39ºSistemas de Contención en Buques Gaseros (Tipos de Tanques)

Índice:

1-Introducción

2-Tanques Independientes

2.1-Tipo A

2.2-Tipo B

2.3-Tipo C

3-Tanques de Membrana

3.1-Sistema “Gaz Transport”

3.2-Sistema “Technigaz”

3.3-Sistema “Gaz Transport Technigaz” (CS1) 

3.4-Sistema Korean Gas Corp (Kogas)

4-Barrera Secundaria y Espacios de Bodega

5-Bibiografía


 

1-Introducción:

Uno de los temas más importantes que podemos tratar cuando hablamos de buques tanques son los sistemas de contención de la carga, estos sistemas varían en función de las características para las cuales se proyecta el buque, del producto destinado a transportar y de la inversión económica inicial de la naviera.

En este artículo nos centraremos en explicar los sistemas de contención de la carga de buques gaseros, para ello me centraré en la exposición de los distintos tipos de tanques más empleados actualmente, todos ellos reflejados en el Código Internacional para la construcción y el equipo de buques que transporten gases licuados a granel (Código CIG) emitido por la Organización Marítima Internacional (OMI).

Este Código CIG identifica los siguientes 5 tipos de tanques:

  1. Tanques Independientes (“A”, “B”, “C” )
  2. Tanques de Membrana (Technigaz/Gaz Transport)
  3. Tanques de Semi-menbrana
  4. Tanques Integrales o Estructurales (Convencionales)
  5. Tanques e Aislamiento Interno

Nota*:Los sistemas más comunes o más empleados actualmente en buques gaseros son los tanques independientes y de membrana.


2-Tanques Independientes

Los tanques independientes son autoportantes y no forman parte de la estructura del casco ni contribuyen a su resistencia. Podemos distinguir 3 tipos de tanques independientes diferenciados por la presión de proyecto de cada uno y su forma.

2.1-Tipo A:

 

T.Indep. tipos A

Tanques de Tipo A

Los tanques tipo A son construidos con “Arctic D” un acero aleado con níquel resistente a bajas temperaturas bajo cero, en cuanto a la forma de estos tanques, estos son planos y prismáticos para aprovechar al máximo el espacio del casco. Este tipo de tanques está proyectado para gaseros que transporten cargas refrigeradas, por lo que es necesaria la incorporación de un aislamiento eficaz  y  una barrera secundaria completa de contención para proteger el casco de las bajas temperaturas,( necesaria si estas se encuentran  por debajo de los -10ºC), el espacio localizado entre la barrera primaria y la secundaria se denomina espacio inter-barreras y en él, se debe mantener una atmósfera inerte. Estos tanques no están diseñados para soportar altas presiones, por ello, son ideales para los buques gaseros totalmente refrigerados, cuya carga es transportada a una presión aproximada a la atmosférica.T.Indep. tipos A-2estructure

En el esquema estructural podemos distinguir la disposición del tanque de carga en la parte central, su barrera primaria (Primary Barrier) conformada de acero, el aislante (Insulation) constituido por paneles de poliuretano, la barrera secundaria (Secondary Barrier) y un espacio vacío (Void Space) entre barreras que generalmente se llena de gas inerte para evitar atmósferas inflamables en caso de transporte de productos inflamables o de aire seco en caso de transportar producto no inflamable.

Notas*:

  • Cualquier Barrera secundaria debe poder contener las fugas del tanque primario por un período de 15 días.
  • En caso de un LPG totalmente refrigerado ( -55ºC ) la barrera secundaria puede ser el propio casco siempre y cuando este sea de un aceros resistentes a bajas temperaturas, aunque no es lo ideal.

Características del tanque tipo A

 

Para mejorar la estabilidad del buque y reducir la generación de “Boil-off” por el “Sloshing” el tanque está  dividido por una serie de mamparos transversales y un mamparo longitudinal,  esto reduce en gran medida el movimiento de carga líquida, estos mamparos antisloshing no son estancos, por lo que el espacio de gas es común para todo el tanque.tanque prismatico

Nota*

Boil-Off: Son las partículas en estado líquido que pasan a estado gaseoso debido al aumento de la temperatura de la carga.
Sloshing: Movimiento de la carga líquida en los tanques, debido al movimiento del buque.

 

 

2.2-Tipo B:

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Tipo B buque

Los tanques tipo “B” o tipo Moss Rosenberg son fácilmente reconocibles por sus formas de esfera, en comparación con los tanques del tipo “A”, los cálculos de diseño son más complejos y exactos, tienen en cuenta distintos tipos de esfuerzos como resistencia a fatiga o propagación de posibles fisuras mediante modelos a escala y sistemas analíticos. 385254_164010727080618_869051740_n

Este diseño particular no necesita una barrera secundaria completa, con una barrera parcial que cubra el plano bajo cubierta es suficiente, esto se traduce en una reducción de coste notable. Como en los tanques tipo “A”, el espacio inter-barrera deberá llenarse de gas inerte seco o aire seco en función de la inflamabilidad de la carga con la diferencia de que se podrá inertizar este espacio si se detectan fugas de vapores inflamables. En el plano superior de cubierta, un domo protector de acero cubre la barrera principal, entre la barrera principal y el domo se encuentran el aislamiento.

T.Indep. tipos B-estructure

En cuanto al aislamiento, consta de dos capas, la primera es una espuma de resina de fenol-formaldehído, y la segunda capa está formada por espuma de poliuretano. La estructura del aislamiento está reforzada con una malla de cable y esta a su vez está recubierta con hojas de aluminio (AL-PET Aluminium Foil)

T.Indep. tipos B-estructure baja

Cualquier fuga del tanque de carga se drenará por el espacio anular entre el propio tanque y el aislamiento localizado en la parte baja de la esfera, una abertura en el aislamiento llevará a una ruptura del disco dejando paso al líquido a un colector dispuesto debajo del tanque.

Características del tanque tipo B

2.3-Tipo C

30000_lng_carrier_1

 

Los tanques independientes tipo “C” son recipientes a presión de forma cilíndrica o esférica diseñadas para soportar presiones de vapor superiores a 2 bar. Estos tanques pueden montarse de forma vertical u horizontal en función del diseño.TGE-Marine-Delivers-C-Cargo-Tanks-for-EXMARs-LNG-FLSRU

También pueden encontrarse tanques independientes de este tipo  sobre el nivel de cubierta como se ve en la siguiente imagen. No siempre se emplean este tipo de tanques para el transporte con objeto de venta, actualmente se pueden ver estos tanques en buques convencionales con objeto de almacenar LNG destinado al propio consumo de los motores de abordo.

tanque tipo Cwartsila-lng

Estos sistemas de contención son los empleados en buques gaseros semi-presurizados y totalmente presurizados, por lo que siguen las normas constructivas que se aplican a los recipientes a presión, esto implica un estudio de tensiones preciso para evitar sucesos poco deseables como puede ser una explosión.

En cuanto al diseño de los tanques, si los comparamos con otros tanques independientes como los tipo “A”, los tipos “C” aprovechan de una manera muy pobre el espacio interior del casco, por ello se ha diseñado un modelo bilobular como se aprecia en la siguiente imagen en el lado izquierdo.
tipo c unidos

El diseño bilobular no está proyectado para contener cargas a presiones tan elevadas como los tanques de diseño independiente, por lo que son más empleados en los gaseros semi-presurizados/refrigerados.

En el caso de emplear estos tanques en gaseros semi-presurizados/refrigerados, deben ser capaces de resistir temperaturas de -48º C para LPG o de hasta -104º C para el transporte de Etileno, para ello el material constructivo de los tanques deberá ser acero resistente a bajas temperaturas.

Características del tanque tipo C

 


 

3-Tanques de Membrana

membrana

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Sistema de membranas “Technigaz”

El concepto de sistema de contención de membrana se basa en la disposición de una fina barrera primaria (0.7 – 1.5 mm) como elemento de contención principal, esta primera barrera está recubierta de aislante y se soporta por el propio casco del buque. Estos tanques no son autoportantes como los tanques independientes descritos en el anterior punto, sino que poseen un buen grado de integración con el casco del buque, aunque no forma parte de este.

El sistema de membrana debe estar siempre apoyada de una barrera secundaria que asegure la integridad total del sistema, la barrera primaria está diseñada para compensar las dilataciones y contracciones térmicas y tensiones para evitar esfuerzos excesivos. En general los tanques de membranas no están diseñadas para soportar una presión de vapor superior a los 0.25 bar, pero si se modifican los escantillones del casco añadiendo un mayor número podría aumentarse la resistencia hasta una presión siempre por debajo de 0.7 bar. Estos sistemas se emplean para el transporte de LNG por el buen resultado de las membranas ante temperaturas criogénicas (-163º C).
El grosor de las capas de aislante es modificable según el diseño del buque, el volumen de carga y el tiempo de un viaje concreto para determinar la cantidad de boil-off producidos. Actualmente los buques LNG siguen tienden a aumentar su tamaño y a tomar rutas más largas, esto hace optar a los constructores a la instalación a bordo de una planta de relicuefacción a bordo.

Existen dos tipos principales de sistemas de contención por membrana, ambos sistemas reciben el nombre de la compañía que las ha diseñado:

  • Sistema Gaz Transport
  • Sistema Technigaz

Fruto de la fusión del desarrollo de estas membranas, ambas empresas han combinado sus sistemas de membranas para desarrollar un tercer tipo que combina las prestaciones de ambas membranas.

  • Sistema Gaz Transport Technigaz

 

3.1-Sistema “Gaz Transport” (Invar)

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Este sistema es el más extendido en la construcción de tanques para buques gaseros LNG. Consta de dos membranas idénticas para la barrera primaria y secundaria. Estas capas están construidas de la siguiente manera:invar

  • Barrera Primaria y Secundaria: una capa de”Invar” comprimido de 0.7 mm
  • Espacios entre Barreras primaria y secundaria y casco (Inner hull): Estos espacios de aislamiento están compuestos por un contrachapado relleno de perlita como material aislante, por este aislamiento circula nitrógeno para inertizar dicho espacio. El aislamiento primario tiene un grosor de 230 mm y el aislamiento secundario, el que se encuentra apoyado sobre el casco 300 mm.

T.Indep. tipos A-estructure

 

Nota* :

  • Invar: Aleación de acero con un 64% de Hierro, 36% de Niquel, 0.2% de carbono y algo de cromo, con un factor de contracción prácticamente nulo.

 

3.2-Sistema “Technigaz”

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                                     “Technigaz” Esquema Estructural

 

La barrera primaria está conformada de acero inoxidable con la superficie corrugada en forma de rejillas que permite la expansión y contracción, esta capa de acero corrugado descansa sobre paneles de madera de balsa laminada entre dos capas de madera contrachapada que actúan a modo de barrera secundaria. Los paneles de madera de balsa están inter-conectados con un diseño especial de juntas de espuma de PVC. Esta madera contrachapada está soportada directamente por el casco del buque.

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Entre las capas de aislamiento se dispone una capa de espuma aislante con láminas de fibregass y aluminio que constituyen la segunda barrera, esta barrera es capaz de contener un derrame de la carga durante 15 días.

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3.3-Sistema “Gaz Transport Technigaz” (GTT)

Como se ha mencionado en puntos anteriores, este sistema es una combinación o un híbrido entre los dos sistemas anteriores (Gaz Transport y Technigaz) con el objeto de combinar las ventajas de ambos. El sistema GTT es conocido como el sistema “CS1”

Los principales sistemas combinados GTT son:

  • No 9601_VIEW
  • MK III04_VIEW

Estos sistemas emplean una barrera primaria de Invar que se apoya en paneles de aislamiento del tipo MK III incluyendo una barrera secundaria de membrana “triplex”, en el espacio entre barreras se inyecta nitrógeno a baja presión, y entre la barrera secundaria y el casco, nitrógeno a alta presión.

Con el  sistema CS1 se consigue una reducción importante del espesor del aislante, lo que se traduce en un aumento de capacidad de carga de hasta 8.000m^3 por tanque y un ahorro estimado de un 15% en costes.

Nota*

  • Triplex: Hoja de aluminio entre dos capas de fibra de vidrio.
  • El primer buque con este sistema se boto en el año 2006

3.4-Sistema Korean Gas Corp (Kogas) (KC-1)

KC-1 System

Estos sistemas emplean el concepto de la estabilidad de las membranas combinados con una barrera primaria y otra secundaria de chapa de acero inoxidable 304L de 2 mm, con una capa de 115Kg/m3 de espuma de poliuretano como aislante, este sistema incluye lo que definen como largas corrugaciones con extremos inclinados. El sistema KC-1 tiene como objetivo minimizar el efecto de deformación de la barrera primaria y en menor medida del casco.

Nota*

El primer buque en llevar este sistema fue botado en el año 2012.


4-Barrera Secundaria y Espacios de Bodega

Como se ha mencionado en puntos anteriores, cuando la temperatura de la carga a presión atmosférica sea inferior a -10ºC será necesario contar con una barrera secundaria destinada a contener temporalmente (hasta 15 días) toda fuga prevista de la carga líquida que pueda atravesar la barrera primaria.

En el caso de que la temperatura a presión atmosférica no sea inferior a -55ºC, la propia estructura del casco podrá actuar de barrera secundaria siempre y cuando cumpla los siguientes requerimientos:

  • El material del que esté construido el casco sea el apropiado para soportar la temperatura de la carga a presión atmosférica.
  • Las características de proyecto sean tales que la temperatura no origine esfuerzos para el casco.

En general, las barreras secundarias se disponen en función del tipo de tanque instalado, siendo prescindibles o de obligada instalación como se muestra en la siguiente tabla.

Tablas de barrera secundaria

Para tanques que no respondan a los tipos básicos, la administración es la encargada de decidir en cada caso que prescripciones deberán tomar en cuanto a la barrera secundaria.


5-Bibiografía


Autor :Roberto García Soutullo

Comments
2 Responses to “39ºSistemas de Contención en Buques Gaseros (Tipos de Tanques)”
  1. Lucas dice:

    Muy buena informacion, existe laposibilidad de tener esto en un archivo PDF y poder bajarlo para tenerlo como consulta?

    Me gusta

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