Combustible

Los siguientes combustibles se utilizan en la mayoría de los sistemas de calderas de vapor:

• Gas Natural
• Fuelóleo

Estos combustibles están más o menos disponibles en todas partes y, en gran medida, normalizados, por lo que son de gran calidad.

Sin embargo, pueden utilizarse otros combustibles para generar vapor:

• Petróleo medio o pesado
• Otros gases (p. ej. hidrógeno, GLP, GNL)
• Biocombustibles (por ejemplo, gases pobres, gases residuales y biogases)
• Subproductos contaminados de la industria química (por ejemplo, estireno, tolueno)
• Subproductos de otras industrias (por ejemplo, grasa animal, aceite de pescado)

La elección del combustible depende inicialmente de la disponibilidad en el lugar de instalación previsto. El petróleo se suministra a través de camiones cisterna, mientras que en el caso de una gasolinera, debe disponerse de gas de trasvase desde la red de distribución de gas.

Si los requisitos de seguridad de suministro son elevados, también pueden utilizarse dos combustibles en la misma caldera. En este caso, normalmente se emplea gas como combustible principal y aceite combustible como combustible de sustitución.

La economía es otro factor importante en la selección del combustible. A la hora de comparar costes, debe garantizarse una comparabilidad exacta. Cuando se emplea gas como combustible, el precio de comparación puede obtenerse directamente de la factura del gas o solicitarse al proveedor de gas. Los precios de suministro del aceite combustible se publican en Internet.

Info sobre Criterios de selección entre fuelóleo y gas natural

Aparte de los costes del combustible, hay que tener en cuenta los costes secundarios de funcionamiento, mantenimiento e inspección de los sistemas de calderas y, posiblemente, los costes de ocupación de los edificios adyacentes.

En general, las calderas de gas suelen ser más económicas, razón por la cual muchos sistemas existentes se han reconvertido de quemadores de gasóleo a quemadores de gas o de doble combustible en la última década.

Además del coste, el impacto sobre el medio ambiente durante la combustión varía en función del combustible utilizado y debe tenerse en cuenta. En particular, las emisiones permitidas en el lugar de instalación del sistema de calderas desempeñan un papel importante. Cuando se usa como combustible, el gas natural tiene una menor emisión de contaminantes en términos de emisiones de CO₂, NO_x y SO₂

Fuelóleo

Cuando se utilizan aceites minerales como combustible, deben tenerse en cuenta diversos requisitos adicionales derivados de las normativas sobre contaminación del agua y prevención de incendios, especialmente en relación con la entrega, el almacenamiento y la distribución.

Fuelóleo extra ligero (EL)

El fuelóleo del tipo extra ligero (líquido), es una fuente fiable y fácilmente disponible y normalmente se suministra en un camión cisterna.

Tomando como ejemplo a Alemania, estos son los siguientes tipos de fuelóleo extra ligero disponibles:

• Fuelóleo extra ligero, estándar
• Fuelóleo extra ligero, bajo en azufre
• Fuelóleo biológico extra ligero

El tipo de fuelóleo más popular es el fuelóleo extra ligero bajo en azufre, que tiene un contenido máximo de azufre de 50 mg/kg. Gracias a su favorable fiscalidad, ha alcanzado una cuota de mercado de casi el 100 %. También es ideal para la tecnología de condensación, ya que tiene una tendencia a ensuciarse aún menor que el fuelóleo extra ligero.

Info sobre Intercambiador de calor de condensación

El fuelóleo biológico extra ligero es fuelóleo bajo en azufre al que se añade hasta un 5, 10 o 15 % de combustible líquido procedente de materias primas renovables. En la actualidad se utiliza biodiésel como norma general.

Los requisitos mínimos y las pruebas del fuelóleo extra ligero se definen en la norma DIN 51603-1.

Cuota de mercado del fuelóleo con bajo contenido en azufre en Alemania (IWO – Instituto de Tecnología de Calefacción y Petróleo)

Fuelóleo pesado (HFO)

El fuelóleo pesado se emplea para los generadores de vapor más o menos exclusivamente en grandes sistemas industriales. Se produce durante el refinado del crudo en la parte inferior, el llamado sumidero de las torres de destilación, donde se eliminan los componentes del crudo con un punto de ebullición elevado. Contiene principalmente moléculas grandes y relativamente pesadas, como alcanos y alquenos de cadena larga, cicloalcanos y diversos hidrocarburos aromáticos. También contiene diversos compuestos de nitrógeno y azufre.

El fuelóleo pesado es viscoso y debe calentarse a una temperatura superior a 60 °C para que pueda fluir por las tuberías. La temperatura de atomización necesaria para la combustión oscila incluso entre 100 y 160 °C. Los requisitos de viscosidad de atomización son mucho mayores en los quemadores de gasóleo de chorro a presión que en los quemadores de copa giratoria, por lo que el gasóleo debe precalentarse a temperaturas más elevadas.

El fuelóleo pesado contiene hasta un 3.5% en masa de azufre, tiene tendencia a dejar depósitos pesados en el recorrido de los gases de combustión y estos no deben enfriarse por debajo del punto de rocío ácido, de unos 120 – 150 °C Además, a veces se requieren medidas especiales (por ejemplo, inyección de urea) para cumplir con las emisiones de gases de combustión.

Tiene muchas desventajas en comparación con el uso de fuelóleo extra ligero y gas natural que, en general, no se ven compensadas por su bajo precio.

Gas natural

El uso de gas natural suele recomendarse si se dispone de suministro de gas natural en el lugar previsto para la instalación de la caldera. Al conectarse a la red de suministro, no es necesario abastecerse de combustible y, en el mercado desregulado del gas, es fácil cambiar de proveedor. Se necesita mucho menos espacio para la estación de transferencia de gas en comparación con el depósito de almacenamiento de gasóleo, incluidos los sistemas auxiliares. Además, el gas natural de la red pública es apto para su empleo sin restricciones con tecnología de condensación.

Info sobre Intercambiador de calor de condensación

Otro punto a favor del gas combustible es que el rango de control para el funcionamiento a carga parcial es significativamente mayor que en el caso del gasóleo. Mientras que los quemadores de gasóleo normalmente solo alcanzan un rango de carga parcial de 1:5, los quemadores de gas más modernos pueden cubrir el doble del rango de carga parcial, es decir, un rango de regulación de hasta 1:10.

Criterios de selección entre fuelóleo y gas natural

Los factores más importantes que influyen en la selección del combustible están en la siguiente tabla (Oficina Federal de Estadísticas):

 

Evolución de los precios de los combustibles para clientes industriales Alemania (Oficina Federal de Estadísticas)

Notas (Oficina Federal de Estadísticas):

• Gas, electricidad: detalles para clientes industriales, los precios incluyen el impuesto de compra y excluyen el IVA
• Fuelóleo: detalles para el comercio mayorista, los precios incluyen el impuesto sobre el petróleo y la tasa de almacenamiento de petróleo y excluyen el IVA
• Conversión de los precios del fuelóleo extra ligero con una densidad de 0.84 kg/l y un poder calorífico neto de 11.89 kWh/kg
• Conversión de los precios del fuelóleo pesado de 11 kWh/kg
Fuelóleo pesado: datos específicos solo disponibles hasta diciembre de 2016, después de esta fecha los datos se extrapolan a través de los índices de precios

Otros combustibles

Si se utilizan otros combustibles distintos del gas natural o el fuelóleo, deberá prestarse especial atención en estos casos.

También pueden utilizarse los siguientes combustibles:

• Otros gases (p. ej. hidrógeno, GLP, GNL)
• Biocombustibles (por ejemplo, gases pobres, gases residuales y biogases)
• Subproductos contaminados de la industria química (por ejemplo, estireno, tolueno)
• Subproductos de otras industrias (por ejemplo, grasa animal, aceite de pescado)

Las características de combustión de estos combustibles deben tenerse en cuenta al diseñar el sistema de combustión, los componentes auxiliares, la caldera y al idear medidas adecuadas de recuperación del calor de los gases de combustión.

En este contexto, deben tenerse en cuenta, en particular, las siguientes características:

• Combustibles con alto contenido en azufre (por ejemplo, biogás)
• Combustibles que contienen cloro (por ejemplo, subproductos de la industria química)
• Combustibles que dejan depósitos pesados en las superficies de calentamiento (por ejemplo, los denominados “re-refinados”)
• Combustibles con un poder calorífico neto especialmente elevado que, por lo tanto, someten al hogar de combustión a mayores esfuerzos térmicos (por ejemplo, el hidrógeno)