Como ya se ha mencionado en otros apartados del sitio web de Rothos Energy Systems GmbH, las instalaciones de calor de proceso utilizan distintos fluidos caloportadores. Encontrará más información en el informe técnico Optimizar una instalación de fluido térmico en lugar de sustituirla.
Una instalación de calentamiento de aceite térmico, incluidos el calentador, los equipos auxiliares y las tuberías, puede estar sujeta a la Directiva 2014/68/UE sobre equipos a presión en la Unión Europea y, cuando se opera en Alemania, al Reglamento alemán sobre seguridad industrial (BetrSichV). Según el diseño y las condiciones de funcionamiento, pueden existir distintas obligaciones de notificación, autorización e inspección. Los requisitos aplicables y las entidades o personas autorizadas para realizar cada inspección deben determinarse para la instalación concreta.
La Directiva sobre equipos a presión se aplica en el marco jurídico de la UE, mientras que la BetrSichV es una norma alemana. Para instalaciones situadas en otros países deben comprobarse los requisitos legales y técnicos correspondientes.
Análisis del aceite térmico: normativa y procedimiento
Este informe técnico se centra específicamente en el análisis del aceite térmico, que puede desempeñar un papel importante en el funcionamiento seguro y fiable de las instalaciones de calentamiento de aceite térmico. Los requisitos y los intervalos de inspección aplicables dependen de cada instalación y de las disposiciones pertinentes.
Los tipos de análisis y los medios que deben examinarse se describen en la norma DIN 51529, «Ensayo y evaluación de fluidos caloportadores usados».
Según la instalación y el alcance de las pruebas, pueden exigirse distintas cualificaciones a las personas u organismos participantes. Los análisis suelen realizarlos proveedores de aceite térmico o laboratorios químicos.
El fabricante o proveedor del aceite térmico especifica los valores límite admisibles para el fluido utilizado.
¿Qué parámetros se comprueban en un análisis del aceite térmico?
Para los aceites térmicos orgánicos de base mineral deben determinarse los siguientes parámetros:
- Viscosidad cinemática
- Punto de inflamación en vaso cerrado
- Índice de neutralización
- Residuo de carbonización
- Contenido de agua (parámetro opcional)
La evaluación se realiza mediante la comparación de los valores medidos en el análisis con los límites admisibles.
Ejemplo: resultados de un análisis
| Parámetro | Resultado del análisis del aceite térmico | Valor del aceite nuevo | Evaluación |
| Viscosidad | 51,32 mm²/s | 31,0 mm²/s | El valor ha aumentado respecto a los análisis anteriores, lo que se atribuye a la incorporación de 20.000 litros de aceite térmico nuevo en septiembre de 2012. |
| Punto de inflamación | 136 °C | 220 °C | Teniendo en cuenta la antigüedad y la carga térmica del aceite, el valor se considera dentro del intervalo habitual. El valor actual no se considera preocupante. |
| Residuo Conradson | 0,12 % en masa | 0,0 % en masa | El valor Conradson, de 0,12 % en masa, supera el valor indicado para el aceite nuevo, de 0,0 % en masa. |
| Contaminantes sólidos | No analizados | 0,0 % en masa | Se recomienda filtrar el aceite térmico una vez al año, por ejemplo mediante un sistema de filtración en derivación que permita continuar el funcionamiento. |
| Índice de neutralización | 0,06 mg KOH/g | 0,0 mg KOH/g | El índice de neutralización está ligeramente por encima del valor del aceite nuevo, aunque continúa muy por debajo del límite admisible. |
| Contenido de agua | <100 ppm | <100 ppm | El contenido de agua, inferior a 100 ppm, se encuentra en el intervalo considerado favorable. |
En el caso de los fluidos caloportadores orgánicos de base mineral, también puede ser útil determinar las proporciones de fracciones de bajo y alto punto de ebullición.
Aceites térmicos sintéticos
Para los aceites térmicos sintéticos deben examinarse los siguientes parámetros:
- Viscosidad cinemática
- Punto de inflamación en vaso cerrado
- Índice de neutralización
- Residuo carbonoso según Conradson
- Contenido de agua
- Residuos no evaporables
- Fracciones de bajo y alto punto de ebullición
La evaluación de los análisis de aceite térmico sintético proporciona información útil, al igual que la evaluación de los aceites térmicos orgánicos de base mineral.
Observación general: El aceite térmico orgánico de base mineral que ha perdido las propiedades físico-térmicas necesarias no puede regenerarse y debe gestionarse como aceite usado. El aceite térmico sintético puede regenerarse en las instalaciones del fabricante y destinarse de nuevo a su utilización.
¿Por qué deben realizarse análisis del aceite térmico?
Las instalaciones de calentamiento de aceite térmico se diseñan teniendo en cuenta las propiedades del aceite nuevo. La exposición a altas temperaturas modifica la estructura molecular del aceite térmico, lo que provoca su envejecimiento.
Este envejecimiento modifica sus propiedades químicas y físicas. Puede perjudicar la transferencia de calor e incrementar el consumo de energía. También puede variar la presión parcial de determinados componentes, provocando fenómenos de evaporación y alteraciones del funcionamiento. En determinadas circunstancias, la seguridad operativa puede verse afectada. Además, podrían modificarse desfavorablemente la clasificación alemana de peligrosidad para el agua (WGK) y la idoneidad del fluido para aplicaciones con requisitos de compatibilidad alimentaria.
¿Qué valores límite deben respetarse?
La norma DIN 51529 establece los parámetros que deben analizarse. El proveedor o fabricante del aceite térmico indica los valores límite admisibles.
¿Debe sustituirse el aceite térmico cuando se incumple un valor límite?
No necesariamente. La sustitución será necesaria, como muy tarde, si las medidas de regeneración no consiguen mejorar el estado del fluido.
Nota: Por lo general, el proveedor recomienda sustituir el aceite cuando se supera o incumple un límite admisible. Sin embargo, no suele ocuparse de las posibles medidas de regeneración que se describen a continuación.
¿Qué medidas pueden mejorar el estado de los aceites térmicos envejecidos?
1. Sustitución parcial del aceite térmico
La mejora del estado del aceite térmico y de sus parámetros suele ser relativamente breve. El aceite nuevo adquiere rápidamente los valores desfavorables del aceite existente.
La sustitución parcial implica una parada de la instalación. Además, es posible que no se eliminen de forma adecuada las partículas sólidas.
2. Filtración del aceite térmico
La filtración del aceite térmico resulta indicada cuando los análisis muestran concentraciones elevadas de partículas sólidas o residuos de coquización.
En instalaciones de gran tamaño con un volumen de aceite térmico de entre 10.000 y 20.000 litros o superior, puede emplearse una estación de filtración mecánica con recipientes filtrantes y una bomba propia. Conviene preverla desde el diseño de una nueva instalación. No es necesario detener la instalación de aceite térmico.
En instalaciones pequeñas suele ser suficiente una estación de doble filtro de impurezas con posibilidad de conmutación para la limpieza mecánica del aceite térmico. Tampoco en este caso es necesario interrumpir el funcionamiento.
3. Tratamiento térmico del aceite (Auskochen)
Mediante el tratamiento térmico del aceite pueden mejorarse, según el procedimiento descrito, los parámetros de viscosidad, punto de inflamación, índice de neutralización y proporción de fracciones de alto punto de ebullición.
El sistema de tratamiento térmico de Rothos Energy Systems GmbH se integra en la propia instalación de aceite térmico. Puede instalarse con una inversión relativamente reducida y obtener resultados favorables. En comparación con sistemas más complejos que requieren su propia bomba de circulación, un enfriador de condensado y un sistema de control, su implementación resulta considerablemente más económica.
Funcionamiento del sistema de tratamiento térmico de Rothos
Mientras la instalación de aceite térmico continúa funcionando, una pequeña parte del caudal del circuito primario se conduce al depósito de expansión a través de la denominada línea de circulación en caliente. El aceite térmico se calienta hasta una temperatura de aproximadamente 260 °C.
Durante el tratamiento, el depósito de expansión está conectado a la atmósfera mediante la línea de rebose hacia el depósito colector y mediante la línea de ventilación. En la parte inferior del depósito de expansión se instala una lanza de purga con nitrógeno, que introduce pequeñas burbujas de este gas en el aceite térmico caliente.
En la superficie del aceite térmico caliente del depósito de expansión se forman vapores de las fracciones ligeras. El nitrógeno actúa como gas de arrastre y transporta estas fracciones hacia la línea de rebose. Para evitar que los vapores lleguen al depósito colector o a la atmósfera, se instala un recipiente de condensación en dicha línea.
En el recipiente de condensación, dotado de la superficie de intercambio adecuada, las fracciones ligeras se condensan y se acumulan en la parte inferior. Un dispositivo de control de nivel indica el grado de llenado. El condensado debe evacuarse para impedir que llegue al depósito colector. El gas de transporte sale por la línea de ventilación hacia la atmósfera.
Este sistema de tratamiento térmico puede utilizarse mientras la producción continúa en marcha. Es posible que posteriormente deba reponerse una pequeña cantidad de aceite térmico nuevo.
Comparación de análisis de aceite térmico
4. Curvas de ebullición del aceite térmico
Las curvas de ebullición permiten comparar la muestra inicial (muestra 0) o el aceite nuevo con muestras de aceite térmico tomadas posteriormente.
5. ¿Cómo se realiza la toma de muestras?
La muestra de aceite térmico debe extraerse de la línea principal de impulsión mediante una válvula de cierre adecuada y un enfriador de muestras. Una vez enfriado a una temperatura máxima aproximada de 50 °C, el aceite debe recogerse en dos botellas metálicas de 1 litro y cerrarse inmediatamente de forma hermética.
En las instalaciones nuevas conviene prever desde el principio un punto de toma de muestras con enfriador. En una instalación nueva o después de una nueva carga de aceite debe tomarse siempre una muestra inicial o muestra 0.
La persona cualificada para realizar las inspecciones, conforme al concepto alemán de «befähigte Person» (bP), conoce el procedimiento de toma de muestras gracias a su formación.
6. Conclusión
Antes de decidir sustituir el aceite térmico, conviene consultar con Rothos Energy Systems GmbH.
Con las medidas que hemos propuesto, hemos ayudado a numerosas empresas a seguir utilizando sus instalaciones de aceite térmico con un fluido que cumple los valores límite admisibles.
En muchos casos se han podido evitar o posponer paradas de producción. También ha sido posible evitar, en parte, importantes costes de una nueva carga de aceite térmico, aplazando las inversiones correspondientes durante años.
Consulte con Rothos Energy Systems GmbH, empresa especializada en tecnología de sistemas de transferencia de calor.
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