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Revista Naval (RevNav)

ISSN 1885-3331

Miércoles, 30 de julio de 2014

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Los buques petroleros

Los buques petrolerosPor Carlos Rodríguez Vidal

 

Tres meses después, los efectos ambientales derivados de la catástrofe provocada por el petrolero Prestige en la costa atlántica y cantábrica se siguen fijando en nuestras retinas prácticamente a diario.

La sociedad ha vuelto sus ojos hacia las condiciones en que se realiza el transporte de los derivados petrolíferos por mar. En este artículo trataremos de presentar cuáles son las características técnicas y el modo de operación de los buques encargados de realizar este vital transporte, a menudo tan potencialmente peligroso como imprescindible para el sostenimiento de nuestro modo de vida que, en espera del desarrollo de fuentes de energía alternativas viables, es altamente dependiente de la energía obtenida de los combustibles fósiles.

 

Descripción de un petrolero

Un petrolero Se define como buque cisterna de construcción especial, destinado al transporte de las diversas clases de combustibles líquidos.

Las diferencias básicas entre un buque de carga corriente y un petrolero son:

  • Resistencia estructural: en un buque normal la carga es soportada por las cubiertas en el espacio de las bodegas; en un petrolero gravita sobre el fondo, forro exterior y mamparos. Además, en aguas agitadas se producen fuerzas de inercia que actúan sobre los costados y mamparos. La estructura del petrolero debe de ser más resistente que otros barcos.
  • Estanqueidad al petróleo: los tanques de carga deben ser estancos al petróleo y sobre todo a los gases producidos por él, que al mezclarse con el aire hacen una mezcla explosiva. Debe de evitarse que circuitos eléctricos pasen por los tanques o cámara de bombas.
  • Variación del volumen de la carga: la carga aumenta su volumen un 1% por cada 10ºC de incremento de la temperatura. Si el tanque se llena mucho, al calentarse rebosaría. Y si se llena poco, se tendrá un cargamento móvil que reduce la estabilidad y el espacio libre se llena de gases explosivos.
  • Sistema de bombas de carga y descarga de petróleo: la cámara de bombas suele estar a popa de los tanques de carga, para trasiego de la misma. Son bombas de gran capacidad movidas por vapor o motor eléctrico.
  • Ventilación: se producen vapores de petróleo en los cóferdams y cámara de bombas, son más pesados que el aire y es necesario expulsarlos de estos espacios.
El quimiquero/petrolero Alexander, construído por el astillero vigués Hijos de J. Barreras
El quimiquero/petrolero Alexander, construído por el astillero vigués Hijos de J. Barreras

 

Situación actual

El aumento de la flota petrolera mundial y la tendencia al gigantismo de la década de los 70 evidenciaron la contaminación del medio ambiente marino.

En 1971, las operaciones de lavado de tanques en navegación, lastre sucio arrojado directamente al mar, accidentes, operaciones en terminales y otras, representaron alrededor de 1.400.000 toneladas.

Desde 1967, la IMCO (Inter-Governmental Maritime Consultative Organization) adoptó medidas para luchar contra la contaminación. Esencialmente, se trató de frenar la carrera hacia el gigantismo y el petrolero de un solo tanque, fomentados ambos por la búsqueda de la mayor rentabilidad en la explotación y la obtención de buques más simples y baratos, suprimiendo los mamparos en la zona de carga.

Cuanto mayores son los petroleros, peores son las consecuencias en caso de accidente, además son de más difícil maniobra y remolque, por lo que se acrecientan los riesgos.

Los petroleros han crecido en tamaño considerablemente para hacerlos más rentables, ya que cuanto mayor es un buque, menor es el coste de construcción por tonelada de peso muerto y se disminuyen los costes de explotación (cuesta menos y tiene menos gastos un barco que dos, aunque tenga el doble de capacidad) siendo más rentable.

Actualmente se construyen petroleros con doble casco y con tanques de lastre separados, lo que elimina el problema de tratamiento de mezclas oleosas, que quedan reducidas a las propias del lavado con crudo de los espacios de carga. El descubrimiento de que el propio crudo era el mejor fluido para limpiar no sólo el crudo residual, sino también las incrustaciones que se originan en los tanques de carga al cabo de un cierto tiempo de explotación, fue presentado como primicia en la conferencia MARPOL-78.

También es obligatorio que el petrolero disponga de equipos de gas inerte.

 

Características generales que deben cumplir las nuevas construcciones

Los petroleros de nueva construcción tendrán que llevar protegidos los tanques de carga, con tanques de lastre o espacios que no sean tanques de carga o combustible. Es decir, contarán con doble casco. Opcionalmente se podrá plantear el proyecto del buque con cubierta intermedia.

Los cargamentos de un petrolero se dividen en: a) pesados o sucios (crudos, asfalto, fuel-oil); y b) ligeros o limpios (gasolinas de automóvil, aviación, etiladas, etc.)

Si se transporta de crudo, fuel-oil y, en general, productos de gran viscosidad, hay que calentar los tanques para dar fluidez a la carga y facilitar la descarga. El llenado y vaciado se hace por el fondo.

El lastrado se realizaba llenando con agua los tanques de carga, actualmente en los buques de nueva construcción llevan tanques de lastre separados.

Como complemento de los tanques de carga están los tanques de decantación Slop destinados a retener los residuos de las mezclas generadas por el lavado de los tanques con crudo. Normalmente se dispone de dos, situados a popa de los de carga.

La cámara de bombas de carga está situada a popa de la cántara, las bombas suelen ser turbobombas accionadas con vapor o bombas accionadas con motor eléctrico.

Si la propulsión es Diesel, se suelen incorporar una o dos calderas de mecheros para alimentar las turbobombas de carga y calefacción de tanques.

Cuando se vacían los tanques, éstos se llenan con vapores de petróleo y gases explosivos. Para eliminarlos se emplea el equipo de gas inerte. El gas inerte se obtiene por tratamiento de los gases de escape de los motores auxiliares, el gas inerte es básicamente CO2.

Cuando el buque va a ser sometido a alguna inspección o reparación en sus tanques de carga, es preciso desgasificar los tanques. Esta operación se lleva a cabo en la estación desgasificadora y la forma de efectuarla es la siguiente: se vacía el tanque, se inyecta vapor durante 5 horas con los tanques bien cerrados, luego se abre el tanque, y al liberarse el vapor arrastra a los gases. Después se llenan los tanques de agua hasta que rebosen por la tapa, el agua arrastra los gases en grandes burbujas. Más tarde se vacía el tanque y se ventila con aire durante uno o dos días, hasta que no haya gases y se pueda bajar al tanque con seguridad.

La autonomía es una variable que pivota en función del tipo de tráfico al que se va a destinar el buque. No será la misma para un petrolero Maxi-Suez, para un tráfico Europa-Golfo Pérsico que atraviesa el canal de Suez, que otro de más de 150.000 t que deba hacer el mismo viaje por la ruta del Cabo de Buena Esperanza.

Lloyd´s Register sugiere las siguientes secciones maestras en el diseño de nuevos petroleros:

Lloyd´s Register sugiere las siguientes secciones maestras en el diseño de nuevos petroleros
Lloyd´s Register sugiere las siguientes secciones maestras en el diseño de nuevos petroleros
  • Todos llevan doble casco y doble fondo, salvo los que llevan el sistema de cubierta intermedia, que pueden no llevar doble fondo.
  • El doble fondo hace que se eleve el centro de gravedad esto ha traido como consecuencia que se dieran problemas de inestabilidad en el momento de efectuar la carga para los petroleros doble casco, doble fondo sin mamparo longitudinal.

 

Las operaciones en un buque petrolero

Los petroleros son buques potencialmente peligrosos debido a la carga que llevan y a las cantidades que transportan. Cada vez que se hunde un petrolero cargado se producen grandes catástrofes medioambientales.

También, en funcionamiento operativo los petroleros contaminan, por lo que se promovieron convenios en el ámbito de la  IMO (International Maritime Organization) y otros para tratar de reducir en lo posible la contaminación del medio marino.

Por este motivo, la lucha contra la contaminación condiciona el diseño de las nuevas construcciones de los buques en general, y de los petroleros en particular, por ser buques potencialmente de alto riesgo.

La IMO en los años 50 del pasado siglo promulgó el primer convenio internacional para la prevención de la contaminación del mar por hidrocarburos, que obligó a montar en los buques separadores de agua-aceites procedentes de las descargas de sentinas.

Los buques de nueva construcción deberán de llevar doble casco y tanques de lastre segregado.

Principales factores de contaminación por petroleros
Principales factores de contaminación por petroleros

 

Limpieza de tanques (principio operacional)

El proceso de limpieza de tanques constituía un foco de contaminación en el funcionamiento operacional del petrolero.

Se ha tratado de minimizar la contaminación adoptando los tanques de lastre segregado y lavado con crudo, pudiendo hacer de vez en cuando un aclarado con agua salada caliente.

Actualmente en los buques de nueva construcción se emplea el método siguiente:

El buque parte de la terminal de descarga en situación de lastre separado. En una fase determinada de la travesía se realiza la limpieza de tanques con crudo. Las máquinas para lavado con crudo, que van fijas en el interior de los tanques de carga, deberán de cubrir con su acción el total de la superficie interna de los tanques. La mezcla de crudo y residuos se bombea a los tanques de decantación que, en este caso concreto, hacen de tanques almacén de residuos. La mezcla resultante se completa con crudo en la terminal de carga, (es decir en el viaje de carga, los tanques de decantación Slop van con carga también) y se descarga en la refinería. Este proceso de llenar el tanque de decantación con carga y mezclarla con los residuos se llama Load on Top (cargar encima). La refinería absorbe sin problemas la pequeña contaminación arrastrada.

El sistema que se viene empleando en los petroleros anteriores, sin doble casco y con lastre en los tanques de carga, es el siguiente:

Después de realizar la descarga, y teniendo que realizar el trayecto de vuelta vacíos, es necesario lastrar el buque. Para ello se llenan algunos tanques de carga con agua del mar (lastre sucio). En los tanques de carga vacíos se puede efectuar el lavado con agua del mar caliente. Todos los lavados de los tanques se envían al tanque de residuos a popa (tanque de decantación o slop tank). En los tanques de lastre sucio el agua salada limpia debajo del crudo flotante se devuelve directamente al mar y los residuos aceitosos que quedaron en el tanque se bombean al tanque de residuos. Se llenan ahora con lastre los tanques que se habían lavado (lastre limpio). Toda el agua contaminada y el crudo se mantienen en el tanque de residuos y se le da tiempo al crudo para que se separe del agua. Después, el agua bajo el petróleo se bombea al mar. Ya en puerto, en la terminal de carga, el petróleo se carga encima del petróleo del tanque de residuos.

Petrolero que utiliza el sistema de limpieza de tanques con agua caliente y sistema anticontaminación "Load on top"
Petrolero que utiliza el sistema de limpieza de tanques con agua caliente y sistema anticontaminación Load on top

 

Limpieza de tanques con crudo COW (Crude Oil Washing)

Los petróleos crudos originan una gran cantidad de sedimentos (pueden constituir hasta 0,5% del total de la carga), formados por arcillas, fangos, láminas de óxido y arena que, junto con las parafinas, se depositan en toda la estructura del tanque.

Las ventajas del lavado con crudo son:

  • Muy escasa contaminación del mar.
  • Es un método económico (al descargar la mayor parte de los residuos se reducen las mermas).
  • Operacionalmente más sencillo (el achique de tanques y su apurado final se efectúa mejor y en menos tiempo al no haber residuos que obstruyan las groeras).
  • Material (el equipo empleado en el viaje queda reducido).
  • Conservación (disminuye la corrosión al disminuir el empleo de agua salada y el porcentaje de oxigeno).

En la actualidad, con los buques con tanques de lastre segregados, la contaminación es prácticamente inexistente al eliminarse las operaciones de enjuague (con agua) para lastre limpio. Éstas solo se efectuarán en casos excepcionales de inspección o reparación.

Las técnicas del proceso de lavado son dos:

1) Lavado en una etapa; que consiste en lavar el tanque en su totalidad, hasta que quede limpio, de forma continuada y sin interrupciones. Para ello el tanque debe estar seco, no permitiéndose acumulaciones de líquido en el plan durante el proceso de lavado.

2) Lavado en dos o más etapas; consiste en efectuar la operación con interrupciones durante el tiempo que dura la descarga de tanques a limpiar, aprovechando las zonas del mismo que quedan libres de crudo para efectuar el lavado. Se recomienda la utilización de máquinas programables, minimizando así los costes.

A continuación se muestra un moderno petrolero de 300.000 toneladas con doble casco, doble fondo y dos mamparos longitudinales en el espacio de carga. Se puede apreciar el gran volumen de carga en relación con el espacio de cámara de maquinas. La limpieza de tanques normalmente es con crudo, aunque existe el equipo necesario para hacerlo con agua de mar. El espacio del doble casco y doble fondo sirve como tanques de lastre segregado. Los tanques slop tienen la doble misión de tanque de carga y tanque de decantación, para separar el agua del petróleo cuando se efectúa el lavado de tanques con agua.

Petrolero de 300.000 t moderno
Petrolero de 300.000 t moderno

 

El gas inerte

El gas inerte es un gas o mezcla de gases en la que el contenido de oxígeno es tan bajo que es imposible la combustión. Este gas se puede obtener de la combustión de una caldera, de la exhaustación de un motor, desde un generador independiente o desde un tanque de almacenamiento.

El principal cometido del gas inerte es proporcionar protección contra explosiones en los tanques al desplazar al aire de los mismos (con su contenido de 21% de oxigeno). El gas inerte también se utiliza para ventilar tanques de carga y/o evitar condiciones de sobrepresión o vacío.

Antes de ser distribuido a los tanques, el gas inerte tiene que ser primeramente enfriado y purificado, ya que hay que eliminar las partículas sólidas y corrosivas como el azufre.

Se dice que un tanque es inerte cuando el contenido de oxígeno de su espacio libre es inferior al 8%.

En el proceso de descarga, el buque llegará con la planta de gas inerte chequeada y los tanques inertizados. El suministro de gas inerte se iniciará inmediatamente antes de comenzar la descarga con objeto de subir la presión en tanques.

En ningún momento se dejará que entre aire en el tanque, para ello siempre se mantendrá una presión positiva en el tanque. Antes de comenzar la limpieza de tanques se asegurará que el porcentaje de oxígeno sea inferior al 5%.

Las operaciones de lavado se interrumpirán si falla la planta de gas inerte, si el porcentaje de oxígeno es superior al 5%, o si la presión en el tanque es inferior a la atmosférica.

 

Bibliografía empleada:

  • Alvariño, R; Aspiroz, J;  y Meizoso, M. Proyecto básico del buque mercante, Fondo Editorial de Ingeniería Naval.
  • Chinea López y Hernandez Sataella. Manual de lavado con crudo y gas inerte.
  • VV.AA. Enciclopedia general del mar, Ediciones Garriga S.A.
  • Revista Ingeniería Naval de enero y octubre de 1997, y enero de 1999.

 

Carlos Rodríguez Vidal
Artículo publicado en el número de enero-febrero 2003

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