Fuel Oil

Fuel Oil
Información sobre la plantilla
Fuel oil.jpg
Concepto:Fracción del petróleo que se obtiene como residuo en la destilación fraccionada.
Fuel Oil, (en inglés fuel oil), también llamado en España fuelóleo y combustóleo en otros países hispanohablantes, es una fracción del petróleo que se obtiene como residuo en la destilación fraccionada. De aquí se obtiene entre un 30 y un 50% de esta sustancia. Es el combustible más pesado de los que se pueden destilar a presión atmosférica. Está compuesto por moléculas con más de 20 átomos de carbono, y su color es negro. El fuel oil se usa como combustible para plantas de energía eléctrica, calderas y hornos.

Por otra parte, también se trata en procesos a menor presión para poder ser destilado y así obtener las fracciones más pesadas del petróleo, como los aceites lubricantes y el asfalto, entre otros.

Clases

El fueloil se clasifica en seis clases, enumeradas del 1 al 6, de acuerdo a su punto de ebullición, su composición y su uso. El punto de ebullición, que varía de los 175 a los 600 °C; la longitud de la cadena de carbono, de 9 a 70 átomos; y la viscosidad aumentan con el número de carbonos de la molécula, por ello los más pesados deben calentarse para que fluyan. El precio generalmente decrece a medida que el número aumenta.
Los fueloil No. 1, fueloil No. 2 y fueloil No. 3 se llaman de diferentes formas: fueloil destilado, fueloil diésel, fueloil ligeros, gasóleo o simplemente destilados. Por ejemplo, el fueloil No. 2, destilado No. 2 y fueloil diesel No. 2 son casi lo mismo (diésel es diferente porque tiene un índice de cetano el cual describe la calidad de ignición del combustible).

Gasóleo hace referencia al proceso de destilación. El crudo se calienta, se gasifica y luego se condensa.

  • Número 1 es similar al queroseno y es la fracción que hierve justo luego de la gasolina.
  • Número 2 es el combustible que usan los motores diesel (maquinaria y vehículos ligeros hasta camiones de gran tonelaje).
  • Número 3 es un combustible destilado que es usado raramente.
  • Número 4 es usualmente una mezcla de fueloil destilado y de residuos, tales como No. 2 y 6; sin embargo, algunas veces es tan solo un fuerte destilado. No. 4 puede ser clasificado como diesel, destilado o fueloil residual.
  • Los Número 5 y Número 6 son conocidos como fueloil residuales (RFO por sus siglas en inglés) o fueloil pesados. En general se produce más Número 6 que Número 5. Los términos fueloil pesado y fueloil residual son usados como los nombres para Número 6. Número 5 y 6 son los remanentes del crudo luego que la gasolina y los fueloil destilados son extraídos a través de la destilación. El fueloil Número 5 es una mezcla de 75-80 % de Número 6 y 25-20% de Número 2. Número 6 puede contener también una pequeña cantidad de No. 2 para cumplir con ciertas especificaciones.

Los fueloil residuales son llamados algunas veces ligeros cuando han sido mezclados con fueloil destilado, mientras que los fueloil destilados son llamados pesados cuando han sido mezclados con fueloil residual. Gasóleo pesado, por ejemplo, es un destilado que contiene fueloil residual.

Fuel oil liviano

El fuel oil liviano es una mezcla de distintas fracciones de petróleo crudo y es cercano al diesel oil o al kerosene. Junto con el fuel oil pesado es el combustible líquido más importante para aplicaciones industriales. El fuel oil liviano dispone de una densidad energética relativamente alta y es fácil de almacenar y transportar. Dado que se encuentra en un estado líquido exento de presión puede transportarse a costos accesibles en barco, ferrocarril o camión. En principio, es posible suministrar el fuel oil liviano a cualquier parte del mundo, de modo que permite tanto la libre elección del proveedor como también una combustión a costos razonables, cuando no se dispone de gas.

La combustión limpia con un amplio rango de modulación y el bajo nivel de emisiones son otras ventajas más del fuel oil liviano. A diferencia del fuel oil pesado este combustible no requiere precalentamiento, y permite (en su variante con bajo contenido de azufre) aplicar tecnología de condensación de gases. En este caso se logra incrementar significativamente la eficiencia de la generación de calor a la vez que se reducen los valores de emisiones. El almacenaje a través de tanques requerido para el fuel oil liviano implica al mismo tiempo ventajas y desventajas: Por un lado, requiere parcialmente considerables inversiones y, por otro, precisamente esta opción de almacenamiento permite adquirir gran independencia de las fluctuaciones del mercado de los combustibles. En Alemania, el fuel oil liviano está en venta como «fuel oil extra liviano (HEL) y estandarizado conforme a la norma DIN 51 603-1.

Fuel oil extra liviano (HEL)

El fuel oil extra liviano es una mezcla de distintos compuestos de hidrocarburos de una viscosidad cinemática menor a 6 mm²/s a 20 °C. Es muy similar a otros destilados livianos del petróleo, tales como el kerosene o el gasoil y posee un poder calorífico de 42.7 MJ/kg. El HEL es más liviano que el agua y posee una densidad específica de aprox. 0.86 kg/l a 15 °C. Según el lote, el HEL entra en ebullición a un rango de temperatura de entre 170 a 390 °C y posee un punto de inflamación > 55 °C. El límite de ignición se encuentra en el rango de 0.6 a 6.5 % (en volumen).

El HEL es una sustancia contaminante del agua de la clase 2, de modo que deben observarse una serie de reglamentos durante su almacenamiento y aplicación. A diferencia del gasoil, no existen mezclas que dependan de la temporada para la operación y el almacenamiento a temperaturas bajas; más bien, para el HEL se indica en la norma DIN 51 603-1 un valor límite de temperatura de -10 °C, en el cual el combustible (dependiendo del punto de opacidad) aún debe ser filtrable.

Además de los fuel oils estandarizados, muchos productores ofrecen también las variantes «Premium». Estos combustibles disponen de aditivos que, por ejemplo, mejoran el poder lubricante, impiden la formación de hollín o contrarrestan el típico olor a fuel oil. El contenido de azufre del HEL se ha reducido en los últimos años. Desde el año 2008 debe ser menor de 0.1 % según la norma DIN 51 603-1.
El HEL puede quemarse con alto grado de limpieza si el sistema de combustión está ajustado óptimamente y requiere aprox. 11 Nm³ de aire por 1 kg de combustible en su condición estequiométrica. En tal combustión se producen principalmente dióxido de carbono y agua, el punto de rocío de los gases húmedos es, en tal caso, de aprox. 120 °C, dependiendo del contenido de azufre.

Fuel oil extra liviano de bajo contenido de azufre (HEL de bajo contenido de azufre)

El HEL de bajo contenido de azufre también está estandarizado en la norma DIN 51 603-1 y se distingue esencialmente de la variante estándar solo por su bajo contenido de azufre, que no debe sobrepasar 50 mg/kg (0.005 %). Debido al contenido de azufre más bajo, el punto de rocío del efluente gaseoso también es considerablemente más bajo, llegando a unos 60 °C. Este combustible requiere un sistema de combustión especialmente apropiado, ya que su poder lubricante es generalmente menor. Un sistema de combustión tal permite, a su vez, utilizar tecnología de condensación de gases.

Fuel oil pesado

El término «fuel oil pesado» se refiere a distintas mezclas de combustibles líquidos de origen mineral de alta viscosidad. El fuel oil pesado también se denomina «Heavy Fuel Oil (HFO)», «Marine Fuel Oil (MFO)», «Residual Fuel Oil (RFO)», «fuel oil pesado», «fuel oil S», o «combustóleo». En todo caso es un combustible particularmente económico que hoy en día se aplica intensamente en barcos. Según el país y el sector se compone principalmente de los residuos de ebullición difícil de la destilación del petróleo crudo y presenta una viscosidad mucho más alta en comparación con el fuel oil liviano. Además, la calidad de los distintos tipos fluctúa considerablemente, lo que se traduce en mayores exigencias para el sistema de combustión.

Debido al alto contenido de azufre y nitrógeno en el combustible, el nivel de emisiones de los sistemas de combustión con fuel oil pesado es definitivamente más alto que el que generan las plantas de fuel oil liviano, de modo que el fuel oil pesado se está aplicando cada vez menos en Europa occidental. A ello se le añade la circunstancia que las tuberías del tanque y combustible deben calefaccionarse para poder bombearlo y atomizarlo La base esencial para el fuel oil pesado son los petróleos crudos que se extraen en todo el mundo (Crude Oil) y se utilizan en alta mar también directamente para la generación de energía, entre otras aplicaciones. Frecuentemente se componen de una amplia gama de fracciones de petróleo de alta y baja ebullición. La variedad depende en gran parte de su origen. Los petróleos árabes presentan principalmente buenas calidades con altos contenidos de fracciones livianas que se prestan muy bien como base para diesel y bencinas. Algunos «crudos» chinos o canadienses, por otro lado, tienen considerablemente más fracciones pesadas, de modo que el contenido de bencina y diesel de alta calidad es significativamente menor en la destilación.

El fuel oil pesado es una mezcla inflamable de distintos compuestos de hidrocarburos. Se compone predominantemente de los residuos de la destilación del petróleo crudo que son mezclados muchas veces con fracciones más livianas para la aplicación técnica. Los fuel oils pesados se diferencian sobre todo por viscosidad así como por la participación porcentual de sus componentes. El poder calorífico del fuel oil S oscila entre 39 y 41 MJ/kg según su composición química, siendo así, en general, menor que el del fuel oil extra liviano (HEL). La densidad específica depende del porcentaje de las distintas fracciones de petróleo y fluctúa entre 0.94 y 1.05 kg/l. El punto de inflamación del fuel oil pesado es de aprox. 120 °C.

Viscosidad

La viscosidad es una característica decisiva para la especificación del fuel oil pesado. Varía según el lote y se indica casi siempre para dos temperaturas con la finalidad de describir el comportamiento del combustible durante el precalentamiento. Esta propiedad se encuentra usualmente en el nombre: La viscosidad del combustible marino RMG 380, por ejemplo, es de aprox. 380 cSt a una temperatura de 50 °C. A medida que la temperatura aumenta va disminuyendo la viscosidad alcanzando en este tipo de fuel oil mencionado un valor de aprox. 25 cSt a 100 °C.
En tal caso, la viscosidad depende tanto de la composición del petróleo residual (material básico) como también de la cantidad de diluyente existente en la mezcla final. El diluyente posee generalmente una viscosidad baja y un punto de ebullición bajo. Si la proporción no se elige cuidadosamente, un fuel oil muy pesado puede descomponerse en el precalentador, a pesar que la viscosidad sea la correcta, pues los componentes altamente volátiles entrarán en ebullición.

En principio, es posible bombear los fuel oils sólo cuando su viscosidad es de 350 cSt como máximo. Esto significa que el fuel oil pesado siempre debe calentarse para poder ser bombeado. Además, los principios de atomización tienen diferentes exigencias en cuanto a la viscosidad. Los quemadores de atomización asistidos a vapor necesitan siempre un fuel oil menos viscoso que lo requerido por los quemadores-de atomización por copa rotativa. Estos últimos pueden atomizar también perfectamente combustibles más pesados, de una viscosidad de hasta 45 cSt.

Asfaltenos, azufre y sustancias acompañantes

Según el origen y el proceso de producción, el fuel oil pesado contiene también una serie de sustancias acompañantes parcialmente indeseadas que solo pueden determinarse exactamente mediante un análisis químico. Recién con estos datos precisos es posible evaluar de forma calificada los valores de emisiones de la combustión, por ejemplo, o determinarse las causas de una pobre combustión. El grupo de las sustancias indeseadas consiste principalmente en: agua, sedimentos, asfaltenos, nitrógeno y azufre, así como algunos metales.

Un alto contenido de agua en el fuel oil produce pérdidas de energía en la combustión y reduce el poder calorífico. En el caso más desfavorable, esta agua puede provocar la formación de burbujas de vapor en el precalentador o en el quemador impidiendo la estabilidad de la combustión. Sedimentos son componentes sólidos de distinto tamaño granular que provienen del petróleo crudo. Pueden precipitarse como lodo en los tanques, obturar filtros y causar, en parte, una abrasión significativa en las bombas, válvulas y pastillas de atomización. Como los sedimentos no combustionan, permanecen en la caldera como depósitos o son descargados con los efluentes gaseosos.

Asfaltenos son los componentes «más pesados» del fuel oil pesado. Constan de compuestos de hidrocarburos de cadenas muy largas y tienden a desintegrarse a altas temperaturas. En casos desfavorables, este fenómeno puede provocar la formación de residuos de coque en la pastilla de atomización, la copa rotativa o las superficies de calentamiento.

El contenido de nitrógeno del fuel oil pesado, de aprox. 0.2-0.4%, es responsable de gran parte de las emisiones de óxidos de nitrógeno del sistema de combustión. La proporción del nitrógeno del combustible con relación al NOx del efluente gaseoso baja a medida que aumenta el contenido del nitrógeno en el combustible. Pero esto se da cuando los valores ya han sobrepasado considerablemente los requerimientos típicos de emisiones, de modo que se hace necesario prever elementos adicionales para la purificación de los gases de escape.

La cantidad permitida de azufre elemental en el fuel oil pesado ha sido reducida continuamente en los últimos años. El límite superior de la norma DIN 51 603-3 es de 2.5 % (en masa), mientras que en el caso de fuel oils muy pesados que se aplican en barcos se permite aún hasta 4.5 % conforme a ISO 8217. Este azufre quema en gran parte y se transforma en dióxido de azufre, formando ácido sulfuroso en el efluente gaseoso y puede ser responsable de graves daños por corrosión en el circuito de los efluentes gaseosos. Las exigencias relativas a las emisiones obligan normalmente a aplicar combustibles con contenidos de azufre mucho menores de 1 % (en masa) cuando se pretende prescindir de complicados sistemas de purificación.

Algunos fuel oils aplicados en barcos también incluyen algunos indeseados aceites lubricantes de vehículos usados ("ULO": Used Lube Oil). Junto con otras sustancias residuales de la destilación del petróleo crudo (vanadio, silicio, aluminio), estas sustancias pueden tener efectos negativos en la combustión de la máquina principal, pero no tienen mayor influencia con respecto a la utilización térmica en un sistema de combustión.

Fuentes