automotriz, que utilizan camiones, automóviles, maquinaria agrícola y de construcción, motores marinos excepto los que utilizan combustóleo; los aceites industriales que son usados en sistemas hidráulicos, cajas de engranes, cajas de transmisión, turbinas y compresores, y aceites dieléctricos como el askarel, payranol que son utilizados en transformadores eléctricos, todos estos están clasificados como aceites ideales, sin embargo hay otros que son no ideales en el área industrial y que de alguna manera son biodegradables, en el caso de los aceites vegetales, sintéticos, asfálticos, solubles, PCB sintéticos, solventes y grasas. En cuanto al almacenamiento del aceite lubricante usado la norma oficial mexicana, NOM-054-ECOL-1995 establece los requisitos que deben reunir los sitios, destinados al confinamiento controlado de residuos peligrosos, sin embargo este principio no se cumple en los generadores mexicanos, encontrando que los recipientes de mayor uso son charolas, botes o cubetas, tambores, tanques y cisternas de diferentes capacidades, además generalmente encontramos residuos sólidos y líquidos, filtros de aceites, piezas metálicas, estopas, agua de lluvia y otros. La normatividad exige que los centros de confinamiento que tienen los grandes generadores de aceites usados tengan los manifiestos de la generación de residuos peligrosos, acompañados de estudios de impacto ambiental para tener los estudios de topografía, geohidrología, estructura del suelo, clima etc. principalmente para empresas, dedicadas a la industria de la construcción y transporte urbano y federal, con la finalidad de proteger a los mantos acuíferos que ya han sido dañados en varias zonas del país y en el caso de los ríos, lagos y mares la influencia es mas significativa.

III.-METODOLOGIA.

Para desarrollar el estudio de aceites lubricantes usados en el estado de Oaxaca, seguimos una metodología, principalmente para conocer los antecedentes y características de la zona de estudio que nos permitiera proponer alternativas en cuanto a la remoción de aceites en las descargas de talleres y empresas del rumbo, así como realizar un diagnóstico de los aceites directamente der cárter de las unidades automotrices. 1.- Consulta bibliográfica, para conocer las características de los aceites, métodos de fabricación, propiedades en dependencias UNAM, IPN. I.M.P. etc. 2.- Consulta con distribuidores de aceites vírgenes en la ciudad de Oaxaca, con la finalidad de obtener datos de consumo en los Municipios Conurbados al Municipio del Centro. 3.- Visita a dependencias del Gobierno Federal y Estatal de Oaxaca para conocer el número de generadores de aceites usados y puntos de ubicación. 4.- Trabajos de Campo.- asistimos a los 17 municipios conurbados y el municipio de Oaxaca de Juárez, obteniendo información relacionados con volúmenes de residuo, manejo de los aceites, disposición del residuo peligroso y filtros de aceite lubricante y otros.

5.- Localización de áreas afectadas en la zona de estudio, principalmente pozos de abastecimiento, suelo y cuerpos receptores. 6.- Caracterización del agua en fuentes de abastecimiento, pozos y diferentes puntos de los ríos Atoyac y Salado . 7.- Propuesta de unidades removedoras de grasas y aceites para ser usadas en centros de lavado de unidades vehiculares y talleres de cambios de aceites. 8.- Propuesta de equipo (ferrógrafo ) para diagnosticar el estado y el grado de contaminación por metales en aceites utilizados, principalmente en la industria automotriz. 9.- Conclusiones de los resultados obtenidos. 10.- Recomendaciones-

IV.- RESULTADOS OBTENIDOS. Obtención del aceite Lubricante.- El petróleo crudo se somete a calentamiento en la torre de destilación, a la presión atmosférica y en algunos casos a vacío, controlando la temperatura que oscila ente 200 a 275 grados centígrados y con viscosidad cinemática menor a 7 centistokes para obtener gasolinas y naftas, posteriormente el residuo lubricante se destila para obtener fracciones a la temperatura de 300 y 370ºC y a la presión de vacío, obteniendo moléculas lubricantes que contienen asfalto, resinas, parafinas, azufre que se eliminan con solventes y operaciones de centrifugación, filtración con arcilla. Se observan pérdidas no mayores al 5% que son recolectadas para enviarse a sistema de alcantarillado de la planta. Transporte.- según la bibliografía Norteamericana, existen pérdidas del 3% por conceptos de evaporación del producto durante el envío de la planta al envasado y estos vapores son recibidos por la atmósfera, que a este respecto no se encontró ninguna caracterización. Distribución del producto.- En Oaxaca existen distribuidores de aceites en una persona por marca, encontrando las marcas Valvoline, Pemex-Lub, Quaker-State, Shell, Veedol, todos distribuyen en una proporción estimada de 20% por marca, en encuesta realizada a distribuidores, se estima que en la ciudad de Oaxaca y Municipios Conurbados se distribuyen 175 000 litros de aceite por mes. Ubicación de los Centros generadores de residuo.- Los municipios Conurbados a la ciudad de Oaxaca son, Animas trujano, San Agustín de las Juntas, San Agustín Yatareni, San Andres Huayapan, San Andres Ixtlahuaca, San Antonio de la Cal, San Bartolo Coyotepec, San Jacinto Amilpas, San Pedro Ixtlahuaca, San Sebastían Tutla,Santa Cruz Amilpas, Santa Cruz Xoxocotlán, Santa Lucía del Camino,Santa María Atzompa,Santa María Coyotepec, Tlalixtac de Cabrera y San Martín Mexicapam, ademas el Municipio del Centro. En todos estos Municipios se encuentran 135 centros

de cambios de aceites y lavado de automóviles , los generadores responsables en las unidades de servicio reportan que solamente tiran 23250 litros por mes, cantidad que de ninguna manera coincide con el dato proporcionado por los distribuidores. Los municipios de mayor número de talleres en cambios de aceite están en el siguiente órden, Municipio del Centro de Oaxaca, San Jacinto Amilpas,Tlalixtac de Cabrera, San Martín Mexicapam, San Antonio de la Cal, San Sebastían Tutla, y en los otros se tienen menor cantidad. Cálculo en función del número de Unidades Vehiculares.- La dirección General de tránsito del estado, reporta que en esta zona circulan 48 000 unidades vehiculares en una En el caso de los automóviles se utilizan en la siguiente proporción, 80.6 % particulares, 19.4% taxis, por lo que si consideramos los cambios de aceite que se realizan por año y en fución del uso se encontró que mensualmente se generan 169, 660 litros por mes, que mas o menos corresponde a la cantidad vendida. clasificación que se muestra en la siguiente lista. Motocicletas = 9.6 % Automóviles = 47.6 % Camionetas = 20% Camiones = 18 % Autobuses = 4.8% Clasificación por marcas: Ford = 13.5 % Dodge = 10.4 % Rambler =4.9 % Chevrolet =8.3 %

Nissan =13.1 % Datsun =11.7 % Valiant =0.7 %

Renaul = 3.0 % Volswagen =33.4 % Chrayler =0.9 %

Manejo de los Aceites.- La recolección del aceite se realiza en depòsitos subterráneos construídos con tabicón y cemento, que generalmente tienen en el piso una coladera para enviar el agua del lavado al drenaje municipal u otro cuerpo receptor, extráen el aceite del cárter de la unidad y lo reciben en una charola o tina, los operadores no utilizan ningún tipo de protección en las manos por lo que el contacto es directo en proporciones pequeñas, luego depositan el aceite en tambores de 200 litros y a la intemperie, recibiendo al agua de lluvia provocando derrames al suelo, generalmente en los talleres pequeños; pero en los talleres de líneas de transporte el aceite usado lo envían a cisternas de diversas capacidades que están a nivel de piso o subterráneas, pero que no cumplen con lo establecido en la norma NOM. 054-ECOL -1996Disposición final de los aceites lubricantes usados.- Una cantidad de los aceites son utilizados en la industria de la construccíon para impregnar la madera con el fín de evitar el contacto con el concreto, también se utiliza como combustible en el cocimiento del ladrillo en un porcentaje considerable,asi como para el calentamiento del agua en los baños públicos, pero el mayor porcentaje es descargado al suelo, alcantarillado y los ríos atoyac y salado, se estima un porcentaje del 60% del total generado en el área de estudio.

Caracterización del agua en principales cuerpos receptores y fuentes de abastecimiento público.-El sistema de alcantarillado del 60% de los municipios conurbados tienen sus descargas en el río atoyac, 30% descargan en el río salado y el resto en el suelo y en el río Jalatlaco, por lo que consideramos conveniente monitorear las fuentes de abastecimiento mas cercanas a las áreas afectadas por descargas de aceites usados, asi como en los ríos antes mencionados. Tabla No.1.- Determinación de grasas y aceites en el río atoyac a la altura del Instituto Tecnológico de Oaxaca (Mg/l) (NOM-001-ECOL-1996) 25 Mg./l para usos de riego. MARZO 1996 39.7

JULIO 1996 46.5

MARZO 1997 28.7

JULIO 1997 35.4

Tabla No. 2.- Determinación de grasas y aceites en la descarga del drenaje municipal en el río Atuyac a la altura de la empresa Triplay de Oaxaca. ABRIL 1996 404.0

JULIO 1996 332.7

ABRIL 1997 230.6

JULIO 1997 88.3

Tabla No. 3.- Determinación de grasas y aceites en pozos de abastecimiento NOM001-ECOL-1997, 15 Mg/l (1997.) POZO 1 3.7

POZO 2 2.5

POZO 3 3.6

POZO 4 4.2

Análisis de la Norma Vigente para la determinación de grasas y aceites en agua.- Las grasas y los aceites son ésteres de alcoholes o gliceroles con ácidos grasos, los glicéridos de ácidos grasos que son líquidos a temperaturas ordinarias se llaman aceites y los sólidos se llaman grasas, son similares químicamente y estàn formados de carbono, hidrógeno y oxígeno, son compuestos estables dificilmente biodegradables,pueden proceder de seres vivos o bién del petróleo,son solubles en hexano, y cuando están en el agua flotan formando una capa que se pudiera llamar tensión superficial, sin embargo en otros casos cuando se trata de fases líquidas se forman emulsiones que pueden ser aceite en agua y agua en aceite, para tener una mezcla homogénea es necesario aplicar una fuerza que rompa con la formación de las capas, por lo que las condiciones de muestreo deben ser especiales o bién el resultado obtenido no debe ser relacionado con la unidad de volúmen Construcción de un Ferrógrafo .- Como una alternativa para reducir el volúmen de aceites usados, se construyó un equipo que a bajo costo y a un tiempo corto ,extrayendo muestras de aceites del cárter del autómóvil, diagnosticará las características del desgaste de la máquina y proporcionará recomendaciones para el uso óptimo del aceite.

V.- ANALISIS DE LOS RESULTADOS

Los municipios de mayor incidencia de aceites lubricantes usados , son : Municipio del Centro, San Jacinto Amilpas, San Martín Mexicapam, Tlalixtac de Cabrera,Santa Lucía del Camino a reserva de terminar con el proyecto para cuantificar el potencial por municipio. El mayor volúmen de aceite lubricante usado se estima que proviene de la industria automotriz, principalmente del cambio de aceites del cárter y del lavado y lubricación de las mismas máquinas, no se cuenta con la evaluación de aceites industriales provenientes de sistemas hidráulicos,compresores industriales,turbinas,reductores, compresores de refrigeración, ferrocarriles y de transformadores. En cuanto a la composición química de los aceites minerales usados, solamente se tienen resultados puntuales en la Escuela Superior de Ingeniería Química del I.P.N. de algunos aceites industriales, cuyas conclusiones indican que la composición depende de la estructura del metal del motor y han hecho caracterizaciones de metales fierro, plomo,cobre, silíce,cromo, aluminio.Con referencia al manejo y almacenamiento del resíduo peligroso, estimamos que puede haber transmisión de plomo a la sangre por no utilizar equipo de protección, y que existen derrames hacia el suelo y que han afectado sobre todo para el cultivo de vegetales en áreas significativas, con lo que respecta a los cuerpos receptores, se tienen cifras elevadas de grasas y aceites que rebasan la normatividad, si consideramos que en algunos puntos de los ríos Atoyac y Salado el agua la utilizan para la recreación. El agua de abastecimiento no consideramos que esté contaminada por los aceites que se han infiltrado por el suelo, mas bién creemos que la contaminación es superficial o por los recipientes que algunas veces introducen para sacar el agua

VI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 1.- Las personas generadoras del residuo peligroso, nunca manifiestan la cantidad correcta que generan . 2.- No sabemos con exactitud la disposición final del aceite lubricante usado ya que existe el temor de ser infraccionados . 3.- Las instituciones educativas y gubernamentales han propuesto sistemas de captación de grasas y aceites a personas responsables, sin embargo se justifican que no existe el financiamiento para la construcción de los mismos , por lo que se infiere que seguirá habiendo contaminación por este producto. 4.-La Comisión Nacional del Agua, debe implementar otros procedimiento para que el generador, reporte la caracterización real de sus descargas o de lo contrario tener la capacidad para realizar el monitoreo. 5.-Prolongar los periodos de cambios de aceite, en base a una caracterización que se debe hacer a un costo bajo a los de mayor generación, como es el caso del transporte urbano y unidades de taxis. 6.- Incrementar el reciclamiento del aceite en empresas especializadas de tal modo que el gobierno estatal y Federal proporcione las facilidades requeridas.

7.- En el caso del almacenamiento los recipientes deben estar limpios y en buen estado,tapados para evitar la contaminación con agua, basura, polvos , refacciones usadas metálicas. 8.- Utilizar una criba al vaciar el aceite lubricante usado, para evitar que se introduzcan, estopas, filtros, papeles, telas, ayudando a mantener mas limpio el aceite para disminuír los costos de reciclamiento. 9.-En el caso de los tanque y cisternas, se deberá cumplir con la norma vigente, con el fín de permitirnos el monitoreo der resíduo peligroso con las técnicas existentes. 10.- Los resultados obtenidos en cuanto a la caracterización del agua, no pueden ser muy confiables toda vez que el método de medición tiene errores significativos.

BIBLIOGRAFIA-

Pastor T. Matadamas Ortiz.- El aceite lubricante como portador de información del estado técnico de pares tribológicos. Frank N. Kemmer.- Nalco Chemical Company .- Manual del agua tomo II. Jesús Ortiz Girón.- Obtención de aceites básicos. Guillermo Valencia Andrade.- Manual de Lubricación. INE.- Normas oficiales Mexicanas. C.N.A. Caracterización del agua en cuerpos receptores.