Un buque cisterna con tanques de temperatura controlada destinado a transportar Gas Natural Licuado (GNL), se denomina buque cisterna de GNL o buque de GNL.
Según una estimación, se han desarrollado unos 360 buques cisterna de GNL (avanzados y especializados) para el transporte de GNL, en todo el mundo hasta la fecha.
Estos buques, a diferencia de otros buques cisterna, tienen un sistema de propulsión alimentado con gas natural, por lo que emiten menos gases de efecto invernadero.
Estos buques cisterna deben ser capaces de soportar altas presiones y la temperatura en su interior debe mantenerse en torno a los -163˚C.
Como el gas LNG va a ser transportado en su forma líquida, debe ser transportado en buques que tengan la capacidad de soportar alta presión y una temperatura interior más baja.
Según los requisitos de los buques LNG, éstos pueden ser de tres tipos:
- totalmente presurizados;
- semipresurizados y refrigerados;
- y totalmente refrigerados.
El primer buque de transporte de GNL del mundo fue el Methane Princess (Methane Pioneer), con un peso muerto de 5.034 TPM.
El Methane pioneer inició su viaje el 25 de enero de 1959, desde el río Calcasieu, en la costa del Golfo de Luisiana, hasta el Reino Unido. Transportó el primer cargamento oceánico de GNL del mundo y lo entregó sin problemas en el Reino Unido.
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Clasificación de los buques de GNL
Los buques de GNL pueden clasificarse en cuatro categorías en cuanto al sistema de contención de la carga:
Moss( Esférico-Tipo A)
Este sistema recibe el nombre de la empresa que los diseñó, es decir, la compañía noruega Moss Maritime. La mayoría de este tipo de buques tienen 4-5 tanques. Estos tanques tienen una presión de trabajo de 22 kPa (3.2Psi) que puede ser aumentada en caso de ser necesario.
LNG Carrier with Moss Tanks – Illustration Image – Credits: Wolfgang Meinhart/wikimedia.org
Crédito de la imagen: Tosaka/ wikimedia ( Creative Commons Attribution 3.0 Unported)
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IHI(Prismatic-Type B)
El tanque prismático autoportante tipo B está diseñado por Ishikawajima-Harima Heavy Industries que se emplea en sólo 2 buques. Responden al problema del «sloshing» sobre los tanques de membrana de los buques de transporte de GNL. Debido a los diversos incidentes ocurridos en el pasado, estos tanques se construyeron para sufrir daños por accidentes internos debidos a la liberación de equipos internos.
Buque con tanque prismático
Imagen de Tosaka/ wikimedia ( Creative Commons Attribution 3.0 Unported)
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TGZ MARK III
Este es el diseño tipo membrana que está diseñado por Technigaz. Se compone de waffles, la barrera primaria se compone de acero inoxidable de 12 mm de espesor y la membrana secundaria seguida de un aislamiento primario que es de nuevo con el aislamiento secundario. Todas estas barreras se apoyan en la estructura del barco desde el exterior.
GT96
Este diseño realizado por Gaztransport consiste en membranas primarias y secundarias compuestas por un material Invar que no tiene contracción térmica. En este caso se utilizan cajas de madera contrachapada rellenas de perlita para el aislamiento, que se inyecta con gas nitrógeno.
CS1
El sistema combinado nº 1 fue diseñado por Gaztransport & Technigaz. En este diseño se utilizan los dos mejores componentes, los sistemas Mkll y No96. Aquí la barrera primaria se construye de Invar y la secundaria de Triplex. Hasta ahora sólo se han fabricado 3 buques con este sistema de membrana en un astillero.
¿Cuánto contiene un buque cisterna de GNL?
La construcción de doble casco se utiliza para construir buques de GNL. Cada buque consta de cuatro o cinco grandes tanques para retener el gas licuado. Estas contenciones de carga pueden ser esféricas (diseño de esfera de Moss) o de membrana geométrica (diseño de membrana) y cada contención está hecha en varias capas. Estas capas de tanques los hacen a prueba de fugas y ayudan a mantener la temperatura fría necesaria en su interior. Estos buques cisterna también están equipados con alarmas contra incendios y un sistema de aislamiento adecuado.
Antes de 2006, la capacidad de transporte de los buques de GNL solía ser de entre 80 y 135.000 metros cúbicos. Pero con el avance de la tecnología, en 2006 se construyeron en Qatar los primeros buques de GNL con una capacidad superior a los 200 y 266.000 metros cúbicos.
Al principio, el transporte de GNL era bastante antieconómico. Esto se debía al menor tamaño del contenedor de transporte de GNL y a los mayores gastos de viaje y de otro tipo. Pero con el avance de la tecnología y el desarrollo de buques de GNL de mayor tamaño, el envío de gas natural licuado se hizo más económico, más seguro y más eficiente.
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El Tanque De GNL Más Grande Del Mundo
El primer tanquero conocido era muy pequeño de sólo 5034 DWT, pero con el desarrollo de la tecnología en los países desarrollados de todo el mundo, hubo un avance revolucionario en el tamaño de los buques de GNL. Por eso hoy tenemos un buque de GNL con 128900 DWT.
El buque MOZAH de Qatar, desarrollado en 2006-2007 y botado en 2008, es el mayor buque de GNL del mundo en la actualidad. Tiene una capacidad de 266.000 metros cúbicos y un tamaño equivalente a unos cuatro campos de fútbol (345 m de longitud y 53,8 m de anchura). En una ceremonia especial organizada en los astilleros de Samsung Heavy Industries en la isla de Geoje, Su Alteza Sheikha Mozah Bint Nasser Al-Missned bautizó el primer buque de transporte de GNL Q-Max más grande, «MOZAH». El buque se utiliza para transportar el GNL producido por Qatargas II (también Qatar Liquefied Gas Company Limited) a Europa. El MOZAH navega bajo bandera de las Islas Marshall.
Hudong-Zhonghua, una empresa de construcción naval de un estado chino con la colaboración de una sociedad con sede en Noruega, reveló un proyecto en desarrollo, que probablemente se completará el próximo año. Han prometido construir, a través de este proyecto, un buque de GNL con una capacidad de 270.000 metros cúbicos. Si se completa, se convertirá en el mayor buque de GNL del mundo.
Imagen: Nakilat/wikimedia.org
Especificaciones del MOZAH:
- MOZAH, un buque de transporte de GNL de Q-Max, tiene una longitud de unos 1.132 pies o 345 metros, junto con una manga de 53 m (174 pies) y un calado de verano de 12 m (39,4 pies). Este tamaño gigantesco del buque y su gran capacidad hacen que su viaje sea rentable y eficiente.
- El tonelaje bruto y el tonelaje efectivo de peso muerto del buque MOZAH ascienden a 163.922 GT y 128.900 DWT respectivamente. Los elevados valores de DWT y GT permiten al carguero transportar 266.000 metros cúbicos (9.400.000 pies cúbicos) de gas natural licuado a una temperatura aproximada de -163 °C (-261 °F).
- El motor utilizado para impulsar el Mozah es un motor diésel de dos tiempos MAN B&W 7S70ME-C de baja velocidad que se controla electrónicamente. La potencia total del motor asciende a 43,540 kW (58,390 caballos de potencia) a 91 rpm.
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Peligros en los buques de GNL
La mayor exportación de GNL se lleva a cabo en las costas occidentales, que introducen miles de buques cisterna de GNL al año. La mayoría de estos buques cisterna atraviesan vías navegables estrechas y zonas densamente pobladas. Por lo tanto, los peligros en los buques de GNL deben ser tomados en serio.
El GNL es en realidad, gas metano refrigerado a -162 °C, inodoro, incoloro y no tóxico, que en realidad es inflamable pero cuando entra en contacto con el aire se convierte rápidamente en vapores que se incendian fácilmente.
Este fuego puede crecer hasta 150 m de altura y arder durante mucho tiempo. Los principales peligros de los buques de GNL son: explosión, fumigación, derrames, etc.
Algunos de los principales peligros de los buques de GNL se describen a continuación:
Explosión
El riesgo más grave que generan los buques de GNL es su explosión. Las llamas del GNL son muy altas y tienen mayor alcance lateral. La explosión no sólo daña la reputación del buque, sino que también provoca pérdidas no recuperables, es decir, la pérdida de vidas de la tripulación del buque.
Las principales áreas de riesgo: Las tres áreas principales del buque de GNL son muy propensas al riesgo de explosión: la sala de máquinas, las salas de motores y las salas de compresores de carga. Estas áreas deben estar provistas de sistemas de supresión de incendios de CO2. Los sistemas contra incendios deben cumplir con los requisitos de la norma ISO 14520 y también con los códigos PFEER.
Prevención: Todos los tipos de equipos utilizados para formar el buque de GNL deben ser intrínsecamente seguros y aprobados a partir de las normas, garantizando así la protección de la tripulación contra el peligro de explosión.
El personal y los equipos que inspeccionan el buque deben estar debidamente guiados y provistos de sistemas de supresión de incendios. Sin embargo, el GNL es inflamable pero es peligroso cuando entra en contacto con una fuente de ignición. Según los registros de la IMRRA (Agencia Internacional de Calificación de Riesgos Marítimos), del total de los buques de GNL, el 12,5% de los buques fueron colocados en la categoría de riesgo de explosión en 2017.
Hoy en día, la tecnología ultrasónica inteligente se utiliza en el sistema de supresión de incendios y garantiza más seguridad.
Estudios de casos: Los últimos años fueron testigos de muchos casos graves de incendios de camiones cisterna. Un petrolero chino explotó en marzo de 2017, lo que provocó graves daños en el buque y la desaparición de tres miembros de la tripulación. En 2012 se produjo una explosión en el centro de China que provocó la pérdida de vidas de 5 miembros de la tripulación.
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Riesgo de explosión de la nube de vapor
El GNL se vaporiza muy pronto, por lo que el volumen de GNL gaseoso se convierte en 625 veces el volumen anterior de GNL líquido. Tan pronto como el tanque de GNL del buque de GNL tiene una fuga, con la fuga de gas natural licuado en el aire, comienza su vaporización instantánea inicial y genera una gran cantidad de vapor instantáneamente.
Cuando este vapor se mezcla con el aire circundante, forma niebla de vapor frío y humo blanco después de la condensación en el aire. A continuación, se diluye y se calienta para formar una nube de gas inflamable con el aire y alcanza concentraciones explosivas (5% 15%), lo que dará lugar a una explosión de la nube de vapor. Esta explosión de la nube de vapor se convierte en una explosión de líquido en ebullición y, finalmente, estalla como riesgo de incendio.
Riesgo de incendio: El GNL es altamente explosivo e inflamable cuando entra en contacto con la atmósfera con el punto de ignición de 650. Sus llamas se propagan rápidamente y queman una gran masa aproximadamente el doble que la de la gasolina u otros aceites. Tiene una propiedad de recrudescencia, reexplosión y es difícil de erradicar.
Como el GNL en el petrolero se almacena a una temperatura más baja, se producen tensiones térmicas excesivas debido al enfriamiento local, lo que resulta en la pérdida de ductilidad de la estructura del casco y produce fracturas frágiles en la estructura del casco.
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Derrames de GNL:
Cuando el GNL se derrama sobre el agua provoca quemaduras criogénicas, asfixia, dispersión, incendios y explosiones. Todo ello es motivo de gran preocupación en lo que respecta a la seguridad pública. Deben tomarse las medidas de seguridad necesarias para que el viaje sea más seguro.
Los derrames de GNL no se consideraron peligrosos hasta que un barco que tenía un derrame colisionó con otro barco y provocó una explosión porque, sin una fuente de ignición, el GNL derramado no es dañino, ya que se vaporiza del agua rápidamente, sin causar ningún daño al medio ambiente ni a las vidas acuáticas.
Enfoques para reducir las consecuencias de los derrames de GNL: Los peligros potenciales de un derrame de GNL en las vías fluviales pueden reducirse con la ayuda de ciertas técnicas modernas o una combinación de enfoques, mediante el uso de equipos de seguridad mejorados en los buques cisterna de GNL, mediante la supervisión adecuada y la mejora de la seguridad del buque, y mediante la adopción de precauciones en diversas operaciones para prevenir o disminuir un derrame.
Las explosiones (que generalmente tienen lugar en espacios confinados), los sucesos de combustión y su rápida transición de fase pueden provocar potencialmente el daño secundario de un derrame de GNL.
Los siguientes son los enfoques para gestionar las consecuencias de los derrames de GNL:
- Sistemas de seguridad y protección tanto del buque como de la terminal, que incluyen la mejora de la vigilancia o supervisión, la mejora del aislamiento del buque y otros sistemas de protección del buque. Los remolcadores, las tripulaciones de los buques y las embarcaciones deberían contar con una mejor vigilancia.
- Mejorando y modificando las escoltas de los buques cisterna de GNL, ampliando las zonas de control del buque y mejorando las operaciones de seguridad cerca de los puertos y terminales. Se debería comprobar adecuadamente los sistemas de amarre y descarga en alta mar.
- Se debería facilitar el funcionamiento adecuado de los sistemas de respuesta a emergencias para reducir los riesgos de incendio y dispersión. Debe haber una coordinación adecuada de la respuesta de emergencia y debe permitir una comunicación apropiada con el resto de las partes del buque.
- Mantener el buque en una zona segura, es decir, en un área que esté a más de una milla de distancia. Si la distancia entre los obstáculos, que pueden ser otro barco o cualquier obstáculo natural, y el barco es inferior a media milla, el derrame puede quemar el barco, y por lo tanto se debe evitar el viaje en ese caso.
Estas técnicas de reducción de riesgos son útiles en las zonas de mayor riesgo, donde el daño a la vida y a la propiedad es máximo y que no se puede reponer. Si se puede controlar la explosión de los gases licuados, el derrame causa poco o ningún daño al medio ambiente marino, ya que la mayoría de los gases licuados son productos no contaminantes, limpios y no tóxicos.
Lo único que hay que tener en cuenta durante el derrame de gas licuado es que puede crear grandes cantidades de vapor al diluirse con el agua de mar, y estos vapores pueden provocar un incendio o una explosión o ciertos riesgos para la salud.
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4.Fumigación:
Es el proceso de mezcla del gas natural licuado de la sala de máquinas o de otras partes congestionadas del barco con el aire cargado de manera que se produzca asfixia y se envenene el ambiente. Es el resultado más común de los derrames de GNL. Para reducir la fumigación de los buques tanque de GNL, los siguientes tipos de equipos deben estar en buenas condiciones de funcionamiento:
- Válvula de cierre manual
- Filtro
- Regulador de extracción de vapores
- Válvula solenoide de cierre doble
- Cuerpo de mariposa electrónico
Además, la ventilación y las válvulas de escape adecuadas pueden reducir el efecto de la fumigación al liberar los fumigantes al entorno exterior. El riesgo de fumigación de los buques de GNL también es menor porque los contenedores de GNL están hechos de material aislante de 8 capas.
Desde la década de 1960, la industria del transporte de gas natural licuado envía cantidades a granel de gas licuado en contenedores. Se han registrado más de 33.000 viajes desde 1964, cubriendo casi todos los siete continentes. El transporte de GNL a través de buques marítimos entraña ciertos peligros, entre los que destacan Derrames de GNL, Explosión y Fumigación. De todos ellos, la explosión es la más peligrosa, por lo que los barcos de GNL se consideran bombas flotantes, ya que a veces las explosiones que provocan son más graves que las de algunas bombas atómicas.
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Pero el GNL puede transportarse adecuadamente si se toman medidas preventivas. Los peligros causados por otros combustibles líquidos, como la gasolina, el gasóleo, etc., son mucho mayores que los del GNL. El gas natural licuado no causa ningún daño a la vida acuática porque se vaporiza (si no hay ninguna fuente de ignición) en cuanto el GNL se derrama sobre el agua.
La industria del transporte de GNL tiene un historial de seguridad impecable. El GNL está muy bien considerado entre los grandes materiales de transporte y expedición.
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