36º Limpieza de tanques.Petroleros

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Índice

1-Introducción

2-Sistemas de Limpieza de Tanques

2.1-Máquinas de limpieza Portátiles 

2.2-Máquinas de Limpieza Fijas  

2.2.1-Máquinas de Una Tobera

2.2.2-Máquinas de Doble Tobera 

2.2.3-Emplazamiento de las Máquinas Fijas 

3-Técnicas de Lavado

3.1-Lavado en una o varias etapas

3.2-Ciclos de las máquinas 

4-Gestión de los residuos producidos por el lavado de tanques

5-Limpieza de Tanques con Crudo (COW-Crude Oil Washing)

5.1- Normativa 

5.2-Ventajas y Desventajas

6-Desgasificación (Gas Inerte)

7-Bibliografía 

 


 

1-Introducción 

En la época de auge de los VLCC (Very Large Crude Carrier) los grandes buques petroleros fueron objeto de grandes cambios en cuanto al lavado de tanques, para mejorar la limpieza de los grandes tanques de carga que podían llegar a los 30.000 m^3,para ello, se introdujeron máquinas de lavado fijas de gran capacidad (hasta 180m^3/h, a 10 Kgs/cm^2 de presión). Disponer de maquinaria de limpieza de esas características simplificaba el trabajo en las operaciones de limpieza y se reducía el número de personas encargadas de las mismas. P0r otra parte, la recirculación del agua de lavado se hizo más usual.

La necesidad del lavado de tanques “moderno” es decir, con un control de la atmósfera, y protocolos de actuación y seguridad, nace a raíz de una serie de explosiones ocasionadas a bordo de los VLCC “Mactra”, “Marpesa” y “Hong Haakon VII” en el año 1969 con graves consecuencias como se puede apreciar en las siguientes fotografías.

Buque Mactra 1

Buque Mactra

                                                                 Buque Mactra

 

Para saber más sobre este suceso: www.aukevisser.nl/supertankers/part-3/id90.htm

Debido a estos sucesos, se abrieron una serie de investigaciones sobre las causas, y en todos los casos había un mismo patrón, las pruebas  determinaron que en el momento de efectuar el lavado del tanque se formaba una neblina compuesta por minúsculas gotas de agua electricamente cargadas de manera uniforme por todo el tanque (se descubrió que estas partículas aumentaban su carga eléctrica en el proceso de recirculación de agua de lavado o por la utilización de productos químicos), esto supuso la formación de una atmósfera peligrosa, que sumado a cualquier objeto que manifieste una diferencia de potencial, puedo provocar una chispa explosiva dando lugar a sucesos tan graves como los vistos en las fotografías anteriores.

Como resultado de esos incidentes se estableció en 20.000 Tns el tonelaje a partir del cual se establece que las operaciones de lavado deberán realizarse en una atmósfera inerte y sin máquinas de gran capacidad y altas presiones. Si el el lavado se realiza con crudo, la operación ha de realizarse en atmósfera inerte sea cual sea el tonelaje del buque.


2-Sistemas de Limpieza de Tanques

Las tareas de limpieza de tanque con agua de mar se llevan a cabo por diversas razones:

  • Tareas de mantenimiento (reparaciones,acumulación de sedimentos o inspección) que requieran entrada en tanque
  • Cambio de grado del producto
  • Exigencias del fletador
  • Toma de lastre limpio
  • Entrada en dique seco
  • Por exigencias normativas

Inicialmente para las operaciones de lavado se empleaban mangueras de mano, una vez desgasificado el tanque, los operarios se introducían con ellas en el interior del tanque. Este procedimiento  era un método peligroso, costoso y poco eficaz, ya que el grado de limpieza era bastante deficiente. Cuando el tamaño de los buques se vio incrementado, este sistema exigió una renovación, por ello nacieron las sistemas mecánicos de lavado.

Efectividad de la limpieza:

La efectividad de la limpieza depende de los siguientes parámetros:

  • Cantidad de fluido descargado
  • Presión de descarga
  • Velocidad de giro de la máquina
  • Precisión con la que cubre la superficie del tanque

Estos sistemas los podemos dividir en:

  • Máquinas de limpieza portátil
  • Máquinas de limpieza fijas

 

2.1-Máquinas de Limpieza Portátiles 

 

La aparición de máquinas de lavado portátiles (Butterworth Portable Machine,”Butter”) dotadas de dos toberas giratorias, son capaces de emitir potentes chorros de agua a presión contra la estructura del tanque, este sistema está diseñado únicamente para el uso de agua salada a una presión de entre 8 y 12 Kg/cm^2.

maquina de lavado portatil SK

Nota*: Estas máquinas no son aptas para el lavado con crudo

Modo de empleo:

Las máquinas de lavado portátil se introducen en el tanque a través de unas aberturas de cubierta especialmente proyectadas para esta función, una vez introducida la máquina, la manguera se apoya sobre un caballete de apoyo, este caballete tiene como objetivo evitar roces y ángulos cerrados.máquinas portatiles

Existen diferentes modelos de máquinas de lavado portátiles de distintas dimensiones, también se fabrican accesorios para facilitar el transporte o la colocación y recogida de estos sistemas, así como; viradores o carreteles. 

virador y carrete

Funcionamiento:

Las toberas giran alrededor del eje horizontal al mismo tiempo que también giran en torno al eje vertical, esto implica un cambio de posición continuo por cada revolución.

La normativa vigente exige que los materiales que conforman las máquinas de lavado portátil (sobretodo la carcasa externa), deberán estar compuestos por materiales que en contacto con la estructura interna de un tanque de carga no produzca chispa.

Estas máquinas deberán contar también con una cable de continuidad eléctrica, este cable deberá asegurar la dicha continuidad entre las conexiones de máquina-manguera y manguera-línea general de agua. Este sistema de protección evita que las piezas y mecanismos de limpieza se carguen electricamente dando lugar a generación de electricidad estática (hecho muy peligroso a bordo de un buque tanque que transporte sustancias incendiarias o explosivas).

Nota*: Es obligatorio llevar a cabo un registro mostrando la fecha y el resultado de las pruebas de continuidad eléctrica.

Observaciones:

Es importante para conservar el buen funcionamiento y evitar incidentes que cuando se introduzca la máquina en el interior del tanque, la manguera de suministro de agua nunca deberá soportar el peso de la máquina, sino un cabo auxiliar.

maquina de lavado portatil trimado

Las mangueras deberán ser marcadas para permitir identificarlas, por otro lado, estas deberán contar con marcas de referencia para la longitud del arriado.

 

2.2-Máquinas de Limpieza Fijas 

Los grandes petroleros llevan instaladas máquinas fijas a distintas alturas del tanque para garantizar una cobertura de limpieza lo más libre de zonas de “sombra” (zonas fuera de alcance de chorro).

La potencia de estas máquinas es mayor que las portátiles, y son alimentadas por las bombas de carga, o específicas, conectadas al colector de lavado a través de las líneas de cubierta como se verá en posteriores imágenes.

Una de las características de las máquinas fijas es la programación. La programación de las máquinas de lavado permite controlar el proceso de lavado de tanques de una manera más eficiente, así como el ahorro de fluido y de tiempo.

Tipos de máquinas según la opción de programación:

  • Programables: son aquellas que pueden lavar el tanque en 2 o 3 etapas (de distintos arcos cada etapa) empleando en cada etapa uno o dos ciclos de lavado según las necesidades. Suelen ser las máquinas localizadas en la parte alta.
  • Semi-Programables: son aquellas que no disponen de selección de arco, pero si de un dispositivo que invierte el sentido de trabajo de la tobera en el caso de querer repetir el ciclo de lavado en una etapa determinada.
  • No programables: son aquellas que lavan el tanque en una sola etapa, son más comunes en máquinas de doble tobera, aunque también existen de una tobera. Suelen ser máquinas localizadas en la parte bajas.

Nota*: Estas máquinas son aptas tanto para el lavado con agua como para el lavado con crudo

Otra clasificación más usual en cuanto a tipos de máquinas sea la división en categorías según el número de toberas:

  • Una tobera
  • Doble tobera

Las máquinas fijas cuentan con unidades de potencia en la parte superior para proporcionar movimiento mecánico de rotación, estas pueden ser activadas por:

  • Neumática
  • Hidráulica 

Las unidades hidráulicas presentan una ventaja en cuanto a rapidez de respuesta y necesitan menos personal.

Vídeo: Máquina fija de limpieza de tanques Programable.(Butterwoth tipo “K”) 

2.2.1-Una Tobera

Las máquinas fijas de una tobera pueden ser programables, semi-programables y no programables.

Normalmente las máquinas fijas de una tobera son programables y cubren el plano horizontal, en cuanto a los ángulos de giro:

  • En sentido vertical cubren un ángulo de giro de 0º – 145º
  • En sentido horizontal cubren un ángulo de giro de 360º

Las máquinas fijas de una tobera tienen limitaciones, al contar con una sola tobera no dispone de una fuerza de acción que contrarreste la fuerza emitida produce vibración pudiendo llegar a la rotura de la tubería de suministro de agua o crudo. Para evitar las vibraciones, se limita la longitud de los tubos de suministro de crudo hasta contar con un margen de al menos un 10% de sus frecuencias naturales,frecuencias con dos nodos del casco y las inducidas por la hélice con objeto de evitar una rotura por resonancia.

2.2.2-Doble Tobera

Las máquinas fijas de doble tobera no son programables, estas presentan una ventaja sobre las máquinas de una tobera en cuanto al problema de la resonancia ya que al contar con una fuerza que iguale el par de fuerzas de acción/reacción, estas se anulan. Este tipo de máquinas se utilizan en zonas sumergidas para cubrir zonas de sombra a donde generalmente las máquinas localizadas en la parte superior del tanque no llegarían.

2.2.3-Emplazamiento de las Máquinas Fijas 

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El emplazamiento de las máquinas fijas es fruto de un estudio sobre maqueta del tanque en cuestión con objeto de obtener el mejor emplazamiento/distribución de las mismas. Una vez instaladas, se elabora un “Manual de Operaciones” que debe ser aprobado por la Administración.

Nota*: (Un inspector de la Administración bajará a los tanques para comprobar los resultados)

La OMI recomienda una serie de directrices a seguir respecto a la distribución, son las siguientes:

  • Las características de rendimiento de las máquinas de lavado de tanques vienen regidas por el diámetro de la tobera, la presión de funcionamiento y la modalidad y sincronización del movimiento. Cada una de estas máquinas instaladas tendrá un rendimiento tal que permita limpiar efectivamente las partes del tanque abarcadas por la máquina a  tratar dentro del tiempo especificado en el Manual, tanto sobre el equipo como de las operaciones.
  • Se montarán máquinas de lavado de tanques en cada tanque de carga y el método de apoyo empleado habrá de ser satisfactorio a juicio de la Administración. Cuando estas máquinas estén situadas a un nivel considerablemente inferior al de la cubierta de modo que así se puedan tratar protuberancias del tanque, posiblemente habrá que considerar la conveniencia de reforzar la máquina y sus tuberías de suministro.
  • El número y emplazamiento de las máquinas de lavado de tanques serán los que la Administración juzgue satisfactorios.
  • El número y emplazamiento de las máquinas de lavado en cada tanque de carga serán tales que permitan lavar todas las zonas horizontales y verticales por chorro directo o, de modo eficaz, por deflexión o salpicadura del chorro al chocar.

Nota*: Se denomina zona de sombra de un tanque a toda aquella zona donde el chorro líquido empleada para la limpieza no es capaz de llegar ni directa ni indirectamente. A la hora de realizar el estudio de disposición de las máquinas de lavado, el objetivo es evitar  las zonas de sombra.


3-Técnicas de Lavado

En todo lavado el objetivo principal es la limpieza total del tanque, para ello es importante tener en cuenta que tanto las técnicas de lavado empleadas como el producto usado sean características fundamentales que van a condicionar el resultado.

Esquema del sistema de lavado de tanques con agua de mar

Esquema del sistema de lavado de tanques con agua de mar

 

El producto más idóneo para llevar a cabo el lavado de tanques en un buque petrolero es el uso del mismo crudo, ya que como hemos comentado anteriormente, tiene la propiedad de disolver sus propios sedimentos, este método quizá no sea más eficaz que el lavado con agua caliente, pero es mucho más económico y su rendimiento es óptimo.

Esquema del sistema de lavado de tanques con crudo

En cuanto a las técnicas de lavado podemos distinguirlas en lavados de una única etapa y el lavado en dos o más etapas.

3.1-Lavado en una o varias etapas

  • Lavado en una sola etapa: Esta operación consiste en lavar el tanque de carga en su totalidad sin interrupciones hasta que quede limpio. Para llevar a cabo esta operación, el tanque debe encontrarse seco, no permitiendo la acumulación de líquidos en el plan durante el tiempo que dure el proceso. Limpieza en una etapa

Limpieza en una sola etapa:

Nota*: Como se puede apreciar en el esquema, el rango de la máquina cubre 280º en vertical y 360º en horizontal.

  • Lavado en dos etapas: Esta operación consiste en dividir el lavado total de 280º de cobertura  en dos fases, una por plano,siendo uno superior y otro inferior. Esta operación se recomienda que se efectúe con máquinas programables con objeto de minimizar costes, procediendo a la limpieza de las zonas que nos interesa y podemos en cada momento.

En el lavado en una sola etapa, disponíamos de una máquina que realizaba un lavado de tanque continuo y sin interrupciones con un rango de 280º. En este caso, dividimos el lavado en dos etapas, cubriendo cada etapa un plan, superior o inferior

 

grados de lavado

  • Plan superior: El lavado del plan superior supone un programa de lavado con un ángulo de ataque de 140º – 50º en el eje vertical  y con 360º de giro respecto al eje horizontal.Plan superior

Limpieza del Plan Superior:

  • Plan Inferior: El lavado del plan inferior supone un programa de lavado con un ángulo de ataque de 50º – 0º – 50º en el eje vertical y con 360º de giro respecto al eje horizontal.

 

Plan inferior

Limpieza del plan inferior:

Operación:

  1. Se descargaran aproximadamente las 3/4 partes del contenido del tanque, aproximadamente hasta unos 3 metros de sonda.
  2. Se procede a la limpieza del plan superior (techo) y laterales del tanque.
  3. Mientras realizamos la operación de lavado proseguimos con la descarga hasta dejarlo listo para el secado con ejectores.
  4. Una vez el tanque esté seco, se procede al lavado del plan inferior y de la parte del costado que no se lavó anteriormente.

Observaciones:

  • Durante el tiempo de descarga se combinan ambas técnicas si se efectúa la limpieza en varios tanques a la vez para ahorrar tiempo en la operación,
  • En cuanto a la programación de las máquinas hay que tener en cuenta la configuración del tanque a limpiar, por poner un ejemplo, un tanque central en un petrolero tiene mamparos lisos, esto dificulta la limpieza del plan inferior, mientras que los tanques laterales tienen refuerzos longitudinales en los costados verticales donde suelen acumularse gran cantidad de sedimentos.

 

3.2-Ciclos de las máquinas 

Hablar de ciclos es hablar de máquinas programables, como hemos descrito anteriormente, las máquinas programables son aquellas que pueden lavar el tanque en varias etapas empleando en cada etapa uno o dos ciclos de lavado según las necesidades.

Las máquinas programables suelen ser las localizadas en la parte superior del tanque y tienen un ángulo de trabajo que va desde el 0º hasta los 145º aprox, esto nos permite contar con diferentes ciclos de lavado que se pueden utilizar dependiendo del grado de vaciado del tanque. Podemos programar hasta 3 fases para limpiar un tanque, estas son las que siguen:

  • 1º Ciclo: Limpieza del techo del tanque con un programa de 90º – 145º
  • 2º Ciclo: Limpieza del costado del tanque con un programa de 45º – 90º
  • 3º Ciclo: Limpieza del plano inferior (fondo y parte del costado) con un programa de 0º – 45º

4-Gestión de los residuos producidos por el lavado de tanques:

En el caso de los buques nuevos con un TPM (Tonelaje de Peso Muerto) menor a 20.000 y buques existentes de menos de 40.000 TPM que no dispongan de tanques de lastre separado o doble casco, se les permite que el sistema esté basado en agua de mar caliente, (este sistema se verá con mayor detalle en puntos posteriores). En estos casos, por razones de estabilidad del buque, el procedimiento de lavado consiste en lo siguiente:

  1. Se han de llenar una serie de tanques de carga con agua de mar para hacer de lastre (lastre sucio)
  2. Se limpian los tanques que han de alojar el lastre limpio.
  3. El lastre sucio se envía al tanque de decantación (Slop Tank) y basándose en el principio de separación de elementos por distintas densidades, con algo de tiempo, el agua de mar se separa del residuo.
  4. Una vez se encuentran separados, el agua de mar localizada en la zona inferior del tanque se hace pasar por un oleómetro, y si las ppm de producto están por debajo de los parámetros marcados por el convenio MARPOL se devuelve al mar.
  5. El tanque de decantación (Slop Tank) una vez es liberado del agua de mar, se lleva a cabo el proceso conocido como “Load on Top“, esto consiste en bombear parte de la carga hacia el tanque de Slop para facilitar la disolución de los  residuos decantados y reducir la pérdida. Este proceso se lleva a cabo durante la descarga en puerto.

5-Limpieza de Taques con Crudo (COW-Crude Oil Washing)

NORMATIVE

5.1-Normativa

El convenio MARPOL dedica una serie de Reglas respecto al lavado de tanques y los posibles residuos generados de estas operaciones, en el siguiente enlace podréis ver en profundidad de que consta el Convenio MARPOL y todas sus reglas; 35ºEl Convenio MARPOL 73/78

  • En el Convenio MARPOL 73/78, Anexo I, Regla 35-Operaciones de lavado con crudos, se recogen todos los parámetros y requisitos que deben cumplir las máquinas que utilicen el lavado con crudo.

La Organización Marítima Internacional (OMI) en su Resolución A.897 (21) aprobada el 25 de noviembre de 1999 denominada:

  • ENMIENDAS A LAS ESPECIFICACIONES REVISADAS RELATIVAS AL PROYECTO, LA UTILIZACIÓN Y EL CONTROL DE LOS SISTEMAS DE LAVADO CON CRUDOS (RESOLUCIÓN A.446 (XI) ENMENDADA POR LA RESOLUCIÓN A.497(XII))

     En esta resolución destacan los siguientes puntos:

 

  • Operaciones:
    • Tanques que han de lavarse con crudos: Antes de iniciar un viaje en lastrem después del desembarque de toda la carga, se habrán lavado tanques suficientes con crudos, de conformidad con lso procedimientos especificados en el “Manual sobre el equipo y las operaciones, para asegurarse de que:

      1. Como mínimo se hayan lavado suficientes tanques para hacer posible el cumplimiento de las prescripciones relativas a calado y asiento durante todas las fases del viaje en lastre.
      2. Han de tenerse en cuenta las rutas habituales del buque y las condiciones meteorológicas previsibles, de manera que no se añada agua de lastre a tanques que no hayan sido lavados con crudos.
    • Además de los tanques a los que se hace referencia el apartado anterior, aproximadamente la cuarta parte de los tanques restantes se lavarán con crudos, por turnos, para impedir la acumulación de fangos. Sin embargo, para impedir la acumulación de fangos, no será necesario lavar ningún tanque con crudos más de una vez cada cuatro meses.
    • No se deberá efectuar ningún lavado con crudo entre el puerto final de descarga y el de carga, es decir, no se realizará ningún lavado bajo el régimen de viaje en lastre. No se pondrá agua de lastre en tanques que no hayan sido lavados con crudos. El agua depositada de un tanque que haya sido lavado con crudos pero no enjuagado con agua, se considerará lastre sucio.
       
  • Precauciones contra la generación de electricidad estática:
    • Para evitar la excesiva generación de electricidad estática en el curso de lavado a causa de la presencia de agua en el fluido utilizado para el lavado con crudos, todo el tanque que vaya a dar ese fluido deberá descargarse en él en un metro por lo menos, antes de ser utilizado. Todo el tanque utilizado como tanque de decantación en el anterior de viaje en lastre se descargará totalmente y se volverá a llenar con crudos, si se le va a utilizar para que de fluido de lavado.

5.2-Descripción del COW (Crude Oil Washing)

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La aparición de grandes petroleros (VLCC y ULCC), modificó todo el panorama en cuanto al trato de la carga y la limpieza de los tanques como se explica en el punto introductorio del artículo. El sistema COW nace de la necesidad de reducir la contaminación operacional,  las primeras opciones como la recirculación presentaba problemas con las explosiones, a raíz de estos sucesos comentados en la parte introductoria del artículo, se procedió al control de las atmósferas inertizando los tanques en las operaciones de lavado, la introducción del gas inerte en los buques abrió la puerta a nuevas opciones de lavado. El resultado de la evolución del control de la atmósfera de los tanques fue el lavado de tanques de carga con petróleo crudo, mucho más eficiente que el agua de mar y sin generación de mezclas de agua-crudo que después habría que descargar al mar, con la consiguiente reducción de la contaminación.

Respecto al proceso de limpieza:

Esquema del sistema de lavado de tanques con crudo

Las máquinas fijas son alimentadas con crudo procedente de la propia carga, es necesario por imperativo legal que el buque esté equipado con sistema de gas inerte capaz de crear atmósferas inertes dentro de los tanques para mantener un nivel de oxígeno por debajo del 8% en volumen para evitar atmósferas explosivas.

5.3-Ventajas y Desventajas del COW

Las ventajas del lavado de tanques empleando crudo son notables en cuanto a la política anticontaminación, pero también representa ventajas en otros campos como el económico o la facilidad de operación, las ventajas más representativas quedan expuestas de forma más esquemática con los siguientes puntos:

  • Escasa contaminación al medio marino. El crudo dispone de la propiedad de disolver sus propios sedimentos por lo que facilita la fluidez de los mismos y su aspiración del tanque, se logra una mejora del drenaje de los residuos, de esta manera se minimiza la contaminación del mar.
    En la actualidad se disponen de lastre segregado por lo que la contaminación por este tipo de residuos es casi inexistente, siendo la contaminación exclusiva de casos excepcionales de inspección o reparación.
  • Económico. Al descargar la mayor parte de los residuos disueltos en el propio producto de carga, se reducen las mermas y aumenta el rendimiento económico.
  • Operacionales. El tiempo necesario para efectuar la operación de descarga se ve reducido y se efectúa de manera más eficaz.
  • Material. El equipo de los buques modernos en cuanto a lavado de tanques se refiere se ha disminuido gracias a los tanques de lastre segregado que eliminan las operaciones de limpieza con agua salada (salvo casos excepcionales como los anteriormente mencionados)
  • Conservación. El mantenimiento por corrosión disminuye al emplear agua de mar e inertizar los tanques.

Las desventajas del lavado de tanques empleando crudo son mínimas, pero por mencionar algunas tenemos las siguientes:

  • El coste del equipo de limpieza
  • La atención que requiere trabajar con la limpieza de varios tanques de forma simultanea más la operación de descarga, es mayor.
  • Podría considerarse un aumento de la contaminación aérea por hidrocarburos en los lavados con crudo, pero es despreciable.

6-Desgasificación (Gas Inerte)

Esquema de gas ienrte fuente caldera

Este es un punto de suma importancia en el tema de lavado de tanque por lo que requiere una mayor profundidad, para poder lavar un tanque con crudo es necesario que la concentración de oxígeno en el mismo no sea superior al 8% en volumen. Con esta premisa, tanto la producción como la distribución del gas inerte, quedan explicados en el siguiente enlace.

4º Sistema de Gas Inerte a Bordo.


7-Bibliografía 

Autor: Roberto García 

 

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