El fueloil es cualquiera de las diversas fracciones obtenidas de la destilación del petróleo (petróleo crudo). Dichos aceites incluyen destilados (las fracciones más ligeras) y residuos (las fracciones más pesadas). Los fueloils incluyen fueloil pesado (combustible para buques), fueloil marino (MFO), fueloil para hornos (FO), gasóleo (gasoil), fueloil para calefacción (como el fueloil para calefacción doméstica), combustible diésel y otros.
El término fueloil generalmente incluye cualquier combustible líquido que se quema en un horno o caldera para generar calor ( gasóleo para calefacción ), o se utiliza en un motor para generar energía (como combustibles para motores ). Sin embargo, no suele incluir otros aceites líquidos, como aquellos con un punto de inflamación de aproximadamente 42 °C (108 °F), o aceites quemados en quemadores de mecha de algodón o lana. En un sentido más estricto, el combustóleo se refiere únicamente a los combustibles comerciales más pesados que el petróleo crudo puede producir, es decir, aquellos combustibles más pesados que la gasolina (gasolina) y la nafta .
El fuel oil está formado por 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 inicio 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 se produce con diésel, pero es más contaminante y más caro que el gas natural . A menudo se utiliza como combustible de respaldo para las centrales eléctricas 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 se limita generalmente a los automóviles (alrededor del 40%), los SUV (alrededor del 90%) y los camiones y autobuses (más del 99%). El mercado de calefacción doméstica mediante fuel oil ha disminuido debido a la penetración generalizada del gas natural y de las bombas de calor . Sin embargo, es muy común en algunas zonas, 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 , particularmente azufre , que forma dióxido de azufre durante la combustión. 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 barcos pequeños, ya que el equipo de calefacción ocupa un espacio valioso y hace que el vehículo sea más pesado. Calentar el aceite también es un procedimiento delicado que no resulta práctico en vehículos pequeños y que circulan rápidamente. Sin embargo, las centrales eléctricas y los grandes barcos pueden utilizar fueloil residual.
El uso de fueloil residual era más común en el pasado. Impulsaba calderas , locomotoras de vapor y barcos de vapor . Las locomotoras, sin embargo, ahora funcionan con diesel o energía eléctrica; los buques de vapor no son tan comunes como antes debido a sus mayores costos operativos (la mayoría de los buques de GNL utilizan plantas de vapor, ya que el gas de "ebullición" emitido por la carga puede usarse como fuente de combustible); y la mayoría de las calderas ahora utilizan gasóleo o gas natural. Algunas calderas industriales todavía lo utilizan, al igual que 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 fuel oil N° 4 y N° 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 grados de combustible en su plan ambiental, PlaNYC, debido a la preocupación por los efectos en la salud causados por las partículas finas, [1] y todos los edificios que usaban fueloil No. 6 se habían convertido a un combustible menos contaminante mediante finales de 2015. [2]
También ha disminuido el uso de combustibles residuales en la generación eléctrica. En 1973, el fueloil residual produjo el 16,8% de la electricidad en Estados Unidos. En 1983, había caído al 6,2% y, en 2005 [actualizar], la producción de electricidad a partir de todas las formas de petróleo, incluidos el diésel y el combustible residual, representa sólo el 3% de la producción total. [ cita necesaria ] La disminución es el resultado de la competencia de precios con el gas natural y las restricciones ambientales sobre las emisiones. En el caso de las centrales eléctricas, 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 de fueloil residual, produce uniformemente mayores emisiones de dióxido de carbono que el gas natural. [3]
En muchas centrales eléctricas alimentadas con carbón se siguen utilizando fuelóleos pesados para el encendido de calderas. Este uso es aproximadamente análogo al uso de leña para iniciar un fuego. Sin realizar este acto es difícil iniciar el proceso de combustión a gran escala.
El principal inconveniente del fueloil residual es su alta viscosidad inicial, particularmente en el caso del petróleo No. 6, que requiere un sistema diseñado correctamente para su almacenamiento, bombeo y quemado. 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 número 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 en temperaturas más frías puede congelarse en un semisólido alquitranado. El punto de inflamación de la mayoría de las mezclas de aceite número 6 es, dicho sea de paso, de unos 65 °C (149 °F). Intentar bombear petróleo de alta viscosidad a bajas temperaturas era una causa frecuente de daños a las líneas de combustible, hornos y equipos relacionados que a menudo estaban diseñados para combustibles más ligeros.
A modo de comparación, el fueloil pesado BS 2869 Clase G se comporta de manera similar: requiere almacenamiento a 40 °C (104 °F), bombeo a alrededor de 50 °C (122 °F) y finalización para quemar a alrededor de 90-120 °C ( 194–248 °F).
La mayoría de las instalaciones que históricamente quemaron petróleo No. 6 u otros aceites residuales eran plantas industriales e instalaciones similares construidas a principios o mediados del siglo XX, o que habían cambiado del carbón al petróleo durante el mismo período. En cualquier caso, el petróleo residual se consideraba una buena perspectiva porque era barato y fácilmente disponible. La mayoría de estas instalaciones han sido posteriormente cerradas y demolidas, o han sustituido sus suministros de combustible por uno más sencillo, como gas o petróleo número 2. El alto contenido de azufre del aceite No. 6 (hasta un 3% en peso en algunos casos extremos) tuvo un efecto corrosivo en muchos sistemas de calefacción (que generalmente fueron diseñados sin una protección adecuada contra la corrosión en mente), acortando su vida útil y aumentando los efectos contaminantes. . Este era especialmente el caso de los hornos que se cerraban periódicamente y se dejaban enfriar, porque la condensación interna producía ácido sulfúrico .
La limpieza ambiental en tales instalaciones frecuentemente se complica por el uso de aislamiento de asbesto en las líneas de alimentación de combustible. El aceite No. 6 es muy persistente y no se degrada rápidamente. Su viscosidad y pegajosidad también hacen que la remediación de la contaminación subterránea sea muy difícil, ya que estas propiedades reducen la efectividad de métodos como la extracción con aire .
Cuando se libera en el agua, como en un río o en un océano, el petróleo residual tiende a fragmentarse en parches o bolas de alquitrán (mezclas de petróleo y partículas como limo y materia orgánica flotante) en lugar de formar una sola mancha. Un promedio de alrededor del 5-10% del material se evaporará a las pocas horas de la liberación, principalmente las fracciones de hidrocarburos más ligeras. El resto suele hundirse hasta el fondo de la columna de agua.
Debido a la baja calidad del combustible búnker, su quema es especialmente perjudicial para la salud humana y provoca enfermedades graves y muertes. Antes del límite de azufre de la OMI para 2020, se estimaba que la contaminación del aire en 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 sigue estimando que la contaminación del aire durante el transporte marítimo causa 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 del aire procedente de los barcos son China, Japón, el Reino Unido, Indonesia y Alemania. En 2015, la contaminación del aire causada por el transporte marítimo 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 representa 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 del transporte marítimo comercial, los cruceros también emiten grandes cantidades de contaminación atmosférica, lo que daña 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 europeos juntos. [6]
Aunque las siguientes tendencias generalmente son 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 aceite más pesado debe calentarse para que fluya. El precio suele disminuir a medida que aumenta la cantidad de combustible. [7]
El fueloil número 1 es un aceite destilado volátil destinado a la vaporización de quemadores tipo olla y motores diésel limpios y de alto rendimiento. [8] Es el corte de queroseno de la refinería el que se evapora inmediatamente después del corte de nafta pesada utilizada para la gasolina . Este combustible se conoce comúnmente como diesel no. 1 , queroseno y combustible para aviones . Los nombres anteriores incluyen: aceite de carbón, aceite para estufas y aceite para estufas. [7]
El fueloil número 2 es un gasóleo destilado para calefacción doméstica . [8] Los camiones y algunos automóviles utilizan diésel similar no. 2 con un límite de número de cetano que describe la calidad de ignición del combustible. Ambos se obtienen típicamente del corte de gasóleo ligero. El nombre gasóleo se refiere al uso original de esta fracción a finales del siglo XIX y principios del XX: el corte de gasóleo se utilizaba como agente enriquecedor para la fabricación de gas de agua carburada . [7]
El fueloil número 3 era un aceite destilado para quemadores que requerían combustible de baja viscosidad. ASTM fusionó este grado con la especificación número 2 y el término rara vez se ha utilizado desde mediados del siglo XX. [8]
El fueloil número 4 es un gasóleo de calefacción comercial para instalaciones de quemadores no equipadas con precalentadores. [8] Puede obtenerse del corte de gasóleo pesado. [7] Este combustible a veces se conoce por la especificación de la Marina del Bunker A.
El fueloil número 5 es un combustible 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 del corte de gasóleo pesado, [7] o puede ser una mezcla de petróleo residual con suficiente petróleo número 2 para ajustar la viscosidad hasta que pueda bombearse 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 las porciones más valiosas de petróleo crudo se hayan evaporado. El residuo puede contener varias impurezas indeseables, incluido un 2 % de agua y un 0,5 % de aceite mineral . Este combustible puede ser conocido como fueloil residual (RFO), por la especificación de la Marina del Bunker C , o por la Especificación del Pacífico del PS-400. [8]
La norma británica BS 2869, Fuelóleos para motores agrícolas, domésticos e industriales , especifica las siguientes clases de fueloil:
Los combustibles de clase C1 y C2 son combustibles de tipo queroseno. C1 es para uso en aparatos sin humos (por ejemplo, lámparas ). C2 es para vaporizar o atomizar quemadores en aparatos conectados a chimeneas.
El combustible de clase A2 es adecuado para aplicaciones móviles todoterreno que requieren el uso de un combustible sin azufre . El combustible Clase D es similar al 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 Clase A2 y Clase D contenga hasta un 7% (V/V) de biodiesel ( éster metílico de ácido graso , 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 sirven a calderas o, con excepción de la clase H, ciertos tipos de motores de combustión más grandes. Las clases F a H invariablemente requieren calentamiento antes de su uso; El combustible Clase E puede requerir precalentamiento, dependiendo de las condiciones ambientales.
El mazut es un fueloil residual que a menudo se deriva de fuentes de petróleo 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 aproximadamente sinónimo del fueloil en general, que cubre la mayoría de los tipos mencionados anteriormente, excepto los grados 1 y 2/3 de EE. UU., para los cuales existen términos separados ( queroseno y diesel) . combustible /petróleo solar respectivamente (la práctica rusa no diferencia entre combustible diésel y gasóleo para calefacción). Este se separa además en dos grados: "mazut naval", que es análogo a los grados 4 y 5 de EE. UU., y "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 según su viscosidad y contenido sulfuroso.
En el ámbito marítimo se utiliza otro tipo de clasificación para los fueloil:
El gasóleo marino contiene algo de fueloil pesado, a diferencia de los diésel normales.
CCAI y CII son dos índices que describen la calidad de ignición del fueloil residual, y el CCAI se calcula especialmente para combustibles marinos. A pesar de esto, los combustibles marinos todavía se cotizan en los mercados internacionales de combustible con su viscosidad máxima (que está establecida por la norma ISO 8217 - ver más abajo) debido al hecho de que los motores marinos están diseñados para usar diferentes viscosidades de combustible. [9] La unidad de viscosidad utilizada es el centistoke (cSt) y los combustibles citados con mayor frecuencia se enumeran a continuación en orden de costo, el menos costoso primero.
La densidad también es un parámetro importante para los fueloil, ya que los combustibles marinos se purifican antes de su uso para eliminar el agua y la suciedad del aceite. Dado que los purificadores utilizan fuerza centrífuga , el aceite debe tener una densidad suficientemente diferente a la del agua. Los depuradores más antiguos funcionan con un combustible de 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 fueloil se publicó en 1982. La última norma es la ISO 8217, publicada en 2017. [10] La norma ISO describe cuatro calidades de combustibles destilados y 10 calidades de combustibles residuales. Con el paso de los años, las normas se han vuelto más estrictas en lo que respecta a parámetros medioambientalmente importantes, como el contenido de azufre. La última norma también prohibió la adición de aceite lubricante usado (ULO).
Algunos parámetros de los fuelóleos marinos según ISO 8217 (3. ed 2005):
El combustible búnker o crudo búnker es técnicamente cualquier tipo de fueloil utilizado a bordo de embarcaciones . Su nombre deriva de los depósitos de carbón, donde originalmente se almacenaba el combustible. En 2019, los grandes buques consumieron 213 millones de toneladas métricas de combustible. [12] La Aduana y la Oficina Tributaria de Australia definen el combustible para buques como el combustible que impulsa el motor de un barco o avión. El búnker A es el fueloil N° 4, el búnker B es el N° 5 y el búnker C es el N° 6. Dado que el N° 6 es el más común, "combustible para búnker" se utiliza a menudo como sinónimo del N° 6. 5 el fueloil también se llama Navy Special Fuel Oil ( NSFO ) o simplemente Navy Special ; Los números 5 o 6 también se denominan comúnmente fueloil pesado ( HFO ) o fueloil de horno ( FFO ); la alta viscosidad requiere calentamiento, generalmente mediante un sistema de recirculación de vapor de baja presión , antes de que el petróleo pueda bombearse desde un tanque de combustible. Los búnkeres rara vez se etiquetan de esta manera en la práctica marítima moderna.
Desde la década de 1980, la Organización Internacional de Normalización (ISO) ha sido la norma aceptada para los combustibles marinos (bunkers). La norma figura con el número 8217, con actualizaciones recientes en 2010 y 2017. La última edición de la especificación de combustible búnker es ISO 8217: 2017. La norma 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: RMG generalmente se entrega a 380 centistokes o menos, y RMK a 700 centistokes o menos. Los barcos con motores más avanzados pueden procesar combustibles más pesados, más viscosos y, por tanto, más baratos. Los organismos rectores de todo el mundo, por ejemplo , California y la Unión Europea, han establecido Áreas de Control de Emisiones (ECA) que limitan el azufre máximo 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 ACE. A partir de 2013, se seguía 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 los combustibles destilados marinos y otras alternativas [15] al uso de combustible 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 envío son DMA y DMB. [16] Las emisiones de gases de efecto invernadero resultantes del uso de combustibles internacionales están actualmente incluidas en los inventarios nacionales. [17] [18]
El fuelóleo pesado sigue siendo el principal combustible de los cruceros , un sector turístico que se asocia a una imagen limpia y amigable. Por el contrario, las emisiones de gases de escape , debido al alto contenido de azufre del HFO, provocan un equilibrio ecológico claramente peor que el de la movilidad individual. [19] [20] [21]
El término " bunkering " se refiere en términos generales al almacenamiento de productos petrolíferos en tanques (entre otros significados dispares). El significado preciso puede especializarse aún más según el contexto. Quizás el uso más común y más especializado se refiere a la práctica y el negocio de reabastecer de combustible a los barcos. Las operaciones de abastecimiento de combustible se realizan en los puertos marítimos e incluyen el almacenamiento de combustibles para buques y el suministro de combustible a los buques. [22]
Alternativamente, el "bunkering" puede aplicarse a la logística a bordo de cargar combustible y distribuirlo entre los bunkers disponibles (tanques de combustible a bordo). [23]
Finalmente, en el contexto de la industria petrolera en Nigeria , el bunkering [24] ha llegado a referirse a la desviación ilegal de petróleo crudo (a menudo posteriormente refinado en instalaciones improvisadas para convertirlo en combustibles de transporte más ligeros) mediante la perforación no autorizada de agujeros en las tuberías de transporte, a menudo por medios muy crudos y peligrosos y provocando derrames .
En 2018, se utilizaron 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 Marítima Internacional (OMI) exigen que todos los buques de transporte marítimo utilicen fueloil con muy bajo contenido de azufre (0,5% de azufre) o instalen sistemas depuradores de gases de escape para eliminar el exceso de dióxido de azufre. Las emisiones de los buques generalmente se han controlado mediante los siguientes límites de azufre en 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 de azufre se traduce en energía adicional y costos de capital [26] y pueden afectar el precio y la disponibilidad del combustible. Si se fija el precio correctamente, el exceso de combustible barato pero sucio llegaría a otros mercados, incluso desplazando parte de la producción de energía terrestre en países con baja protección ambiental. [27]
El fuel oil se transporta por todo el mundo mediante flotas de petroleros que realizan entregas en puertos estratégicos de tamaño adecuado, como Houston , EE.UU.; Singapur ; Fujairah , Emiratos Árabes Unidos ; Balboa, Panamá , Cristóbal , Panamá; Sajá, Egipto ; Algeciras , España y Rotterdam , Países Bajos. Cuando no existe un puerto marítimo conveniente, el transporte interior se puede lograr mediante el uso de barcazas . Los fuelóleos más ligeros también pueden transportarse a través de oleoductos . Las principales cadenas de suministro físico de Europa se encuentran a lo largo del río Rin .
Las emisiones procedentes de la quema de combustible en los 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 motores auxiliares de fueloil pesado a diésel en el puerto puede dar lugar a grandes reducciones de emisiones, especialmente de SO 2 y PM . Las emisiones de CO 2 procedentes de los combustibles vendidos no se suman a las emisiones nacionales de GEI. Para 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 Kyoto, Japón, los países acordaron eximir a los combustibles y las operaciones militares multilaterales de los totales de emisiones nacionales después de la insistencia de la delegación de cambio climático de Estados Unidos para tales exenciones. [28]
Los controles de emisiones de SOx y partículas se aplican a todo el fueloil.
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 es todo lo contrario.
Un crucero emite tantos contaminantes atmosféricos 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 diésel que se utiliza para vehículos de tráfico terrestre.
Los barcos no cuentan con tecnologías de reducción de gases de escape como los filtros de partículas que son estándar en turismos y camiones.
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