LNG Tankers – Diversi tipi e pericoli coinvolti

Una nave cisterna con serbatoi a temperatura controllata che sono destinati al trasporto di gas naturale liquefatto (LNG), è definita come LNG tanker o LNG Ship.

Secondo una stima, circa 360 LNG tankers sono stati sviluppati (avanzati e specializzati) per il trasporto di LNG, in tutto il mondo fino ad oggi.

Queste navi, a differenza di altre navi cisterna, hanno un sistema di propulsione che è alimentato con gas naturale, emettendo così meno gas a effetto serra.

Queste navi cisterna dovrebbero essere in grado di sopportare un’alta pressione e la temperatura all’interno di queste navi dovrebbe essere mantenuta a circa -163˚C.

Poiché il gas LNG deve essere trasportato in forma liquida, deve essere trasportato in navi con capacità di sopportare alte pressioni e una temperatura interna più bassa.

Secondo i requisiti delle navi LNG, queste possono essere di tre tipi:

• completamente pressurizzate;
• semipressurizzate e refrigerate;
• e completamente refrigerate.

La prima metaniera al mondo fu la Methane Princess (Methane Pioneer) con una portata lorda di 5.034 DWT.

Methane Pioneer iniziò il suo viaggio il 25 gennaio 1959, dal fiume Calcasieu sulla costa del Golfo della Louisiana al Regno Unito. Ha portato il primo carico oceanico di GNL al mondo e l’ha consegnato in sicurezza al Regno Unito.

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Classificazione delle Navi LNG

Le navi LNG possono essere classificate in quattro categorie in termini di sistema di contenimento del carico:

Moss (sferico-tipo A)

Questo sistema prende il nome dalla società che li ha progettati, cioè la norvegese Moss Maritime. La maggior parte di questo tipo di navi ha 4-5 serbatoi. Questi serbatoi hanno una pressione di lavoro di 22 kPa (3.2Psi) che può essere aumentata in caso di necessità.

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IHI (Prismatic-Type B)

Il serbatoio prismatico autoportante di tipo B è stato progettato da Ishikawajima-Harima Heavy Industries, impiegato solo in 2 navi. Si occupano del problema dello “sloshing” sulle cisterne delle metaniere a membrana. A causa dei diversi incidenti avvenuti in passato, questi serbatoi sono stati costruiti per sostenere danni interni dovuti a rilasci di apparecchiature interne.

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TGZ MARK III

Queste sono il design a membrana che è stato progettato da Technigaz. Questo consiste in cialde, la barriera primaria è fatta di acciaio inossidabile di 12mm di spessore e la membrana secondaria seguita da un isolamento primario che è di nuovo con un isolamento secondario. Tutte queste barriere sono sostenute dall’esterno dalla struttura della nave.

GT96

Questo disegno progettato da Gaztransport consiste in membrane primarie e secondarie costituite da un materiale Invar che non ha contrazione termica. Qui le scatole di compensato riempite di perlite sono usate per l’isolamento che viene lavato con gas azoto.

CS1

Il sistema combinato no.1 fu progettato da Gaztransport & Technigaz. In questo progetto, vengono utilizzati i migliori 2 componenti e cioè i sistemi Mkll e No96. Qui la barriera primaria è costruita in Invar e quella secondaria in Triplex. Fino ad ora solo 3 navi sono fatte usando questo sistema a membrana da 1 cantiere navale.

Quanto tiene una petroliera LNG?

La costruzione a doppio scafo è usata per costruire navi LNG. Ogni nave consiste di quattro o cinque grandi serbatoi per trattenere il gas liquefatto. Questi contenitori di carico possono essere sferici (Moss sphere design) o a membrana geometrica (membrane design) e ogni contenitore è fatto a più strati. Questi strati di serbatoi li rendono a prova di perdite e aiutano a mantenere la necessaria temperatura più fredda all’interno. Queste petroliere sono anche dotate di allarmi antincendio e di un adeguato sistema di isolamento.

Prima del 2006, la capacità di trasporto delle navi metaniere era tipicamente nell’intervallo 80-135.000 metri cubi. Ma con l’avanzamento della tecnologia, nel 2006, la prima nave LNG di capacità superiore a 200 e 266.000 metri cubi è stata costruita in Qatar.

All’inizio, la spedizione di LNG era piuttosto antieconomica. Ciò era dovuto alle dimensioni ridotte del container per la spedizione del GNL e alle maggiori spese di viaggio e di altro tipo. Ma con l’avanzamento della tecnologia e lo sviluppo di navi LNG di dimensioni maggiori, la spedizione di gas naturale liquefatto è diventata più economica, più sicura e più efficiente.

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La più grande nave cisterna di GNL nel mondo

La prima nave cisterna conosciuta era molto piccola di solo 5034 DWT, ma con lo sviluppo della tecnologia nei paesi sviluppati di tutto il mondo, c’è stato un progresso rivoluzionario nelle dimensioni delle navi cisterna di GNL. Ecco perché oggi abbiamo una nave metaniera con 128900 DWT.

La naveMOZAH del Qatar, sviluppata nel 2006-2007 e lanciata nel 2008, è oggi la più grande nave metaniera del mondo. Ha una capacità di 266.000 metri cubi e una dimensione equivalente a circa quattro campi da calcio (345 m di lunghezza e 53,8 m di larghezza). In una cerimonia speciale organizzata presso il cantiere navale Samsung Heavy Industries sull’isola di Geoje, Sua Altezza Sheikha Mozah Bint Nasser Al-Missned ha nominato la prima più grande nave metaniera Q-Max, “MOZAH”. La nave è utilizzata per trasportare il GNL prodotto da Qatargas II (anche Qatar Liquefied Gas Company Limited) in Europa. MOZAH naviga sotto la bandiera delle Isole Marshall.

Hudong-Zhonghua, una società di costruzioni navali di uno stato cinese con la collaborazione della società con sede in Norvegia ha rivelato un progetto in fase di sviluppo, che probabilmente sarà completato entro il prossimo anno. Hanno promesso di costruire, attraverso questo progetto, una nave LNG con una capacità di 270.000 metri cubi. Se completata, diventerà la più grande nave metaniera del mondo.

Specifiche di MOZAH:

• MOZAH, una metaniera di Q-Max ha una lunghezza di circa 1.132 piedi o 345 metri, con un fascio di 53 m (174 piedi) e un pescaggio estivo di 12 m (39,4 piedi). Queste dimensioni gigantesche della nave e la sua elevata capacità rendono il suo viaggio redditizio ed efficiente.
• La stazza lorda e la stazza effettiva di MOZAH sono rispettivamente 163.922 GT e 128.900 DWT. Gli alti valori di DWT e GT permettono alla nave da carico di trasportare 266.000 metri cubi (9.400.000 piedi cubi) di gas naturale liquefatto ad una temperatura approssimativa di -163 °C (-261 °F).
• Il motore usato per guidare Mozah è un motore diesel a due tempi a bassa velocità MAN B&W 7S70ME-C controllato elettronicamente. La potenza totale del motore è di 43.540 kW (58.390 cavalli) a 91 rpm.

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Pericoli nelle navi LNG

Le maggiori esportazioni di LNG vengono effettuate sulle coste occidentali, che introducono migliaia di navi cisterna LNG all’anno. La maggior parte di queste navi cisterna passano attraverso stretti corsi d’acqua e aree densamente popolate. Quindi, i pericoli nelle navi di GNL dovrebbero essere presi seriamente.

Il GNL è in realtà, inodore, incolore e non tossico, gas metano raffreddato a -162 °C, che è in realtà infiammabile ma quando entra in contatto con l’aria si converte rapidamente in vapori che prendono fuoco facilmente.

Questo fuoco può crescere fino a 150 m di altezza e brucia per molto tempo. I principali pericoli nelle navi LNG sono: esplosione, fumigazione, fuoriuscite, ecc.

Alcuni pericoli principali delle navi LNG sono riassunti come segue:

Esplosione

Il rischio più grave che genera pericolo nelle navi LNG è l’esplosione delle navi LNG. Le fiamme di GNL sono molto alte e hanno una maggiore portata laterale. L’esplosione non solo danneggia la reputazione della nave, ma causa anche perdite non recuperabili, cioè la perdita della vita dell’equipaggio della nave.

Le principali aree di rischio: Le tre aree principali della nave LNG sono altamente soggette al rischio di esplosione – la sala macchine, le sale motori e le sale compressori del carico. Queste aree devono essere dotate di sistemi antincendio a CO2. I sistemi antincendio dovrebbero soddisfare i requisiti della ISO 14520 e anche essere conformi ai codici PFEER.

Prevenzione: Tutti i tipi di attrezzature utilizzate per formare la nave metaniera dovrebbero essere intrinsecamente sicuri e approvati dalle norme, garantendo così la protezione dell’equipaggio contro il pericolo di esplosione.

Il personale e le attrezzature che ispezionano la nave dovrebbero essere adeguatamente guidati e dotati di sistemi di soppressione incendi. Eppure il GNL è infiammabile, ma è pericoloso quando entra in contatto con una fonte di accensione. Secondo i registri dell’IMRRA (International Maritime Risk Rating Agency), dal totale delle navi metaniere, il 12,5% delle navi è stato inserito nella categoria di rischio di esplosione nel 2017.

Oggi, la tecnologia ultrasonica intelligente viene utilizzata nel sistema di soppressione degli incendi e garantisce maggiore sicurezza.

Casi di studio: Gli anni passati hanno assistito a molti casi gravi di incendi di petroliere. Una petroliera cinese è esplosa nel marzo 2017, che ha provocato gravi danni alla nave e 3 membri dell’equipaggio sono scomparsi. Nel 2012 si è assistito a un’esplosione nella Cina centrale che ha provocato la perdita della vita di 5 membri dell’equipaggio.

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Rischio di esplosione della nube di vapore

Il GNL si vaporizza molto presto, quindi il volume del GNL gassoso diventa 625 volte il volume precedente del GNL liquido. Non appena il serbatoio di GNL della nave di GNL perde, con la perdita di gas naturale liquefatto nell’aria, inizia la sua vaporizzazione flash iniziale e genera molto vapore istantaneamente.

Quando questo vapore si mescola con l’aria circostante, forma nebbia di vapore freddo e fumo bianco dopo la condensazione nell’aria. Poi si diluisce e si riscalda per formare una nuvola di gas infiammabile con l’aria e raggiunge concentrazioni esplosive (5% 15%), che porteranno all’esplosione di una nuvola di vapore. Questa esplosione della nube di vapore si trasforma in esplosione di liquido bollente e infine scoppia come rischio di incendio.

Rischio di incendio: il GNL è altamente esplosivo e infiammabile quando viene a contatto con l’atmosfera con il punto di accensione di 650. Le sue fiamme si propagano rapidamente e bruciano una grande massa circa il doppio di quella della benzina o di altri oli. Ha una proprietà di recrudescenza, riesplosione ed è difficile da eliminare.

Come il GNL nella petroliera è immagazzinato a una temperatura più bassa, si producono sollecitazioni termiche eccessive a causa del raffreddamento locale, che provoca la perdita di duttilità della struttura dello scafo e produce fratture fragili nella struttura dello scafo.

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Sversamenti di GNL:

Quando il GNL si rovescia sull’acqua causa ustioni criogeniche, asfissia, dispersione, incendi ed esplosioni. Tutti questi sono la questione di maggiore preoccupazione per quanto riguarda la sicurezza pubblica. Le misure di sicurezza necessarie dovrebbero essere prese per rendere il viaggio più sicuro.

Le fuoriuscite di GNL non sono state considerate pericolose fino a quando una nave con fuoriuscite si scontra con un’altra nave e provoca un’esplosione, perché senza una fonte di accensione il GNL fuoriuscito non è dannoso perché si vaporizza dall’acqua rapidamente, senza causare danni all’ambiente e alle vite acquatiche.

Approcci per ridurre le conseguenze delle fuoriuscite di GNL: I potenziali pericoli di una fuoriuscita di GNL nei corsi d’acqua possono essere ridotti con l’aiuto di alcune tecniche moderne o una combinazione di approcci, utilizzando migliori attrezzature di sicurezza nelle navi cisterna di GNL, con una supervisione adeguata e migliorando la sicurezza della nave, e prendendo precauzioni in varie operazioni per prevenire o diminuire una fuoriuscita.

Le esplosioni (che generalmente avvengono in spazi confinati), gli eventi di combustione e la loro rapida transizione di fase possono potenzialmente portare al danno secondario della fuoriuscita di GNL.

Seguono gli approcci per gestire le conseguenze delle fuoriuscite di GNL:

• Sicurezza e sistemi di sicurezza sia della nave che del terminale, che includono il miglioramento della sorveglianza o della supervisione, l’aggiornamento dell’isolamento della nave cisterna e altri sistemi di protezione della nave. I rimorchiatori, gli equipaggi delle navi e le navi dovrebbero essere dotati di una migliore sorveglianza.
• Migliorando e modificando le scorte delle navi cisterna di GNL, estendendo le zone di controllo della nave e migliorando le operazioni di sicurezza vicino ai porti e ai terminali. Dovrebbe essere effettuato un adeguato controllo dei sistemi di ormeggio e di scarico offshore.
• Si dovrebbe facilitare il corretto funzionamento dei sistemi di risposta alle emergenze per ridurre i rischi di incendio e di dispersione. Ci dovrebbe essere un adeguato coordinamento degli interventi di emergenza e dovrebbe consentire una corretta comunicazione con le altre parti della nave.
• Tenere la nave in una zona sicura, cioè in un’area che si trova a più di un miglio di distanza. Se la distanza tra gli ostacoli, che possono essere un’altra nave o qualsiasi ostacolo naturale, e la nave è inferiore a mezzo miglio, la fuoriuscita può bruciare la nave, e quindi il viaggio dovrebbe essere evitato in quel caso.

Queste tecniche di riduzione del rischio sono utili nelle zone a rischio maggiore dove il danno alla vita e alla proprietà è massimo e che non può essere reintegrato. Se l’esplosione dei gas liquefatti può essere controllata, allora la fuoriuscita provoca un danno minimo o nullo all’ambiente marino, poiché la maggior parte dei gas liquefatti sono il prodotto non inquinante, pulito e non tossico.

L’unica cosa da provvedere durante la fuoriuscita di gas liquefatto è che può creare grandi quantità di vapore quando diluito con acqua di mare, e questi vapori possono causare un incendio o un’esplosione o certi rischi per la salute.

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4.Fumigazione:

È il processo di miscelazione del gas naturale liquefatto dalla sala macchine o da altre parti congestionate della nave con l’aria carica in modo da causare soffocamento e rendere l’ambiente velenoso. È più comunemente un risultato delle fuoriuscite di GNL. Per ridurre la fumigazione delle navi cisterna di GNL, i seguenti tipi di attrezzature fornite dovrebbero essere in condizioni di lavoro adeguate:

• Valvola di intercettazione manuale
• Filtro
• Regolatore dell’estrazione del vapore
• Valvola a solenoide di intercettazione doppia
• Corpo farfallato elettronico

Inoltre, una ventilazione adeguata e valvole di scarico possono ridurre l’effetto della fumigazione rilasciando i fumiganti nell’ambiente esterno. Il rischio di fumigazione delle navi cisterna di GNL è anche minore perché i contenitori di GNL sono costituiti da materiale isolante a 8 strati.

Dagli anni ’60, l’industria del trasporto marittimo di gas naturale liquefatto spedisce grandi quantità di gas liquefatto in container. Sono stati registrati più di 33000 viaggi dal 1964, coprendo quasi tutti i sette continenti. Ci sono alcuni pericoli nella spedizione di GNL attraverso navi marine che includono principalmente: Fuoriuscite di GNL, Esplosione e Fumigazione. Di questi, tutte le esplosioni sono le più pericolose a causa delle quali le navi LNG sono considerate come bombe galleggianti perché a volte l’esplosione causata da esse è più grave dell’esplosione di alcune bombe atomiche.

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Ma il GNL può essere spedito correttamente se vengono prese misure preventive. I pericoli causati da altri combustibili liquidi come la benzina, il diesel, ecc. sono molto di più rispetto al GNL. Il gas naturale liquefatto non provoca danni alla vita acquatica perché si vaporizza (se non c’è una fonte di accensione) non appena il GNL viene rovesciato sull’acqua.

L’industria del trasporto marittimo di GNL ha dei record di sicurezza impeccabili. Il GNL è considerato estremamente bene tra i grandi materiali di trasporto e spedizione.

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