El fueloil es cualquiera de las diversas fracciones obtenidas de la destilación del petróleo (petróleo crudo). Estos aceites incluyen destilados (las fracciones más ligeras) y residuos (las fracciones más pesadas). Los fueloils incluyen fueloil pesado (combustible para búnkeres), fueloil marino (MFO), fueloil para hornos (FO), gasóleo (gasoil), combustibles para calefacción (como el fueloil para calefacción doméstica), combustible diésel y otros.
El término fueloil generalmente incluye cualquier combustible líquido que se queme en un horno o caldera para generar calor ( gasóleos de calefacción ) o que se use en un motor para generar energía (como combustibles para motores ). Sin embargo, no suele incluir otros aceites líquidos, como los que tienen un punto de inflamación de aproximadamente 42 °C (108 °F), o los aceites quemados en quemadores de mecha de algodón o lana. En un sentido más estricto, el fueloil se refiere solo a los combustibles comerciales más pesados que el petróleo crudo puede producir, es decir, aquellos combustibles más pesados que la gasolina y la nafta .
El fueloil está compuesto de hidrocarburos de cadena larga , en particular alcanos , cicloalcanos y aromáticos . Las moléculas pequeñas, como las del propano , la nafta, la gasolina y el queroseno , tienen puntos de ebullición relativamente bajos y se eliminan al comienzo del proceso de destilación fraccionada . Los aceites derivados del petróleo más pesados, como el combustible diésel y el aceite lubricante, son mucho menos volátiles y se destilan más lentamente.
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El petróleo tiene muchos usos; calienta hogares y negocios y alimenta camiones , barcos y algunos automóviles . Una pequeña cantidad de electricidad es producida por diésel, pero es más contaminante y más caro que el gas natural . A menudo se utiliza como combustible de respaldo para plantas de energía de pico en caso de que se interrumpa el suministro de gas natural o como combustible principal para pequeños generadores eléctricos . En Europa, el uso de diésel generalmente se restringe a automóviles (alrededor del 40%), SUV (alrededor del 90%) y camiones y autobuses (más del 99%). El mercado de calefacción doméstica con combustible para calefacción ha disminuido debido a la penetración generalizada del gas natural, así como de las bombas de calor . Sin embargo, es muy común en algunas áreas, como el noreste de Estados Unidos .
El fueloil residual es menos útil porque es tan viscoso que debe calentarse con un sistema de calefacción especial antes de su uso y puede contener cantidades relativamente altas de contaminantes , en particular azufre , que forma dióxido de azufre al quemarse. Sin embargo, sus propiedades indeseables lo hacen muy barato. De hecho, es el combustible líquido más barato disponible. Dado que requiere calentamiento antes de su uso, el fueloil residual no se puede utilizar en vehículos de carretera, barcos o embarcaciones pequeñas, ya que el equipo de calefacción ocupa un espacio valioso y hace que el vehículo sea más pesado. Calentar el fueloil también es un procedimiento delicado, que resulta poco práctico en vehículos pequeños y de movimiento rápido. Sin embargo, las centrales eléctricas y los grandes barcos pueden utilizar fueloil residual.
El uso de fueloil residual era más común en el pasado. Alimentaba calderas , locomotoras de vapor de ferrocarril y barcos de vapor . Sin embargo, las locomotoras han pasado a funcionar con diésel o energía eléctrica; los barcos de vapor no son tan comunes como antes debido a sus mayores costos operativos (la mayoría de los transportadores de GNL utilizan plantas de vapor, ya que el gas de "ebullición" emitido por la carga se puede utilizar como fuente de combustible); y la mayoría de las calderas ahora usan fueloil para calefacción o gas natural. Algunas calderas industriales todavía lo usan y también lo hacen algunos edificios antiguos, incluso en la ciudad de Nueva York . En 2011, la ciudad de Nueva York estimó que el 1% de sus edificios que quemaban fueloil n.º 4 y n.º 6 eran responsables del 86% de la contaminación por hollín generada por todos los edificios de la ciudad. Nueva York incluyó la eliminación gradual de estos tipos de combustible en su plan ambiental, PlaNYC, debido a las preocupaciones por los efectos en la salud causados por las partículas finas, [1] y todos los edificios que utilizan combustible para calefacción nº 6 se habían convertido a combustible menos contaminante a finales de 2015. [2]
El uso de combustibles residuales en la generación eléctrica también ha disminuido. En 1973, el fueloil residual producía el 16,8% de la electricidad en los EE. UU. En 1983, había caído al 6,2% y, en 2005 [actualizar], la producción de electricidad a partir de todas las formas de petróleo, incluido el diésel y el combustible residual, es solo el 3% de la producción total. [ cita requerida ] La disminución es el resultado de la competencia de precios con el gas natural y las restricciones ambientales sobre las emisiones. Para las plantas de energía, los costos de calentar el petróleo, el control adicional de la contaminación y el mantenimiento adicional requerido después de quemarlo a menudo superan el bajo costo del combustible. La quema de fueloil, en particular el fueloil residual, produce emisiones de dióxido de carbono uniformemente más altas que el gas natural. [3]
En muchas centrales eléctricas alimentadas con carbón se siguen utilizando fuelóleos pesados para encender las calderas. Este uso es aproximadamente análogo al uso de leña para encender un fuego. Sin realizar este acto es difícil iniciar el proceso de combustión a gran escala.
El principal inconveniente del fueloil residual es su elevada viscosidad inicial, en particular en el caso del aceite nº 6, que requiere un sistema correctamente diseñado para su almacenamiento, bombeo y combustión. Aunque suele ser más ligero que el agua (con una gravedad específica que suele oscilar entre 0,95 y 1,03), es mucho más pesado y viscoso que el aceite nº 2, el queroseno o la gasolina. De hecho, el aceite nº 6 debe almacenarse a unos 38 °C (100 °F) y calentarse a 65–120 °C (149–248 °F) antes de que pueda bombearse fácilmente, y a temperaturas más bajas puede solidificarse y convertirse en un semisólido alquitranado. El punto de inflamación de la mayoría de las mezclas de aceite nº 6 es, por cierto, de unos 65 °C (149 °F). Intentar bombear aceite de alta viscosidad a bajas temperaturas era una causa frecuente de daños en las líneas de combustible, los hornos y el equipo relacionado, que a menudo estaban diseñados para combustibles más ligeros.
A modo de comparación, el combustible pesado Clase G BS 2869 se comporta de manera similar, requiriendo almacenamiento a 40 °C (104 °F), bombeo a alrededor de 50 °C (122 °F) y finalización para quema a alrededor de 90–120 °C (194–248 °F).
La mayoría de las instalaciones que históricamente quemaban petróleo N° 6 u otros combustibles residuales eran plantas industriales e instalaciones similares construidas a principios o mediados del siglo XX, o que habían cambiado del carbón al combustible de petróleo durante el mismo período de tiempo. En cualquier caso, el petróleo residual se consideraba una buena perspectiva porque era barato y estaba fácilmente disponible. La mayoría de estas instalaciones se han cerrado y demolido posteriormente, o han reemplazado sus suministros de combustible por uno más simple, como gas o petróleo N° 2. El alto contenido de azufre del petróleo N° 6 (hasta un 3% en peso en algunos casos extremos) tenía un efecto corrosivo en muchos sistemas de calefacción (que generalmente se diseñaban sin tener en cuenta una protección adecuada contra la corrosión), acortando su vida útil y aumentando los efectos contaminantes. Esto era particularmente así en los hornos que se apagaban regularmente y se dejaban enfriar, porque la condensación interna producía ácido sulfúrico .
Las limpiezas ambientales en dichas instalaciones se complican frecuentemente por el uso de aislamiento de amianto en las líneas de alimentación de combustible. El aceite n.° 6 es muy persistente y no se degrada rápidamente. Su viscosidad y pegajosidad también dificultan mucho la remediación de la contaminación subterránea, ya que estas propiedades reducen la eficacia de métodos como la extracción por aire .
Cuando se vierte en el agua, como en un río o en el océano, el petróleo residual tiende a desintegrarse en parches o bolas de alquitrán (mezclas de petróleo y partículas, como limo y materia orgánica flotante) en lugar de formar una única mancha. En promedio, entre el 5 y el 10 % del material se evaporará en cuestión de horas después de la liberación, principalmente las fracciones de hidrocarburos más ligeras. El resto, a menudo, se hundirá hasta el fondo de la columna de agua.
Debido a la baja calidad del combustible para buques, su combustión es especialmente perjudicial para la salud humana, ya que provoca enfermedades graves y muertes. Antes del límite de azufre de 2020 de la OMI, se estimaba que la contaminación del aire de la industria naviera causaba alrededor de 400.000 muertes prematuras cada año, por cáncer de pulmón y enfermedades cardiovasculares, así como 14 millones de casos de asma infantil cada año. [4]
Incluso después de la introducción de normas sobre combustibles más limpios en 2020, se estima que la contaminación del aire causada por el transporte marítimo todavía es responsable de alrededor de 250.000 muertes cada año y alrededor de 6,4 millones de casos de asma infantil cada año.
Los países más afectados por la contaminación atmosférica procedente de los barcos son China, Japón, el Reino Unido, Indonesia y Alemania. En 2015, la contaminación atmosférica procedente de los barcos mató a unas 20.520 personas en China, 4.019 personas en Japón y 3.192 personas en el Reino Unido. [5]
Según un estudio del ICCT, los países ubicados en las principales rutas marítimas están particularmente expuestos y pueden ver que el transporte marítimo representa un alto porcentaje de las muertes totales por contaminación del aire en el sector del transporte. En Taiwán, el transporte marítimo representó el 70% de todas las muertes por contaminación del aire atribuibles al transporte en 2015, seguido de Marruecos con el 51%, Malasia y Japón ambos con el 41%, Vietnam con el 39% y el Reino Unido con el 38%. [5]
Además de los barcos comerciales, los cruceros también emiten grandes cantidades de contaminación atmosférica, lo que perjudica la salud de las personas. Hasta 2019, se informó que los barcos de la mayor compañía de cruceros, Carnival Corporation & plc , emitían diez veces más dióxido de azufre que todos los automóviles de Europa juntos. [6]
Aunque las siguientes tendencias son generalmente ciertas, diferentes organizaciones pueden tener diferentes especificaciones numéricas para los seis grados de combustible. El punto de ebullición y la longitud de la cadena de carbono del combustible aumentan con el número de fueloil. La viscosidad también aumenta con el número, y el fueloil más pesado debe calentarse para que fluya. El precio generalmente disminuye a medida que aumenta el número de combustible. [7]
El fueloil número 1 es un aceite destilado volátil destinado a la vaporización de quemadores de tipo olla y motores diésel limpios y de alto rendimiento. [8] Es el corte de refinería de queroseno que hierve inmediatamente después del corte de nafta pesada que se utiliza para la gasolina . Este combustible se conoce comúnmente como diésel n.º 1 , queroseno y combustible para aviones . Los nombres anteriores incluyen: aceite de carbón, aceite de estufa y aceite de cocina. [7]
El fueloil número 2 es un destilado de aceite de calefacción para el hogar . [8] Los camiones y algunos automóviles utilizan un diésel n.° 2 similar con un límite de número de cetano que describe la calidad de ignición del combustible. Ambos se obtienen típicamente a partir de la fracción de gasóleo ligero. El nombre gasóleo se refiere al uso original de esta fracción a fines del siglo XIX y principios del XX: la fracción de gasóleo se usaba como agente enriquecedor para la fabricación de gas de agua carburado . [7]
El fueloil número 3 era un aceite destilado para quemadores que requerían combustible de baja viscosidad. La ASTM fusionó este grado con la especificación número 2 y el término ha sido raramente utilizado desde mediados del siglo XX. [8]
El fueloil número 4 es un combustible de calefacción comercial para instalaciones de quemadores no equipadas con precalentadores. [8] Puede obtenerse a partir del corte de gasóleo pesado. [7] Este combustible a veces se conoce por la especificación de la Marina de Bunker A.
El fueloil número 5 es un aceite de calefacción industrial de tipo residual que requiere precalentamiento a 77–104 °C (171–219 °F) para una atomización adecuada en los quemadores. [8] Puede obtenerse a partir del corte de gasóleo pesado, [7] o puede ser una mezcla de aceite residual con suficiente aceite número 2 para ajustar la viscosidad hasta que se pueda bombear sin precalentamiento. [8] Este combustible a veces se conoce por la especificación de la Marina de Bunker B.
El fueloil número 6 es un aceite residual de alta viscosidad que requiere precalentamiento a 104–127 °C (219–261 °F). Residual significa el material que queda después de que los cortes más valiosos del petróleo crudo se han evaporado. El residuo puede contener varias impurezas indeseables, incluido un 2 % de agua y un 0,5 % de aceite mineral . Este combustible puede conocerse como fueloil residual (RFO), según la especificación de la Marina de Bunker C o según la especificación del Pacífico de PS-400. [8]
La norma británica BS 2869, Fuel Oils for Agricultural, Domestic and Industrial Engines , especifica las siguientes clases de fuel oil:
Los combustibles de clase C1 y C2 son combustibles de tipo queroseno. El C1 se utiliza en aparatos sin conducto de humos (por ejemplo, lámparas ). El C2 se utiliza para quemadores vaporizadores o atomizadores en aparatos conectados a conductos de humos.
El combustible de clase A2 es adecuado para aplicaciones móviles y todoterreno que requieren el uso de un combustible sin azufre . El combustible de clase D es similar al de clase A2 y es adecuado para su uso en aplicaciones estacionarias, como calefacción doméstica, comercial e industrial. La norma BS 2869 permite que el combustible de clase A2 y clase D contenga hasta un 7 % (V/V) de biodiésel ( éster metílico de ácidos grasos , FAME), siempre que el contenido de FAME cumpla con los requisitos de la norma BS EN 14214.
Las clases E a H son aceites residuales para quemadores atomizadores que abastecen calderas o, con excepción de la clase H, ciertos tipos de motores de combustión más grandes. Las clases F a H requieren invariablemente calentamiento antes de su uso; el combustible de clase E puede requerir precalentamiento, dependiendo de las condiciones ambientales.
El Mazut es un fueloil residual que se obtiene a menudo de fuentes petroleras rusas y se mezcla con fracciones de petróleo más ligeras o se quema directamente en calderas y hornos especializados. También se utiliza como materia prima petroquímica. Sin embargo, en la práctica rusa, "mazut" es un término genérico que, en líneas generales, es sinónimo del fueloil en general y que abarca la mayoría de los tipos mencionados anteriormente, excepto los grados 1 y 2/3 de EE. UU., para los que existen términos separados ( queroseno y combustible diésel /gasóleo solar respectivamente; la práctica rusa no diferencia entre combustible diésel y combustible para calefacción). Este se divide a su vez en dos grados: el "mazut naval", que es análogo a los grados 4 y 5 de EE. UU., y el "mazut de horno", una fracción residual más pesada del crudo, que corresponde casi exactamente al fueloil número 6 de EE. UU. y se clasifica además por viscosidad y contenido de azufre.
En el ámbito marítimo se utiliza otro tipo de clasificación para los fuelóleos:
El gasóleo marino contiene algo de combustible pesado, a diferencia de los diésel normales.
El CCAI y el CII son dos índices que describen la calidad de ignición del fueloil residual, y el CCAI se calcula especialmente a menudo para combustibles marinos. A pesar de esto, los combustibles marinos todavía se cotizan en los mercados internacionales de búnkeres con su viscosidad máxima (que está establecida por la norma ISO 8217, consulte a continuación) debido al hecho de que los motores marinos están diseñados para utilizar diferentes viscosidades de combustible. [9] La unidad de viscosidad utilizada es el centistoke (cSt) y los combustibles que se citan con más frecuencia se enumeran a continuación en orden de costo, el menos costoso primero.
La densidad también es un parámetro importante para los combustibles para uso marítimo, ya que los combustibles para uso marítimo se purifican antes de su uso para eliminar el agua y la suciedad del aceite. Como los purificadores utilizan la fuerza centrífuga , el aceite debe tener una densidad que sea suficientemente diferente a la del agua. Los purificadores más antiguos funcionan con un combustible que tiene un máximo de 991 kg/m3; con los purificadores modernos también es posible purificar aceite con una densidad de 1010 kg/m3.
La primera norma británica para el fueloil se publicó en 1982. La última norma, la ISO 8217, se publicó en 2017. [10] La norma ISO describe cuatro calidades de combustibles destilados y diez calidades de combustibles residuales. Con el paso de los años, las normas se han vuelto más estrictas en lo que respecta a parámetros ambientalmente importantes, como el contenido de azufre. La última norma también prohibió la adición de aceite lubricante usado (ULO).
Algunos parámetros de los combustibles marinos según la norma ISO 8217 (3.ª ed. 2005):
El combustible búnker o crudo búnker es técnicamente cualquier tipo de fueloil utilizado a bordo de embarcaciones . Su nombre se deriva de los búnkeres de carbón, donde originalmente se almacenaba el combustible. En 2019, los grandes barcos consumieron 213 millones de toneladas métricas de combustible búnker. [12] La Oficina Australiana de Aduanas y de Impuestos define un combustible búnker como el combustible que impulsa el motor de un barco o una aeronave. El búnker A es el fueloil n.º 4, el búnker B es el n.º 5 y el búnker C es el n.º 6. Dado que el n.º 6 es el más común, "combustible búnker" se utiliza a menudo como sinónimo del n.º 6. El fueloil n.º 5 también se denomina fueloil especial de la marina ( NSFO ) o simplemente especial de la marina ; el n.º 5 o el 6 también se denominan comúnmente fueloil pesado ( HFO ) o fueloil de horno ( FFO ); la alta viscosidad requiere calentamiento, normalmente mediante un sistema de vapor de baja presión recirculado , antes de que el petróleo pueda bombearse desde un tanque de búnker. En la práctica marítima moderna, rara vez se etiqueta a los búnkeres de esta manera.
Desde la década de 1980, la Organización Internacional de Normalización (ISO) ha sido el estándar aceptado para combustibles marinos (bunkers). El estándar figura bajo el número 8217, con actualizaciones recientes en 2010 y 2017. La última edición de la especificación de combustible bunker es ISO 8217: 2017. El estándar divide los combustibles en combustibles residuales y destilados. Los combustibles residuales más comunes en la industria naviera son RMG y RMK. [13] Las diferencias entre los dos son principalmente la densidad y la viscosidad, siendo el RMG generalmente entregado a 380 centistokes o menos, y el RMK a 700 centistokes o menos. Los barcos con motores más avanzados pueden procesar combustible más pesado, más viscoso y, por lo tanto, más barato. Los organismos reguladores de todo el mundo, por ejemplo , California y la Unión Europea, han establecido Áreas de Control de Emisiones (ECA) que limitan el contenido máximo de azufre de los combustibles quemados en sus puertos para limitar la contaminación, reduciendo el porcentaje de azufre y otras partículas del 4,5 % m/m a tan solo el 0,10 % a partir de 2015 dentro de una ECA. A partir de 2013, se siguió permitiendo el 3,5 % fuera de una ECA, pero la Organización Marítima Internacional ha planeado reducir el requisito de contenido de azufre fuera de las ECA al 0,5 % m/m para 2020. [14] Aquí es donde entran en juego los combustibles destilados marinos y otras alternativas [15] al uso de combustible búnker pesado. Tienen propiedades similares al diésel n.º 2, que se utiliza como diésel de carretera en todo el mundo. Los grados más comunes utilizados en el transporte marítimo son DMA y DMB. [16] Las emisiones de gases de efecto invernadero resultantes del uso de combustibles búnker internacionales se incluyen actualmente en los inventarios nacionales. [17] [18]
El fueloil pesado sigue siendo el combustible principal de los cruceros , un sector turístico que se asocia a una imagen limpia y agradable. En marcado contraste, las emisiones de gases de escape , debido al alto contenido de azufre del HFO, dan lugar a un balance ecológico significativamente peor que el de la movilidad individual. [19] [20] [21]
El término " abastecimiento de combustible " se relaciona en términos generales con el almacenamiento de productos derivados del petróleo en tanques (entre otros significados dispares). El significado preciso puede especializarse aún más según el contexto. Quizás el uso más común y especializado se refiere a la práctica y el negocio de reabastecer de combustible a los buques. Las operaciones de abastecimiento de combustible se realizan en los puertos marítimos e incluyen el almacenamiento de combustible para buques y el suministro de combustible a los buques. [22]
Alternativamente, el término "abastecimiento de combustible" puede aplicarse a la logística a bordo para cargar combustible y distribuirlo entre los bunkers disponibles (tanques de combustible a bordo). [23]
Por último, en el contexto de la industria petrolera en Nigeria , el término bunkering [24] ha llegado a referirse al desvío ilegal de petróleo crudo (que a menudo luego se refina en instalaciones improvisadas para convertirlo en combustibles más livianos para el transporte) mediante el corte no autorizado de agujeros en tuberías de transporte, a menudo por medios muy crudos y peligrosos y causando derrames .
En 2018, se utilizan unos 300 millones de toneladas métricas de fueloil para el abastecimiento de combustible de los buques. El 1 de enero de 2020, las regulaciones establecidas por la Organización Marina Internacional (OMI) obligarán a todos los buques de transporte marítimo a utilizar fueloil con un contenido de azufre muy bajo (0,5 %) o a instalar sistemas de depuración de gases de escape para eliminar el exceso de dióxido de azufre. Las emisiones de los buques se han controlado en general mediante los siguientes límites de azufre para cualquier fueloil utilizado a bordo: 3,50 % a partir del 1 de enero de 2012 y 0,50 % a partir del 1 de enero de 2020. [25] Una mayor eliminación del azufre se traduce en costes adicionales de energía y capital [26] y puede afectar al precio y la disponibilidad del combustible. Si se fija un precio correcto, el exceso de combustible barato pero sucio se abriría camino hacia otros mercados, incluido el desplazamiento de parte de la producción de energía en tierra en países con baja protección ambiental. [27]
El combustible para calefacción se transporta por todo el mundo mediante flotas de petroleros que realizan entregas a puertos estratégicos de tamaño adecuado, como Houston (EE. UU.), Singapur , Fujairah ( Emiratos Árabes Unidos ), Balboa (Panamá) , Cristóbal (Panamá), Sakha ( Egipto) , Algeciras (España) y Róterdam (Países Bajos). Cuando no existe un puerto marítimo conveniente, el transporte interior se puede lograr mediante el uso de barcazas . Los combustibles para calefacción más ligeros también se pueden transportar a través de oleoductos . Las principales cadenas de suministro físicas de Europa se encuentran a lo largo del río Rin .
Las emisiones de la quema de combustible para buques contribuyen al cambio climático y a los niveles de contaminación del aire en muchas ciudades portuarias, especialmente donde se han controlado las emisiones de la industria y el tráfico rodado . El cambio de los motores auxiliares de fueloil pesado a fueloil diésel en el muelle puede dar lugar a grandes reducciones de emisiones, especialmente de SO2 y PM . Las emisiones de CO2 de los combustibles para buques vendidos no se suman a las emisiones nacionales de GEI. En el caso de los países pequeños con grandes puertos internacionales, existe una diferencia importante entre las emisiones en aguas territoriales y las emisiones totales del combustible vendido. [18] En la Tercera Conferencia de las Partes de 1997 en Kioto (Japón), los países acordaron eximir los combustibles para buques y las operaciones militares multilaterales de los totales de emisiones nacionales tras la insistencia de la delegación de Estados Unidos encargada del cambio climático a favor de dichas exenciones. [28]
Los controles de emisiones de SOx y de partículas se aplican a todos los combustibles para calefacción.
un avance que impulsará un cambio hacia "una paleta de combustible mucho más diversa"
Las compañías de cruceros crean una imagen de ser un sector turístico brillante, limpio y respetuoso con el medio ambiente. Pero lo cierto es lo contrario. Un crucero emite tantos contaminantes del aire como cinco millones de automóviles que recorren la misma distancia porque estos barcos utilizan combustible pesado que en tierra tendría que eliminarse como residuo peligroso"... "El fueloil pesado puede contener 3.500 veces más azufre que el diésel que se utiliza para los vehículos de tráfico terrestre. Los barcos no tienen tecnologías de reducción de emisiones como los filtros de partículas que son estándar en los automóviles de pasajeros y camiones.
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