Clasifique los fluidos ambientalmente aceptables

Cualquier aplicación ambientalmente sensible puede beneficiarse de los fluidos hidráulicos ambientalmente aceptables de la actualidad, y seleccionar el fluido hidráulico más adecuado para la aplicación no sacrificará (o incluso beneficiará) el rendimiento del sistema hidráulico. Los fluidos ambientalmente aceptables (EAF) están ganando popularidad en una variedad de aplicaciones donde se deben minimizar los riesgos ambientales. Aunque se han utilizado en operaciones de perforación durante años, la minería, la silvicultura, la construcción, la agricultura y los servicios municipales ahora recurren a los EAF para anticiparse a los cambios en las reglamentaciones y cumplir con las expectativas de las partes interesadas.

Con más de 100 millones de galones de fluido hidráulico descargados en el medio ambiente de América del Norte cada año, no es de extrañar que la aceptación de EAF por parte de los usuarios y los estándares de la industria continúe expandiéndose. Además, los incentivos y las regulaciones proporcionadas por los gobiernos de todo el mundo ayudan a fomentar el uso de fluidos hidráulicos y neumáticos biodegradables. Pero, ¿quién está usando EAF?¿En qué aplicaciones funcionan bien?¿Cuáles son las compensaciones?¿Protegen el equipo tan bien como el aceite que se usa actualmente?Ningún gerente responsable cambiaría a aceites ecológicos si eso significara sacrificar la confiabilidad del equipo.

Los primeros aceites hidráulicos biodegradables eran a menudo mezclas de aceites vegetales de baja calidad mezclados con aditivos desarrollados para aceites a base de petróleo. Estos aditivos suelen contener compuestos que dificultan la biodegradabilidad natural del aceite. El resultado es un fluido hidráulico que funciona mal a bajas temperaturas, tiene una vida útil corta y tiene propiedades ambientales que son solo marginalmente mejores que los productos de petróleo más baratos que reemplaza.

Ahora, gracias a los avances en aceites base y aditivos, los hornos de arco eléctrico han traído más. Los nuevos aceites sintéticos son altamente biodegradables y pueden usarse en temperaturas extremas. La reproducción selectiva y la modificación genética otorgan a los aceites vegetales la misma longevidad que los aceites minerales. El desarrollo de nuevos compuestos antidesgaste ha permitido a los fabricantes de aditivos desarrollar productos con una toxicidad extremadamente baja y una alta biodegradabilidad. Estos nuevos aditivos no tóxicos tienen el mismo rendimiento que los antiguos aditivos que contienen zinc.

En 1999, el Cuerpo de Ingenieros de EE. UU. acuñó el término «fluidos ambientalmente aceptables», aquellos fluidos que son fácilmente biodegradables y no tóxicos para la vida marina. Desde entonces, el término ha sido adoptado por la Organización Internacional de Normas y la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU., y se ha agregado el requisito de que el producto no sea bioacumulativo.

¿Qué es la conciencia ambiental?

Primero, veamos los criterios del horno de arco eléctrico: biodegradabilidad, toxicidad y bioacumulación.

La biodegradación se refiere a la capacidad de las bacterias en el suelo y el agua para usar lubricantes como fuente de alimento. El aceite se descompone en unidades lo suficientemente pequeñas como para ser una fuente de carbono para las bacterias. En la popular prueba ASTM D5864, las muestras de aceite se mezclan con agua y bacterias y se incuban durante 28 días. Una vez completadas, las muestras se evaluaron para ver qué partes fueron degradadas por bacterias y cuáles permanecieron intactas. Los aceites base mejorados de hoy en día son más del 90 % biodegradables después de 28 días.

Las mediciones de biodegradación se dividen en dos criterios. El aceite fácilmente biodegradable es 60% biodegradable después de 28 días. Los productos intrínsecamente biodegradables son aquellos que tienen una tasa de biodegradación de al menos el 20%. Tanto los ésteres sintéticos como los aceites vegetales se consideran «fácilmente biodegradables» según la norma.

La toxicidad se refiere a la letalidad de una determinada concentración de lubricante para un organismo específico. Las pruebas de toxicidad de aceite hidráulico o neumático generalmente se realizan en agua utilizando diferentes tipos de camarones, pececillos o truchas como sujetos.

La bioacumulación se refiere al nivel de concentración de una sustancia dada en un organismo después de una exposición repetida. Por ejemplo, algunos pesticidas se concentran en animales con la edad. Los productos clorados son generalmente bioacumulativos.

Tipos de fluidos ambientalmente aceptables

La Organización Internacional de Normalización (ISO) clasifica los fluidos ambientalmente aceptables según el tipo de aceite base (Tabla 1). Los ésteres sintéticos (HEES) y los aceites vegetales (HETG) han demostrado ser los más populares, por un amplio margen.

Los ésteres sintéticos se han producido desde finales de la década de 1950. Están hechos de una reacción química entre un alcohol y un ácido. Hay muchos tipos de ésteres sintéticos con una variedad de propiedades diferentes. Tienen una excelente resistencia a la oxidación y un bajo punto de fluidez, por lo que se pueden utilizar en una gama más amplia de temperaturas de aplicación. De hecho, algunos ésteres sintéticos brindan una estabilidad tan alta a altas temperaturas que se usan como lubricantes en motores a reacción. Aún así, gracias a su estructura molecular, los microbios en el aire y el agua pueden descomponer los aceites en las condiciones adecuadas. En general, los ésteres sintéticos proporcionan buenas propiedades ambientales.

Los aceites de semillas vegetales o ésteres naturales se prensan a partir de semillas como la soja o la canola (comúnmente llamada canola). Los aceites vegetales son naturales, altamente biodegradables y de baja toxicidad, lo que los hace ideales para usar como aceites base lubricantes en muchas aplicaciones. Sin embargo, tradicionalmente, el uso de aceites vegetales se ha limitado a tiempos de vida más cortos y temperaturas más bajas debido a su menor estabilidad oxidativa. Los avances en genética vegetal en los últimos años han producido aceites mejores y más estables. Los últimos aceites de éster natural tienen la misma vida útil que los aceites minerales.

Además de sus propiedades ambientales, los aceites de semillas vegetales tienen una excelente lubricidad y un índice de viscosidad muy alto. También suelen mantener puntos de ignición extremadamente altos. Sin embargo, el rendimiento sufre a temperaturas muy bajas o muy altas debido a la mala estabilidad oxidativa y al punto de fluidez relativamente alto.

Horno de arco eléctrico y estándar industrial hidráulico

Los fluidos hidráulicos ecológicos actuales, ya sean vegetales o sintéticos, pueden cumplir o superar fácilmente la mayoría de los estándares de la industria, tales como:

• Vickers M-2950-S,

• Vickers 1-286-5,

• Prueba de soporte de bomba de paletas Vickers 35VQ-25 y V-104C (ASTM D-2882),

• Vickers M-2950-S, I-286-S,

• US Steel 126 y US Steel 127,

• Cincinnati Milacron P-68, P-70,

• DIN 51524 parte 2 etapa de carga 10, y

• Dennison HF-0, HF-1, HF-2.

Los fluidos hidráulicos ambientalmente aceptables a menudo se usan en situaciones donde los derrames de aceite son pequeños pero difíciles de prevenir, como en los sistemas hidráulicos móviles más antiguos. Otras son fugas que pueden ser raras pero que causan serios problemas ambientales o de relaciones públicas (por ejemplo, sistemas hidráulicos en plataformas petroleras en alta mar o equipos que operan en áreas urbanas o residenciales).

Los mercados clave para los hornos de arco eléctrico hidráulico incluyen la silvicultura, la minería, la marina y en alta mar, las represas hidroeléctricas y los sistemas hidráulicos móviles que operan en áreas urbanas o residenciales. Los ésteres sintéticos se deben considerar en aplicaciones que funcionan a temperaturas altas o bajas, relleno sin procesar de OEM o aplicaciones hidráulicas que requieren una vida útil más prolongada. Tales aplicaciones aprovechan las propiedades únicas de los ésteres sintéticos, que justifican su mayor costo.

Comparar fluidos

Las propiedades de los ésteres naturales HETG son generalmente superiores a las de los ésteres sintéticos HEES (Tabla 2). Sin embargo, a altas temperaturas, los fluidos sintéticos ofrecen una mejor estabilidad a la oxidación y, por lo tanto, una vida útil más larga. A temperaturas muy bajas, los ésteres sintéticos fluyen libremente, mientras que los productos de aceite vegetal se curan a aproximadamente -30°F.

Las fugas de aceite hidráulico se presentan de muchas formas. Pueden ocurrir con el tiempo, perdiendo un litro de aceite gota a gota cada semana. Por otro lado, podría ser una fuga inmediata y rápida, como una manguera hidráulica rota en una plataforma petrolera o un derrame de aceite en equipo pesado que continúa hasta que se puede apagar la bomba.

En los Estados Unidos, las fugas de hornos de arco eléctrico deben informarse al Centro Nacional de Respuesta, a la Guardia Costera de los EE. UU. y a las autoridades locales, al igual que los derrames de aceite mineral. En general, el EAF es menos tóxico y se biodegrada más rápido que los derrames de lubricantes de aceite mineral. Los requisitos y costos de limpieza y remediación para los derrames de EAF son generalmente más bajos que para los derrames que involucran aceite mineral.

La ley ambiental ha impulsado estos cambios y, en algunos casos, nuevas leyes más restrictivas. Por ejemplo, las plataformas del Mar del Norte requieren fluidos hidráulicos para cumplir con ciertos estándares ambientales, que dependen de cuánto y dónde se usen. Parece que cada año trae más aplicaciones de aceite hidráulico y neumático con restricciones ambientales más estrictas.

En conclusión

Las regulaciones impulsan el desarrollo y la aplicación de fluidos ecológicos mejorados. Gracias a los nuevos aceites base y aditivos, la última generación puede cumplir con los estándares de rendimiento que antes estaban reservados para los aceites minerales. Los propietarios de equipos ahora pueden proteger sus equipos hidráulicos y el medio ambiente eligiendo el producto adecuado para su aplicación.

El Dr. David Sundin es químico, ingeniero y fundador de SVB Environmental Lubricants en Tyler, Texas. Puede comunicarse con él al (903) 231-3141 o visitar su sitio web: www.davidsundin.net .

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