Eliminación segura de emulsiones que contienen petróleo

En la vida cotidiana, las emulsiones son habituales en productos como los cosméticos o alimentos como la mayonesa. Sin embargo, las emulsiones a base de petróleo también se utilizan mucho en la industria, por ejemplo en fluidos refrigerantes o lubricantes. Las estrictas normativas europeas y nacionales sobre aguas residuales prohíben que estas sustancias lleguen al medio ambiente. "Para poder eliminar estos materiales, primero hay que separar el aceite y el agua. Para ello se utilizan aditivos que descomponen la emulsión en sus componentes. Lo ideal es que se vea una línea de separación clara entre los dos componentes: la fase oleosa y la fase acuosa. A continuación, el agua puede drenarse y eliminarse por separado del aceite", explica Frank Ferrick Nokam Waffo. Estudió Ingeniería de Procesos y Tecnología Energética en Bremerhaven y dedicó su tesis de máster en HFM Horst Fuhse Mineralölraffinerie GmbH a la eliminación de emulsiones derivadas del petróleo. La empresa está especializada en la manipulación y eliminación de aceites usados y lubricantes refrigerantes.

El proceso actual suele llevar mucho tiempo

A pesar de los avanzados sistemas de tratamiento de aguas residuales, sigue siendo difícil detectar con precisión el límite entre el agua y el aceite debido a factores como la emulsificación, la fluctuación del caudal y las distintas concentraciones de aceite. En la actualidad, los empleados toman muestras y realizan inspecciones visuales manualmente, un proceso propenso a errores. Si el aceite entra en la fase acuosa, el vaciado y limpieza de partes del sistema de tratamiento de aguas residuales requiere mucho tiempo, trabajo y dinero. Una solución automatizada podría remediarlo, pero se enfrenta a un reto importante: el sensor utilizado debe detectar con fiabilidad y precisión dónde se encuentra el límite entre el agua y el aceite. Esto varía con cada emulsión, dependiendo de factores como el país de origen del aceite y su contenido. Una posible solución es un sensor que detecte si está cubierto por agua o aceite y abra o cierre la válvula magnética de drenaje en consecuencia.

Frank Ferrick Nokam Waffo probó con éxito sensores digitales y analógicos. "Los resultados demuestran que el sensor digital, mediante un cuidadoso ajuste de sus umbrales de conmutación y reinicio, fue capaz de distinguir eficazmente las interfaces aceite-agua a pesar de las variaciones en la composición de la emulsión. Esta calibración refinada, combinada con un control preciso de la temporización, produjo resultados de separación consistentes y repetibles, creando fases claras de aceite y agua", explica Waffo. Sin embargo, también observó algunas limitaciones prácticas: "El punto de reajuste que controla la válvula mostraba un comportamiento irregular e impredecible, en parte debido a la complejidad de la estabilidad de la emulsión. Además, la válvula de drenaje magnética tendía a atascarse al manipular emulsiones de aceite de alta viscosidad, lo que en ocasiones requería una intervención manual."

Resultados prometedores

A pesar de las limitaciones, Waffo está muy satisfecho con sus resultados. "Es posible crear un sistema práctico y automatizado de separación de emulsiones utilizando tecnología PLC estándar y medición capacitiva de nivel. Puede adaptarse a distintas propiedades de la emulsión ajustando sistemáticamente los sensores. Sin embargo, los sensores deben recalibrarse cada vez. Un sistema verdaderamente autónomo tendría que adaptarse a una combinación de parámetros que determinan la estabilidad de la emulsión", explica el licenciado. Además del tipo de aceite, estos parámetros incluyen la temperatura, la viscosidad, el valor de pH, el contenido original de agua y la duración e intensidad del proceso de mezcla. Un proceso de mezcla de dos horas con distintos dispositivos puede dar lugar a resultados muy diferentes: una mayor intensidad produce gotas más pequeñas, lo que da lugar a emulsiones mucho más estables y difíciles de separar. También es importante tener en cuenta que las emulsiones varían en función del país de origen del aceite. "Los distintos aceites tienen diferentes proporciones de componentes como asfaltenos o resinas, que actúan como emulsionantes naturales. Estos componentes estabilizan la interfaz entre el aceite y el agua y alteran significativamente el comportamiento de la emulsión durante el proceso automatizado de separación."

La tecnología adecuada también es importante en este contexto. "Lo ideal es que un sistema preparado para el futuro utilice la fusión de sensores y combine mediciones capacitivas con otras tecnologías, como sensores de densidad u ópticos. Utilizando algoritmos de aprendizaje automático, el sistema podría adaptarse automáticamente a estos parámetros combinados y utilizar actuadores neumáticos para procesar emulsiones muy viscosas de forma fiable y sin intervención manual", concluye Waffo, que sigue trabajando en HFM Horst Fuhse Mineralölraffinerie GmbH como subdirector de operaciones técnicas tras licenciarse.