Formación de lodos en la manipulación de combustibles marinos - Mecanismos, impactos y mitigación basada en la cavitación
Los aceites pesados (HFO) y los aceites intermedios (IFO) se utilizan ampliamente como combustibles marinos debido a su bajo coste y alta densidad energética. Sin embargo, un problema operativo persistente es la formación de lodos durante su almacenamiento y manipulación, especialmente en los sistemas de abastecimiento de combustible tanto en tierra como a bordo de los buques.
El lodo es un residuo viscoso y semisólido compuesto de asfaltenos, ceras, sedimentos, agua y otros contaminantes. En su formación influyen la composición del combustible, la temperatura de almacenamiento, el tiempo de permanencia y las prácticas de manipulación. Los datos empíricos de las directrices de la OMI indican que la generación de lodos oscila normalmente entre el 1 y el 3% en volumen del HFO consumido (≈ 0,01-0,03 m³ por tonelada).
1. Formaciónde lodos - Mecanismos de formaciónFormación de lodos - Mecanismos y composición
1.1 Composición
Los lodos están compuestos principalmente por:
1.2 Parámetros que influyen
Los factores clave que influyen en la formación de lodos son los siguientes
1.3. Los impactos económicos y operativos incluyen:
1.4. La velocidad de formación de lodos depende de varios factores, como la composición del combustible, las condiciones de almacenamiento y las prácticas de manipulación. La experiencia operativa y las orientaciones de la OMI indican que la generación de lodos durante la purificación y el almacenamiento del combustible suele oscilar entre el 1% y el 3% en volumen del HFO consumido, aunque esto se refiere a los residuos del separador/búnker y no debe equipararse directamente con la especificación ISO 8217sediment.
Para un buque que almacena 1.000 toneladas de HFO 380:
Hay que señalar que estas estimaciones sólo tienen en cuenta la pérdida directa de valor del combustible. En la práctica, los costes de gestión de los lodos suelen ser más elevados debido a la eliminación obligatoria en virtud del Anexo I de MARPOL, las tasas de recepción en puerto y los requisitos de manipulación de los lodos, que pueden superar significativamente el simple coste del combustible perdido.
2. Enfoques para el control de los lodosMétodos de control y tratamiento de lodos
2.1 Métodos tradicionales
3. Potencial de homogeneización basada en la cavitación de RAPTECH
La mezcla por cavitación emplea un flujo controlado de alta presión y fenómenos de cavitación para generar microturbulencias, dispersando rápidamente las partículas de lodo en el combustible a granel. Las siguientes figuras muestran las capacidades de la homogeneización RAPTECH después de haber tratado los sedimentos pesados del aceite de pirólisis de residuos plásticos:
Antes de la homogeneización por cavitación RAPTECH
Después de la homogeneización por cavitación RAPTECH
En ensayos con HFO 380, la homogeneización por cavitación RAPTECH redujo el Potencial de Sedimentación Total (TSP), un indicador clave de estabilidad, desde valores iniciales de hasta 0,10% m/m (dentro de la especificación ISO 8217) hasta 0,04% m/m (informe de Bureau Veritas). Esto representa una mejora de la estabilidad medida del combustible de hasta el 60%, lo que indica una estabilidad notablemente mayor del combustible y un riesgo significativamente menor de formación de lodos durante el almacenamiento y el funcionamiento del motor.
Ventajas clave:
Para un buque que consuma 20.000 t de HFO al año, esto corresponde a un ahorro de combustible de aproximadamente 20-200 t al año, o unos 10.000-100.000 USD anuales (basándose en un precio de referencia de 500 USD/t). Unos precios del combustible más altos o un mayor consumo aumentarían proporcionalmente este ahorro. Más allá del valor directo de la pérdida de combustible, la eliminación de lodos conforme a los requisitos del Anexo I de MARPOL representa un factor de coste significativo. Los buques están obligados a almacenar los lodos en tanques específicos y descargarlos únicamente en instalaciones de recepción o incinerarlos a bordo. Las tasas de manipulación de lodos conforme a MARPOL en los puertos pueden superar a menudo el coste del propio combustible perdido, lo que convierte la minimización de lodos en una prioridad operativa y económica aún mayor.
Impacto ilustrativo
La implantación del proceso de mezcla por cavitación puede suponer:
4. ConclusiónConclusión
La formación de lodos en el bunkering de buques sigue siendo un reto operativo y normativo persistente con importantes consecuencias económicas. Además de las pérdidas directas de combustible, el Anexo I de MARPOL exige que todos los lodos se almacenen, se incineren a bordo o se descarguen en instalaciones receptoras autorizadas, donde las tasas de manipulación a menudo superan el valor del combustible perdido.
Combinando la gestión sistemática del combustible con la homogeneización avanzada basada en la cavitación, los operadores pueden:
La integración de la homogeneización por cavitación tanto en las estaciones de abastecimiento de combustible como a bordo de los buques ofrece, por tanto, una vía hacia una manipulación del combustible marino más segura, económica y respetuosa con el medio ambiente, al tiempo que minimiza los problemas relacionados con los lodos y las cargas normativas.
Autor: Dr. Ahmad Saylam |RAPTECH Eberswalde GmbH
5. Referencias
Los aceites pesados (HFO) y los aceites intermedios (IFO) se utilizan ampliamente como combustibles marinos debido a su bajo coste y alta densidad energética. Sin embargo, un problema operativo persistente es la formación de lodos durante su almacenamiento y manipulación, especialmente en los sistemas de abastecimiento de combustible tanto en tierra como a bordo de los buques.
El lodo es un residuo viscoso y semisólido compuesto de asfaltenos, ceras, sedimentos, agua y otros contaminantes. En su formación influyen la composición del combustible, la temperatura de almacenamiento, el tiempo de permanencia y las prácticas de manipulación. Los datos empíricos de las directrices de la OMI indican que la generación de lodos oscila normalmente entre el 1 y el 3% en volumen del HFO consumido (≈ 0,01-0,03 m³ por tonelada).
1. Formaciónde lodos - Mecanismos de formaciónFormación de lodos - Mecanismos y composición
1.1 Composición
Los lodos están compuestos principalmente por:
- Asfaltenos (fracciones aromáticas pesadas propensas a la precipitación)
- Ceras (fracciones parafínicas de alto punto de fusión)
- Sedimentos y partículas (arena, óxido, productos de corrosión)
- Agua (de condensación o contaminación)
- Residuosquímicos (de productos químicos de tratamiento, aditivos)
| Componente | Masa (típicamente) |
|---|---|
| Asfaltenos | 50-70 % |
| Ceras | 10-20 % |
| Sedimentos | 5-15 % |
| Agua | 1-5 % |
| Otros (residuos) | 5-10 % |
1.2 Parámetros que influyen
Los factores clave que influyen en la formación de lodos son los siguientes
- Composición del combustible: Mayor contenido en asfaltenos → mayor potencial de formación de lodos
- Temperatura: El enfriamiento por debajo del punto de precipitación de la cera aumenta la formación de lodos
- Tiempo de almacenamiento: Una residencia más larga favorece la sedimentación y la aglomeración
- Contaminación: La entrada de agua y partículas acelera la formación de lodos
- Eficacia de la mezcla: La circulación deficiente permite la acumulación localizada
1.3. Los impactos económicos y operativos incluyen:
- Reducción del volumen de combustible utilizable
- Obstrucciones en bombas, filtros y conductos de combustible
- Aumento de los costes de mantenimiento y limpieza
- Riesgo de combustión no uniforme y ensuciamiento del motor
1.4. La velocidad de formación de lodos depende de varios factores, como la composición del combustible, las condiciones de almacenamiento y las prácticas de manipulación. La experiencia operativa y las orientaciones de la OMI indican que la generación de lodos durante la purificación y el almacenamiento del combustible suele oscilar entre el 1% y el 3% en volumen del HFO consumido, aunque esto se refiere a los residuos del separador/búnker y no debe equipararse directamente con la especificación ISO 8217sediment.
Para un buque que almacena 1.000 toneladas de HFO 380:
| Escenario | Masa de lodos (t) | Slugle Volumen m³ | Pérdida de costes de combustible @ 500 $/t |
|---|---|---|---|
| Bajo estimado (1% en vol) | 9.5 | ≈ 10 | 4.750 |
| Alto estimado (3% en vol) | 28.5 | ≈ 30 | 14.250 |
Hay que señalar que estas estimaciones sólo tienen en cuenta la pérdida directa de valor del combustible. En la práctica, los costes de gestión de los lodos suelen ser más elevados debido a la eliminación obligatoria en virtud del Anexo I de MARPOL, las tasas de recepción en puerto y los requisitos de manipulación de los lodos, que pueden superar significativamente el simple coste del combustible perdido.
2. Enfoques para el control de los lodosMétodos de control y tratamiento de lodos
2.1 Métodos tradicionales
- Calentamiento y circulación: Mantener el combustible por encima del punto de precipitación de la cera (~50-60°C para HFO 380)
- Separación/decantación centrífuga: Eliminar el agua y los sólidos pesados
- Filtración mecánica: Proteger el motor y los sistemas de repostaje
- Aditivos químicos: Dispersantes, estabilizadores para reducir la formación de sedimentos
- Costes energéticos y de mantenimiento elevados
- No es totalmente eficaz para homogeneizar grandes volúmenes de tanques
- Riesgo de mezcla incompleta, especialmente en estaciones de repostaje o a bordo
3. Potencial de homogeneización basada en la cavitación de RAPTECH
La mezcla por cavitación emplea un flujo controlado de alta presión y fenómenos de cavitación para generar microturbulencias, dispersando rápidamente las partículas de lodo en el combustible a granel. Las siguientes figuras muestran las capacidades de la homogeneización RAPTECH después de haber tratado los sedimentos pesados del aceite de pirólisis de residuos plásticos:
Antes de la homogeneización por cavitación RAPTECH
Después de la homogeneización por cavitación RAPTECH
En ensayos con HFO 380, la homogeneización por cavitación RAPTECH redujo el Potencial de Sedimentación Total (TSP), un indicador clave de estabilidad, desde valores iniciales de hasta 0,10% m/m (dentro de la especificación ISO 8217) hasta 0,04% m/m (informe de Bureau Veritas). Esto representa una mejora de la estabilidad medida del combustible de hasta el 60%, lo que indica una estabilidad notablemente mayor del combustible y un riesgo significativamente menor de formación de lodos durante el almacenamiento y el funcionamiento del motor.
Ventajas clave:
- Homogeneización eficaz: Reduce la acumulación localizada de lodos
- Estabilidad a largo plazo: Mantiene una composición uniforme del combustible durante un almacenamiento prolongado
- Fiabilidad operativa: Reduce los bloqueos y las tareas de mantenimiento
- Aplicación escalable: Puede implantarse tanto en tierra, en estaciones de repostaje, como a bordo de buques
- Ahorro económico: Además de reducir los costes de eliminación de lodos, la homogeneización por cavitación puede mejorar la utilización del combustible en ~0,1-1% por tanque y por viaje.
Para un buque que consuma 20.000 t de HFO al año, esto corresponde a un ahorro de combustible de aproximadamente 20-200 t al año, o unos 10.000-100.000 USD anuales (basándose en un precio de referencia de 500 USD/t). Unos precios del combustible más altos o un mayor consumo aumentarían proporcionalmente este ahorro. Más allá del valor directo de la pérdida de combustible, la eliminación de lodos conforme a los requisitos del Anexo I de MARPOL representa un factor de coste significativo. Los buques están obligados a almacenar los lodos en tanques específicos y descargarlos únicamente en instalaciones de recepción o incinerarlos a bordo. Las tasas de manipulación de lodos conforme a MARPOL en los puertos pueden superar a menudo el coste del propio combustible perdido, lo que convierte la minimización de lodos en una prioridad operativa y económica aún mayor.
Impacto ilustrativo
La implantación del proceso de mezcla por cavitación puede suponer:
- Reducción de la acumulación de lodos: Al dispersar las partículas de lodo, el proceso evita la acumulación localizada
- Mejor aprovechamiento del combustible: Una calidad más uniforme del combustible mejora el rendimiento y la eficiencia del motor
- Ahorro de costes: Menor necesidad de mantenimiento y limpieza, lo que se traduce en menores costes operativos
4. ConclusiónConclusión
La formación de lodos en el bunkering de buques sigue siendo un reto operativo y normativo persistente con importantes consecuencias económicas. Además de las pérdidas directas de combustible, el Anexo I de MARPOL exige que todos los lodos se almacenen, se incineren a bordo o se descarguen en instalaciones receptoras autorizadas, donde las tasas de manipulación a menudo superan el valor del combustible perdido.
Combinando la gestión sistemática del combustible con la homogeneización avanzada basada en la cavitación, los operadores pueden:
- Mantener la estabilidad del combustible a largo plazo
- Reducir el mantenimiento, el tiempo de inactividad y los costes de eliminación
- Mejorar la utilización del combustible, la fiabilidad del motor y la seguridad operativa
- Garantizar el cumplimiento del Anexo I de MARPOL reduciendo al mismo tiempo los riesgos medioambientales
La integración de la homogeneización por cavitación tanto en las estaciones de abastecimiento de combustible como a bordo de los buques ofrece, por tanto, una vía hacia una manipulación del combustible marino más segura, económica y respetuosa con el medio ambiente, al tiempo que minimiza los problemas relacionados con los lodos y las cargas normativas.
Autor: Dr. Ahmad Saylam |RAPTECH Eberswalde GmbH
5. Referencias
- Organización Internacional de Normalización (ISO). (2017). ISO 8217:2017 - Petroleum products - Fuels (class F) - Specifications of marine fuels.
- Concawe. (2019). Estabilidad del fuel oil pesado y formación de sedimentos. Informe nº 5/19
- CIMAC. (2018). Informes sobre combustibles: Formación de Lodos y Manejo de Combustibles. Consejo Internacional de Motores de Combustión.
- RAPTECH GmbH. (2024). Informes técnicos internos sobre la tecnología de mezcla por cavitación
