Manual Del Gasero

CAPITULO I INTRODUCCION.

1.1 PREFACIO. El transporte consecutivo de diferentes gases está causando graves problemas. Antes de que otro gas licuado licuado pueda ser cargado, los vapores remanentes de la carga anterior tienen que ser eliminados por medio de nitrógeno, gas inerte o,

incluso, por vapores del producto que se va a cargar, con el

propósito de prevenir cualquier peligro de contaminación de una carga por la otra. Los tanques de carga que se encuentren bajo una atmosfera de aire, también deben ser purgados por medio de nitrógeno o de gas inerte. La reducción del contenido de oxígeno es esencial para prevenir la formación de mezclas explosivas. También puede ocurrir que el oxígeno sea un agente contaminante para el siguiente producto que se vaya a cargar. Es de vital importancia tener en cuenta el aspecto económico con respecto a posibles contaminaciones y costes de la operación de purga de los tanques de carga. La purga en los buques gaseros es una de las

etapas

esenciales en la manipulación completa de los gases licuados, y es un factor determinante con vistas a preservar la calidad final del producto. Sólo después de que se hayan realizado una inspección apropiada y una cuidadosa operación de purga podemos estar seguros de que el producto podrá ser cargado en condiciones satisfactorias. Este trabajo trata de ciertos problemas básicos que nos

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encontraremos en las operaciones de purga, así como, se tratará de dar unas guías importantes para realizar las operaciones necesarias para el cambio de cargas.

1.2 REVISIÓN HISTÓRICA. HISTÓRICA. La operación de purga de los tanques de carga ya empezó a ser practicada en 1920 por la “Standard Oíl Company de California” a bordo de sus buques petroleros. Desplazando el aire existente en los tanques de carga vacíos antes de efectuarse la primera carga, o de los espacios vacíos que no tenían líquido dentro de los tanques de carga después de terminar la operación de carga, y reemplazándolo por gas inerte, se disminuía el riesgo de explosiones. El gas inerte que se usaba para este propósito se tomaba de la chimenea del buque y se purificaba. purificaba.

Este gas combustible, ciertamente, ciertamente, no

siempre cumplía con todos los requisitos de seguridad. A menudo, el contenido de oxígeno del gas combustible excedía del 11 % del volumen, el cual corresponde al valor del “Límite Inferior de Explosividad ” (LEL), o lo que es lo mismo, el máximo contenido de oxígeno permisible en los vapores de petróleo, sobrepasado el cual, los vapores de petróleo pueden inflamarse o provocar una explosión. explosión.

La

presencia de hollín, óxidos sulfúricos y partículas de agua en este tipo de gas inerte reducía grandemente su calidad, debido a que todas estas impurezas podían producir peligrosas reacciones catalíticas y corrosivas. Principalmente, el alto contenido de oxígeno de este gas inerte fue lo que impulsó el desarrollo de mejores métodos y técnicas de producción de gas inerte. Por lo tanto, la mayoría de los armadores de los buques abandonaron el uso de este gas combustible, y adoptaron al nitrógeno puro para purgar los tanques de carga, tanto de unas baterías de botellas de nitrógeno almacenadas en la cubierta cubierta del barco, como tomándolo directamente de tierra. En cualquier caso, continuó la búsqueda de mejores métodos,

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especialmente el de la producción propia y directa del gas inerte a bordo de los barcos, con la suficiente pureza como para ser ser recomendable y accesible en todo momento, para ser usado en las operaciones de purga de los espacios de carga del barco. Debido al desarrollo técnico producido en el transporte de líquidos inflamables y peligrosos, el uso del gas inerte de producción propia aumentó considerablemente. Siguiendo la evolución desde el primitivo gas de purga producido en las calderas del buque, finalmente, el gas inerte fue producido en el propiamente llamado “Generador de Gas Inerte”, donde se producía por medio de una combustión estoicométrica, un gas inerte relativamente relativamente puro apto para desarrollar las operaciones de desgasificación y purga. Los primeros generadores de gas inerte propiamente dichos fueron instalados solamente a bordo de los buques petroleros. En muy raras ocasiones fue

utilizado a bordo de los buques dedicados al transporte de

productos químicos o gases licuados, licuados, donde se usaba casi exclusivamente el nitrógeno puro como gas de purga para evitar cualquier riesgo de contaminación de la carga.  A principios de los años 50, el transporte de gases licuados se realizaba todavía a muy pequeña escala, siendo tan sólo transportados algunos gases comerciales comerciales como el butano, el propano o mezclas de ambos.

Se

realizaban, por tanto, muy pocas operaciones de purga en los barcos dedicados al transporte de gases licuados. Tan sólo se hacían hacían para la prevención de mezclas mezclas explosivas cuando los tanques de carga iban a ser cargados por primera vez, o con vistas a una desgasificación previa a la entrada a dique seco. El tremendo crecimiento de la industria petroquímica desde 1960 aumentó de igual forma, tanto el número de gases licuados, como el número y tipo de buques dedicados a su transporte. El cambio de cargas, así como las operaciones en dique fueron mucho más frecuentes, por lo que también lo eran las operaciones de purga asociadas a ellas. En muchos casos, los gases licuados químicos son muy reactivos

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con respecto al oxígeno, a otros metales, impurezas, etc. Por consiguiente, la operación de purga de gases ha llegado a ser mucho más compleja de lo que era en sus orígenes a bordo de los buques petroleros. Como los niveles de pureza se han convertido en mucho más restrictivos, lo mismo muy pequeñas cantidades de oxígeno, como cualquier otro componente indeseable, pueden hacer que se devalúe en gran medida el valor de un producto, o incluso contaminarlo seriamente hasta el punto de que pueda ser rechazada la carga. Desde la crisis del petróleo de 1973-1974,

todos los gases

licuados, debido al fuerte aumento producido en los costes energéticos, se venden a unos precios considerablemente más altos. Esto significa que incluso una mínima contaminación de la carga debida a una operación de purga imperfecta, puede causar enormes pérdidas financieras. La operación de purga a bordo de los buques dedicados al transporte de gases licuados deben ser completadas de tal forma, incluyendo concienzudas inspecciones antes y después de ser realizadas, que la alteración que pueda ser producida en la calidad de los gases licuados llegue a ser absolutamente improbable.

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1.3 PROPÓSITO DE LA PURGA. Existen muchas razones que hacen necesario la realización de las operaciones de purga de los tanques del barco, otras partes del barco o, incluso, instalaciones de tierra, pero éstas pueden resumirse principalmente en dos:

A).- PURGA COMO PREPARACIÓN PARA LA CARGA. El propósito es el de crear una atmósfera dentro de los tanques de carga que cumpla con las especificaciones deseadas o exigidas.

A este

respecto, la operación de purga nos garantizará la calidad de los gases licuados que van a ser cargados. La atmósfera en los tanques y sistemas de carga debe ser tal, que no exista ninguna posibilidad durante la operación de carga de que se produzca una contaminación o reducción de la calidad del producto cargado.

B).- PURGA PARA PREVENIR LA FORMACIÓN DE MEZCLAS EXPLOSIVAS. En una mezcla explosiva, los contenidos de oxígeno y de vapores inflamables están presentes en unas concentraciones bien definidas. Por consiguiente, los tanques de carga vacíos, llenos de aire, deben ser purgados con nitrógeno u otro gas inerte para reducir el contenido de oxígeno por debajo del límite de oxígeno permitido (MOC) antes de introducir un gas o líquido inflamable. Los tanques de carga, después de descargar un gas licuado, contienen vapores residuales que igualmente deben ser purgados por medio de un gas inerte para reducir el contenido de gas combustible a un límite dado (x), antes de llevar a cabo una ventilación con aire.

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Como nota explicativa para el buen entendimiento posterior de los términos usados, explicaremos la diferencia existente entre los dos conceptos de purga y desgasificación. Llamaremos operación de purga  al barrido de los tanques por medio de nitrógeno, o un gas inerte apropiado, o un vapor de carga apropiado, con objeto de limpiar la atmósfera del tanque y asegurarnos de que no exista posibilidad de formación de mezclas explosivas o inflamables. Llamaremos operación de desgasificación (Gasfreeing)  a la que se realiza después de la operación de purga, con el objeto de eliminar todas las sustancias tóxicas, combustibles o gas inerte, mediante la inyección de aire fresco .

1.4 INFLAMABILIDAD Y EXPLOSIÓN. La combustión es una reacción química que se inicia debido a la acción de una fuente de ignición, en la que un vapor inflamable se combina con el oxígeno existente en el aire en unas proporciones adecuadas para producir bióxido de carbono (CO 2), vapor de agua (H2O) y calor. Bajo condiciones ideales, se puede describir la reacción de un gas como el butano como sigue:

C4 H 10

+

5O2

Butano + Oxígeno =

=

3 CO 2

+

Bióxido de carbono

4 H 2O

+

+

Calor 

Vapor de agua +

Calor  Bajo ciertas circunstancias , como por ejemplo, cuando se restringe el suministro de oxígeno a la fuente de combustible, se puede formar

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monóxido de carbono o liberarse carbono sólo. Para que la combustión se lleve a cabo, deben estar presentes tres requisitos fundamentales: - combustible, - oxígeno, y - un elemento desencadenante de la ignición. Las proporciones del gas licuado (combustible) y del aire (oxígeno), deben hallarse dentro de los límites de inflamabilidad del producto. Los gases producidos al inflamarse el combustible son calentados por el calor desprendido al producirse la combustión.  Al producirse ésto en un espacio abierto (no confinado), la expansión que se produce en estos vapores al calentarse no se ve restringida y la reacción de la combustión puede desarrollarse suavemente, sin que se produzca un aumento indeseable en la presión del gas. Pero, si la libre expansión del gas caliente

se ve restringida de alguna forma (al encontrarse en un espacio

confinado), la presión de los gases aumentará y la velocidad de expansión de la combustión aumentará también, dependiendo del grado de confinamiento y de la sobrepresión que adquiera el espacio continente del gas caliente. La velocidad aumentada de la llama origina a su vez también, un incremento aun mayor de la presión, pudiendo dar como resultado que dicha sobrepresión pueda llegar a ser tremendamente inestable y peligrosa; incluso al aire libre, si el confinamiento resultante en las tuberías, en la planta o estructuras circundantes es suficiente, la combustión puede tomar el carácter de una explosión. En condiciones estrictas de confinamiento, como por ejemplo, en el interior de un tanque de carga, donde los gases en expansión no se pueden liberar adecuadamente, la presión interna del tanque y su grado de aumento puede llegar a ser tal, que llegue a romper el recipiente. En este caso, la explosión no se deberá directamente, tanto a los altos grados de combustión y velocidad de la llama, como a la violenta expulsión de la alta presión que hay dentro del recipiente al romperse éste. La explosión del vapor en expansión del líquido en ebullición

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(Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion), es un fenómeno que está asociado al repentino fallo de la contención de la presión de los líquidos inflamables en presencia de un fuego circundante. Este fenómeno ha ocurrido con cierta asiduidad en recipientes presurizados transportados por ferrocarriles o por carretera, sujetos a un calor intenso por algún fuego producido alrededor de ellos a causa de un accidente ferroviario o del camión que los transportaban. El calor producido por el fuego ha aumentado la presión interna y , especialmente, en la parte del recipiente no bañada por el producto líquido, se debilita la estructura del recipiente hasta el punto de producirse alguna grieta o fallo. La repentina liberación del producto contenido en el recipiente hacia la atmósfera y su inmediata ignición producen sobrepresiones destructivas y

con una inmensa

radiación de calor. No son frecuentes los ejemplos de este tipo a bordo de los barcos gaseros debido a que, por requisitos de seguridad, los tanques de carga disponen de unas válvulas de alivio de presión (vávlulas de seguridad) diseñadas para hacer frente al fuego circundante. Los tanques de carga están provistos de un sistema de agua en spray para facilitar su enfriamiento, y el diseño general minimiza grandemente las posibilidades de que se presente un incendio en los alrededores y prevé una serie suficiente de agentes aptos para combatirlo antes de que se pudiera producir una grave sobrepresión en los tanques de carga por efecto del fuego. El término grado inflamable, nos da una medida de las proporciones de vapor inflamable y de aire necesarias para que sea posible la combustión. El grado inflamable es el rango entre la mínima y máxima concentración de vapor ( en tanto por ciento de volumen) en aire para que se forme una mezcla inflamable o explosiva. Estos términos, generalmente, son conocidos como: - LEL “Lower Explosive Limit “ ( Límite inferior de explosividad) y - UEL “Upper Explosive Limit” (Límite superior de explosividad). El límite inferior sería la concentración de vapor de hidrocarburo por debajo de la cual no hay suficiente combustible como para soportar una

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combustión; siendo el límite superior de este grado cualquier concentración de vapores de hidrocarburo por encima de la cual no hay suficiente aire para soportar la combustión. Este concepto se ilustra para el propano en la Figura 1. D

100 %

Rica

Rango de flamabilidad

C

9,5 % Explosiva

B A

2,1 % Pobre

0%

Fig. 1.- Escala de inflamabilidad del Propano.

Todos los gases licuados, con excepción del Cloro y el nitrógeno, son inflamables, pero los valores del grado inflamable (LEL y UEL) son variables y dependen del producto del que se trate. En la siguiente Tabla 1 se puede encontrar una tabla de productos y sus diferentes valores del grado de inflamabilidad.

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Tabla 1.- Propiedades de ignición de gases licuados.

GASES LICUADOS

PUNTO DE

LÍMITES DE EXPLOSIVIDAD

TEMPERATURA

INFLAMACION

(% de volumen en aire)

DE AUTO-

(ºC)

IGNICION (ºC)

METANO

-175

5,3 - 14

595

ETANO

-125

3,1 - 12,5

510

PROPANO

-105

2,1 - 9,5

468

n- BUTANO

-60

1,8 - 8,5

365

i- BUTANO

-76

1,8 - 8,5

500

ETILENO

-150

3 - 32

453

PROPILENO

-180

2 - 11,1

453

α -

BUTILENO

- 80

1,6 - 9,3

440

β  -

BUTILENO

-72

1,8 - 8,8

465

BUTADIENO

-60

2 - 12,6

418

ISOPRENO

-50

1 - 9,7

220

VCM

-78

4 - 33

472

OXIDO DE ETILENO

- 18

3 - 100

429

OXIDO DE PROPILENO

-37

2,8 - 37

465

AMONIACO

-57

16 - 25

615

NO FLAMABLE

CLORO

La escala de inflamabilidad del vapor de un

producto en

particular, aumenta considerablemente ante la presencia en exceso de oxígeno ( más del 21 % del que hay en condiciones normales en el aire). El LEL (Límite inferior de explosividad) no varía prácticamente, pero el UEL (Límite superior de explosividad) se eleva considerablemente.

En la Tabla 2 que aparece a continuación, se citan grados

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comparativos de inflamabilidad en aire y en oxígeno para el propano, normal butano y cloruro de vinilo monomerizado (VCM). Todos los vapores inflamables exhiben, en general, esta propiedad. En consecuencia, vemos claramente que en presencia de vapores inflamables de gases licuados no debe introducirse oxígeno. Los cilindros de oxígeno asociados con quemadores de oxiacetileno y resucitadores de oxígeno, sólo deben introducirse en las áreas peligrosas bajo condiciones estrictamente controladas.

Tabla 2.- Grado de inflamabilidad en aire/oxígeno para varios gases licuados.

LIMITE DE EXPLOSIVIDAD

LIMITE DE EXPLOSIVIDAD

(% de volumen)

(% de volumen)

EN AIRE

EN OXIGENO

PROPANO

2,1 - 9,5

2,1 - 55,0

n- BUTANO

1,8 - 8,5

1,8 - 49,0

VCM

4,0 - 33

4,0 - 70,0

El punto de inflamación (Flash Point) de un líquido es la temperatura más baja a la que el líquido puede desarrollar vapor suficiente para formar una mezcla inflamable con el aire. Los líquidos a alta presión de vapor, tales como los gases licuados, tienen puntos de inflamación extremadamente bajos, como se puede ver en la Tabla 1. Sin embargo, aunque los gases licuados nunca se transportan a temperaturas por debajo de su punto de inflamación sino que, como mucho, suele ser a su temperatura de ebullición a presión atmosférica, los espacios de vapor arriba de dichas cargas no son inflamables, ya que virtualmente son del cien por cien ricos en vapor de carga y están, por tanto, bastante arriba de su límite superior de explosividad (UEL).

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La temperatura de autoignición  de una sustancia es la temperatura a la que debe calentarse el vapor en el aire para que se produzca una ignición espontánea. La temperatura de auto-ignición no está relacionada con la presión del vapor ni con el punto de inflamación de la sustancia y, dado que las fuentes de ignición en la práctica consisten en llamas o chispas externas, es el punto de inflamación y no las características de auto-ignición de una sustancia, lo que se utiliza generalmente para la clasificación de las mercancías peligrosas por su inflamabilidad. Sin embargo, hablando de la ignición de los vapores que escapan por las tuberías de vapor u otras superficies calientes, la temperatura de auto-ignición de los vapores de los gases licuados es digna de tenerse en cuenta y podemos encontrarla también presente en la Tabla 1. Como ya se ha mencionado, las fuentes de ignición inesperadas más comunes son las llamas producidas por un fuego ajeno, las chispas (thermite) debidas al impacto de metal contra metal, y las chispas eléctricas. La mínima energía de ignición necesaria para iniciar la combustión de los vapores de los hidrocarburos es muy baja, especialmente cuando la concentración de vapor se encuentra sobre la mitad del rango en la escala de inflamabilidad. Las energías mínimas de ignición para mezclas de vapor inflamables de los gases licuados en aire, son típicamente inferiores a un milijulio (1 mJ), un nivel de energía que es substancialmente sobrepasado por cualquier llama visible,

por la mayoría de la iluminación eléctrica o por chispas de

interrupción de energía o por descargas electrostáticas hasta por debajo del nivel inferior detectable

generalmente por contacto humano.

La presencia de un

exceso en la cantidad de oxígeno por encima de su proporción normal en el aire, reduce aún más la energía mínima de ignición necesaria. De entre los gases licuados típicos solamente las mezclas inflamables de amoníaco tienen energías mínimas de ignición por encima de su alcance típico y requieren de energías unas 600 veces más altas que los otros gases para que se produzca su ignición. Sin embargo, con esto no se puede decir que se descarte la posibilidad de ignición de los vapores de amoníaco por llamas moderadamente pequeñas o por rupturas del circuito eléctrico.

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Si llegara a derramarse un gas licuado en un espacio abierto, el líquido se evaporará rápidamente produciéndose una nube de vapor que se irá dispersando gradualmente favorecida por la acción del viento. La nube o pluma de vapor sería inflamable sólo sobre parte de su viaje hacia el viento. La situación se ilustra en términos generales en la Figura 2. Viento D (pobre)

C (inflamable) B (rica) A (Derrame)

Fig. 2.- Zonas de gas inflamable que emana de un derrame de gas licuado.

La región “B” inmediatamente adyacente a la zona del derrame “A” no sería inflamable debido a que es demasiado rica en gas, o lo que es lo mismo, contiene un porcentaje de oxígeno demasiado bajo para ser inflamable. La región “D” tampoco sería inflamable debido a que es demasiado pobre, o sea, contiene demasiado poco vapor del gas para ser inflamable. La zona inflamable se ubicaría entre estas dos regiones, como se indica en “C”.

13

1.5

SUPRESIÓN DE INFLAMABILIDAD POR GAS

INERTE. Como habíamos dicho anteriormente, si el aumento de la concentración de oxígeno en una mezcla inflamable origina un incremento del grado de inflamabilidad y un descenso de la energía necesaria para que se produzca la ignición; de modo inverso, el disminuir la disponibilidad de oxígeno hace que el grado de inflamabilidad se limite y se aumente la cantidad de energía necesaria para que se produzca la ignición. Si se reduce la disponibilidad de oxígeno hasta un grado suficiente, conseguiremos que la mezcla no sea inflamable, independientemente del contenido de vapores de gas licuado que se encuentren presentes en ella. Cuando se introduce una cierta cantidad de gas inerte en un tanque que contiene una mezcla de vapores de hidrocarburo con aire, podemos observar que se produce una disminución del grado de inflamabilidad de la atmósfera,

de modo que el límite inferior de explosividad (LEL) de la

concentración aumenta, y se reduce el límite superior de explosividad (UEL) de la concentración. En la Figura 3. queda ilustrado este concepto general para un gas de hidrocarburo típico contenido en una mezcla de aire y de nitrógeno. Las mezclas están representadas sobre el eje horizontal por el porcentaje total resultante del contenido de oxígeno en la mezcla total. El diagrama proporciona una muy útil información. Está claro también que, un contenido de oxígeno por debajo del de la extrema izquierda de la envoltura inflamable, hace inerte a la mezcla. Aunque este valor, para la mayoría de los vapores de los gases licuados de hidrocarburo, se encuentra alrededor de entre el 10 y el 12 % del volumen, el requisito generalmente aceptado, como lo define la IMO,

para tener una

atmósfera adecuadamente inerte, es uno que contenga por debajo del 8 % de contenido de oxígeno del volumen total del tanque. Esto nos proporciona un grado de no homogeneidad en circunstancias prácticas. El diagrama es también útil, ya que ilustra procedimientos de inertización y desgasificación adecuados.

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16

12

Rica

E UEL

Inerte 8 A Z

línea de mezcla crítica

Inflamable K

4

C 0

4

D LEL

Pobre

8

12

16

20

B

Cantidad de oxígeno en la mezcla (% en volumen)

Figura 3.- Límites inflamables de un típico gas de hidrocarburo en mezclas de aire y nitrógeno.

Cualquier punto del diagrama representa una mezcla de vapores de gas, aire y gas inerte, especificada en términos de su contenido en tanto por ciento de volumen de gas y de oxígeno. La mezcla de vapor del gas y aire, sin ningún contenido de gas inerte, viene representada por la línea BZ, y su inclinación representa una reducción en el contenido de oxígeno a medida que el contenido del vapor del hidrocarburo aumenta. Los puntos que se encuentran a la izquierda de la línea BZ representan a las mezclas con un contenido de oxígeno

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que se va reduciendo a medida que se va añadiendo más gas inerte a la mezcla. Observando la Figura 3 es fácilmente perceptible que a medida que se va añadiendo gas inerte a la mezcla del aire con los vapores de hidrocarburo, el grado de flamabilidad va decreciendo progresivamente hasta que el contenido de oxígeno alcanza un nivel , generalmente rondando sobre el 11 % del volumen total, al cual ninguna mezcla es inflamable. El valor del 8 % del volumen, especificado anteriormente y tomado como el aconsejable por la IMO, como máximo contenido de oxígeno para una mezcla segura de gas inerte, nos proporciona un margen de seguridad suficiente por debajo de este valor del 11 %. El límite inferior de explosividad (LEL) y el límite superior de explosividad (UEL), vienen representados en la figura por las letras D y E.  A medida que va aumentando el contenido de gas inerte en la mezcla de aire/vapores de hidrocarburo, los límites de inflamabilidad de la mezcla van también variando. Esto viene representado por las líneas EK y DK, las cuales convergen finalmente en el punto K. Solamente las mezclas representadas por puntos que se encuentren dentro del área sombreada cuyos vértices son los puntos E, D y K, son capaces de inflamarse. Cualquier cambio en la composición de la mezcla, tanto por adición de aire o de gas inerte, viene representado por líneas rectas, dirigidas todas hacia el punto B (aire puro), o hacia un punto situado en el eje de abcisas correspondiente al contenido de oxígeno en la mezcla, que mostraría el contenido de oxígeno en el gas inerte.

Dichas líneas se muestran en la Figura 3

representadas por el punto A. Por ejemplo, imaginemos que la atmósfera en un tanque de carga se ha determinado exactamente después de realizar unos análisis de los vapores, y nos ha dado como resultado una concentración de vapores del producto derivado del hidrocarburo del 7 % de volumen y una concentración del 8 % de oxígeno en la mezcla, siendo el resto (aprox. el 85 %) gas inerte (punto A). Si la desgasificación se lleva a cabo metiendo aire directamente a la mezcla, la

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composición de la atmósfera del tanque se moverá a lo largo de la línea AB hasta alcanzar el punto B, que corresponde a un 21 % de oxígeno con un 0 % de vapores del gas en la mezcla, o lo que es lo mismo, correspondería a una atmósfera de aire puro totalmente libre de gas. Al hacer ésto, la atmósfera habrá pasado a través de la envoltura inflamable durante un largo período de tiempo , haciendo que la operación de desgasificación sea muy peligrosa. Esto se puede evitar, si primero purgásemos la atmósfera del tanque con gas inerte a lo largo de la línea AC, hasta un punto por debajo de la línea crítica de dilución. Entonces, ya podremos introducir aire directamente al tanque de carga hasta alcanzar el punto B correspondiente a la atmósfera libre de gas, sin que la composición de la atmósfera del tanque pase a través de la envoltura inflamable. Este resultado sólo puede lograrse con certeza absoluta si se toman medidas regularmente, empleando instrumentos calibrados adecuadamente para evaluar la atmósfera de todo el tanque en diferentes etapas. Durante el transcurso de este proceso es importante usar unos márgenes razonables de seguridad, ya que no se puede conocer la forma exacta de la envoltura inflamable para mezclas y debe calcularse un grado de no homogeneidad en la atmósfera del tanque de carga.

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CAPITULO

II

DI FERENTES GASES DE PURGA.

2.1 INTRODUCCIÓN. En teoría se pueden usar muchos gases para efectuar la operación de purga, aunque en la práctica, principalmente se usan , el gas inerte producto de una planta o generador de gas inerte, o nitrógeno puro. También podemos considerar como gases de purgas a la mayoría de los vapores de los gases licuados que van a ser cargados usados ellos mismos como medios de purga. Por ejemplo : amoniaco, etileno, propileno, butadieno, etc. La elección entre estos diferentes gases de purga depende principalmente de factores como, el precio de costo, la calidad del producto que va a ser cargado, factores de tiempo, la facilidad de conseguirlo o las especificaciones requeridas del producto que va a ser cargado. Los gases de purga se usan principalmente para controlar la atmósfera del tanque de carga y de esa forma prevenir la formación de mezclas inflamables. El requisito principal exigido a cualquier tipo de gas usado en una operación de purga es el de tener un bajo contenido de oxígeno. Sin embargo, su composición puede ser extremadamente variable, como podemos ver en la Tabla 3,

en la que se proporciona una

indicación (siempre aproximada) de los componentes del gas inerte, según los más importantes y diferentes métodos de obtención, como un porcentaje por

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volumen.

TABLA 3.- COMPOSICIÓN TÍPICA DE LOS GASES DE PURGA.

COMPONENTE

GAS INERTE

COMBUSTIBLE

NITROGENO

DE

DE LAS

POR

COMBUSTION

CALDERAS

DESTILACION

ESTOICOME-

FRACCIONAL

TRICA

O POR

METANO

ABSORCION NITROGENO (N2)

85 %

83 %

99,9 %

< 0,3 %

-

-

-

< 90,6 %

DIOXIDO DE CARBONO (CO2)

14 %

13 %

1 ppm

-

MONOXIDO DE CARBONO (CO)

0,2 %

presente

1 ppm

< 5 ppm

OXIGENO (O2)

0,3 %

4%

4 ppm

< 9,1 %

DIOXIDO DE AZUFRE (SO2)

< 10 %

300 ppm

-

< 0,1 %

OXIDOS DE NITROGENO (NOx)

3 ppm

presente

-

-

VAPOR DE AGUA (H2O)

presente

presente

5 ppm

-

CENIZAS Y HOLLIN

presente

presente

-

-

- 50 ºC

alto

< - 70 ºC

< - 50 ºC

1,035

1,044

0,9672

0,554

METANO (CH4)

PUNTO DE ROCIO

DENSIDAD (AIRE = 1,00)

Solamente el nitrógeno es perfectamente compatible en sentido químico con todos los gases licuados. Muchos de los componentes que no son el nitrógeno, son capaces de poner a ciertos gases licuados fuera de especificaciones. Especialmente, el oxígeno es incompatible con productos como

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el Butadieno, el cloruro de vinilo monomerizado (VCM) y el óxido de etileno, en que el oxígeno se puede combinar para formar peróxidos y/o polímeros. El Dióxido de carbono se congelará a temperaturas inferiores a -55 ºC, contaminando así la carga si es llevado a menos de dicha temperatura. El Dióxido de carbono contaminará igualmente al amoníaco al reaccionar con éste para producir carbonatos.

La formación de dióxido de carbono sólido y de

carbonatos dará como resultado la contaminación de la carga y, posiblemente, otras dificultades operativas, tales como bloqueo de bombas, válvulas atascadas, líneas de sprays obstruidas, etc. La humedad puede también crear dificultades especialmente con productos como el butadieno, el amoniaco o el cloro, o específicamente con cualquier otra carga que se vaya a transportar a una temperatura muy baja. También es muy importante que el gas inerte tenga un punto de rocío lo suficientemente bajo (temperatura por debajo de la cual aparece la primera gota de líquido durante la condensación) para evitar la congelación de la humedad existente en los tanques de carga y otras dificultades de operación relacionadas con la temperatura mínima obtenida en los tanques de carga. La presencia de partículas de carbono en forma de cenizas y hollín, puede también sacar a muchos de los gases químicos licuados fuera de especificaciones. Por estas razones, solamente se puede considerar al nitrógeno como verdaderamente inerte en el sentido químico. Sin embargo, para inertizar los espacios de bodega y purgar los tanques de carga en los barcos gaseros que transportan cargas a temperaturas de hasta -48 ºC, la generación de gas inerte mediante el quemado de combustibles de gas tipo petróleo, bajo una combustión cuidadosamente controlada puede proporcionar un gas inerte de calidad y en cantidad aceptables.

Tabla 4 .- Operaciones de purga para diferentes tipos de barcos.

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TIPO DE BARCO

PETROLERO

REFINADOS

LPG

LNG

TIPO DE APLICACION INERTADO DE ESPACIOS Y

x

x

x

x

LINEAS INERTADO DE ESPACIOS

x

x

x

VACIOS TOPEO DE INERTE

x

PURGA DE INSTRUMENTOS

x

x

x

x

x

x

x

x

x

ESPECIFICACIONES DEL GAS INERTE O2 (% VOL)

4

4

0,4

0,4

0,4

CO + H2  (PPM)

1000

1000

1000 /

100

100

100

SO2  (PPM)

300

300

10

30

10

NOX  (PPM)

100

100

-50

-50

-50

PUNTO DE ROCIO (ºC)

sea

sea

-50

-50

-50

CO2  (%VOL)

14

14

14

14

400

14

400

14

14

400

14

N2 (% VOL)

resto

resto

resto

resto

resto

resto

resto

resto

resto

resto

resto

CENIZAS Y HOLLIN

2-3

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

(x)

x

x

(x)

x

x

x

x

x

x

ORIGEN DEL GAS INERTE CALDERA

x

COMBUSTION

x

ESTOICOMETRICA DESTILACION

x

FRACCIONADA NITROGENO

x

x

21

2.2 GAS INERTE. 2.2.1.- INTRODUCCIÓN. Gas Inerte es una denominación usada comúnmente para los vapores que se comportan de ésa manera con respecto a los vapores de combustibles, en el sentido de que el “gas inerte” no estimula la combustión y no reacciona con otras sustancias. Sin embargo,

no se puede decir que el gas inerte sea

químicamente inerte, desde el momento en que algunos de sus componentes podrían fácilmente reaccionar en sentido químico  Aunque el principal componente del gas inerte es el nitrógeno, debemos hacer una distinción fundamental en la elección de la denominación correcta. Por un lado podemos disponer del “gas inerte” producido a bordo en una planta específica para ello, y por otro lado, podemos usar nitrógeno puro que suele estar normalmente almacenado en tanques criogénicos. La producción de gas inerte a bordo de los barcos gaseros se basa normalmente en una de las tres siguientes técnicas:

a.) Técnica Física Criogénica. Relicuado del aire y separación del oxígeno por medio de una destilación fraccionada del aire.

b.) Técnica Física por Absorción. Separación del oxígeno del aire por medio de una fijación temporal, o lo que es lo mismo, por absorción de oscilación de presión (psa) “Pressure Swing Absortion”.

c.) Técnica Química. 22

El gas inerte se produce en un generador de gas inerte, también llamada “planta autónoma de gas inerte”, por medio de la combustión de un combustible, ya sea en una planta construida para el efecto o, pero en muy raras ocasiones en buques gaseros, en las calderas principales del barco. Los gases de escape se lavan (depuran) para eliminar los gases ácidos solubles, tales como el dióxido de carbono, el monóxido de carbono, el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno, se filtran para remover las partículas sólidas, se enfrían, secan y entregan bajo presión a los tanques de carga.

Las dos primeras técnicas producen un gas de nitrógeno de gran pureza, pero ambas tienen una importante desventaja. Es casi imposible producir la cantidad necesaria de nitrógeno en el tiempo preciso. Se debería producir una cierta cantidad de nitrógeno de antemano, almacenándose en tanques criogénicos y evaporarse cuando fuera necesario. El considerable costo que se produce en esta operación, en comparación a la cantidad producida, es la razón por la que estas técnicas son raramente utilizadas. El sistema más importante, y más comúnmente extendido, es el de la producción de gas inerte en una planta autónoma de gas inerte, a bordo del barco. La producción en una planta de este tipo es factible en todo momento, es decir , al ser una planta totalmente autónoma del resto del equipamiento a bordo de un barco, siempre es posible ponerla en funcionamiento y comenzar la producción del gas inerte. En estas plantas se quema un combustible líquido, normalmente gas oil o fuel oil, de forma estequiométrica. El humo tiene un bajo contenido de oxígeno y es posteriormente purificado y tratado, para eliminarle los residuos sólidos que puede llevar consigo (ceniza, hollín, agua,...) Debe entenderse que la composición óptima del gas inerte producido por un generador de gas inerte a bordo de un barco, se alcanzará solamente cuando el generador esté operando en óptimas condiciones y con una alta producción. En la práctica, uno, normalmente, encuentra menos eficientes las

23

plantas de gas inerte de lo especificado, en tales casos, la calidad y composición del gas inerte producido puede diferir ampliamente de los límites especificados y su composición puede indicar: a) Mayor contenido de oxígeno. b) Mayor contenido de monóxido de carbono. c) Mucho mayor contenido de agua. d) Punto de rocío por encima de -15 ºC e) Graves contaminaciones producidas en las paredes de los tanques, en las líneas y demás equipamientos de la planta de gas con ceniza, hollín y agua. f) El agua y el oxígeno generan corrosión.

2.2.2 .- DESVENTAJAS DEL GENERADOR DE GAS INERTE.  Aparte de la que ya han sido mencionadas anteriormente para generadores de gas inerte trabajando en malas condiciones, existen otras desventajas que podrían alterar la calidad de las cargas, como mencionaremos a continuación: a.) El gas inerte contiene ciertos componentes que podrían resultar perjudiciales para ciertos gases licuados. Estos componentes podrían reaccionar químicamente y formar otros componentes que podrían ser considerados como contaminantes. b.) La mayoría de las plantas autónomas de gas inerte no están diseñadas para alcanzar las especificaciones de oxígeno corrientemente requeridas para la carga de ciertos gases licuados de origen químico.

c.) A temperaturas criogénicas el vapor del agua cristaliza, por lo que algunos instrumentos mecánicos, como por ejemplo, las bombas de carga, o los sprays de las líneas de condensado, podrían bloquearse o estropearse.

24

2.2.3 .- VENTAJAS DE UNA PLANTA DE GAS INERTE. a.) Puede suministrarse continuamente la cantidad necesaria de gas inerte en todo momento. b.) Ahorro de tiempo, ya que la operación de purga puede hacerse durante el viaje, y a menudo, al mismo tiempo que se realizan otras operaciones en los tanques de carga (como por ejemplo, calentamiento de tanques o eliminar los trazos de líquido). c.) Es muy barato, en comparación al nitrógeno puro, el metano u otro producto (como los vapores de la próxima carga), ya que solo requieren ser quemadas unas toneladas de gas oil o fuel oil. d.)

La mayoría de los tipos de combustibles derivados del

petróleo (fuel oil, diesel oil o gas oil) pueden ser usados como combustible para alimentar el quemador del generador de gas inerte. e.) Es posible producir aire caliente y seco, en vez de gas inerte, para ser usado en las operaciones de secado de tanques o venteo con aire.

2.2.4 .- CONCLUSIONES. La operación de purga por medio del gas inerte producido a bordo de los barcos gaseros es aceptable en ciertas circunstancias bien definidas. Todo depende de la calidad del gas inerte obtenido.

El gas inerte está particularmente recomendado para la desgasificación de espacios donde la calidad del gas inerte es de menor importancia. Sin embargo,

tras los últimos desarrollos realizados en la

25

materia, el resultado es un generador operacional de gas inerte en el que se encuentran todas las desventajas de los modelos más antiguos. Todavía se deben mantener grandes cuidados y precauciones cuando se van a llevar a cabo inspecciones a bordo de los gaseros que usen su propio generador de gas inerte. En mi opinión, realizar la operación de purga con el gas inerte producido por un generador a bordo de un buque gasero, antes de cargar un producto químico de gran pureza, debería ser desaconsejado, debido a las grandes desventajas de usar este método, ya mencionadas. Por la complejidad que entraña una planta de gas inerte, la estudiaremos más adelante, en un capítulo aparte.

2.3 NITRÓGENO. 2.3.1 .- INTRODUCCIÓN. El gas más usado para efectuar las operaciones de purga es el Nitrógeno. Este, en estado puro, es almacenado en tanques de tierra, en camiones cisterna especiales o en la cubierta de los barcos, dentro de unos contenedores apropiados. Mediante el uso de unos evaporadores, convertiremos el nitrógeno líquido en gaseoso a una temperatura apropiada y con una calidad específica. El gas de purga resultante consistiría, teóricamente, en un 100 % de nitrógeno puro. Este gas merece completamente el calificativo de Gas Inerte, debido a que es física y químicamente inerte y no causará ningún tipo de reacción con los componentes de la carga, ni causará ningún tipo de contaminación. Lo más importante es su pureza y su completa inertidad. Una desventaja que existe en el hecho de efectuar la operación de purga con nitrógeno, es la de que el barco, a menudo, depende de una planta externa de purga o limpieza para traer el nitrógeno en las condiciones requeridas. Esto provoca pérdidas de tiempo y dinero en comparación a cuando se usa una planta de gas inerte para la producción del gas de purga.

26

Como ya ha sido dicho anteriormente, algunos barcos están provistos con facilidades de almacenamiento de nitrógeno líquido, incluyéndose también la planta de evaporación necesaria. A menudo se pueden encontrar a bordo de los barcos grandes este tipo de plantas. En los barcos dedicados al transporte de gases, la cantidad de nitrógeno rara vez es suficiente para efectuar una operación de purga completa antes de realizar la operación de carga. En este caso los requisitos sobre el máximo contenido de oxígeno, que normalmente tienen que ser rebajados por debajo del límite de 0,3 % por volumen, son mucho más severos. Las plantas de gasificación o de evaporación tienen una capacidad conocida para suministrar nitrógeno a una presión

y temperatura

definidas. Estos tres valores: ritmo del flujo (F), presión (P) y temperatura (T) , son controlados y regulados a la salida de la planta. Los valores correctos de flujo, presión y temperatura durante la operación de purga dependen del método usado y será algo que veremos más adelante, cuando hablemos de los diferentes métodos de purga.

2.3.2 .-

DESVENTAJAS DEL USO DE NITRÓGENO. a).- La desventaja más importante de realizar la operación de

purga con nitrógeno es la del precio de coste, ya que el nitrógeno es caro. b).- Cada barco que deba ser purgado con nitrógeno puro depende de la disponibilidad de una planta de purga o de limpieza, con la pérdida de tiempo y los gastos suplementarios que supone el desplazamiento a donde ella se encuentre. c).- El nitrógeno es inodoro e incoloro, esto quiere decir que no puede ser detectado por los sentidos humanos. Esto podría ocasionar algunas situaciones peligrosas cuando se lleven a cabo inspecciones visuales.

27

d).- El comprimir el nitrógeno es muy dificultoso. En los barcos dedicados al transporte de gas, cuando se inicia un ciclo de refrigeración, la temperatura del gas comprimido aumenta, debiéndose al hecho de que los gases liberan calor al ser comprimidos, por lo que causarían posibles paradas

de

emergencia de los compresores.

2.3.3 .- VENTAJAS DEL NITRÓGENO. a).- La calidad y pureza del nitrógeno es muy alta. b).- La total inertidad de los espacios de carga, tuberías, del agua , de las cargas, etc. es de decisiva importancia. c).- En vista de la existencia de grandes capacidades almacenadas, y su continuo suministro de gas líquido mediante camiones o usando las líneas de tierra, el suministro de nitrógeno al barco está asegurado en todo momento. d).- El suministro de nitrógeno puede ser regulado de una forma muy flexible ( condiciones óptimas de presión, temperatura, flujo de materia prima). e).- Cuando el gas de nitrógeno es calentado hasta 80º - 90º C, se calientan también los espacios de carga y las tuberías. Esto es muy útil, ya que así se secan estos espacios, con la consiguiente eliminación de humedad.

2.3.4 .-

CONSECUENCIAS DE USAR EL NITRÓGENO A BAJAS

TEMPERATURAS. a).-

Los tanques de carga mojados o húmedos no serán

calentados y secados suficientemente. b).- Cuando más baja sea la temperatura, el volumen de gas de

28

nitrógeno se reduce proporcionalmente. Por tanto, la eficacia de este sistema también será menor (a menor volumen - menor desplazamiento). c).- La cantidad de nitrógeno usado se calcula normalmente a partir del volumen de líquido gastado. Desde el punto de vista del coste es, por consiguiente,

beneficioso el obtener la mayor cantidad posible de volumen

expandido de nitrógeno a partir de un volumen dado de gas líquido. d).- Cuanto más baja sea la temperatura, la densidad del gas será mayor. Esto, a menudo, es una gran desventaja cuando se usan ciertos procedimientos de purga ( método de desplazamiento ), ya que el contraste de densidades facilita que haya menos dilución entre los diferentes gases.

29

Tabla 5 .- Densidad del Nitrógeno bajo varias condiciones. Peso (kg) del nitrógeno presente en 1 m 3 de gas nitrógeno a varias temperaturas y presiones. TEMP. (º C)

0,90 Bars

0,95 Bars

1,00 Bars

1,05 Bars

1,10 Bars

1,15 Bars

1,20 Bars

1,25 Bars

1,30 Bars

1,35 Bars

0

1,111

1,173

1,234

1,297

1,358

1,420

1,481

1,543

1,604

1,667

1,729

1

1,107

1,169

1,230

1,292

1,353

1,415

1,476

1,538

1,599

1,661

1,722

2

1,103

1,165

1,225

1,287

1,348

1,410

1,470

1,532

1,593

1,655

1,716

3

1,099

1,161

1,221

1,283

1,343

1,405

1,465

1,527

1,587

1,649

1,710

4

1,095

1,156

1,217

1,278

1,338

1,399

1,460

1,521

1,581

1,643

1,704

5

1,091

1,152

1,212

1,273

1,333

1,394

1,454

1,515

1,575

1,637

1,698

6

1,087

1,148

1,208

1,269

1,328

1,389

1,449

1,510

1,570

1,631

1,691

7

1,083

1,144

1,203

1,264

1,323

1,384

1,444

1,504

1,564

1,625

1,685

8

1,079

1,139

1,199

1,259

1,319

1,379

1,438

1,499

1,558

1,619

1,679

9

1,075

1,135

1,194

1,255

1,314

1,374

1,433

1,493

1,552

1,613

1,673

10

1,072

1,132

1,190

1,251

1,310

1,370

1,429

1,488

1,547

1,608

1,668

11

1,068

1,128

1,186

1,246

1,305

1,365

1,424

1,483

1,542

1,602

1,662

12

1,064

1,124

1,182

1,242

1,300

1,360

1,419

1,478

1,536

1,596

1,656

13

1,061

1,120

1,178

1,238

1,296

1,356

1,414

1,473

1,531

1,591

1,651

14

1,057

1,116

1,174

1,234

1,292

1,351

1,409

1,468

1,526

1,586

1,645

15

1,053

1,112

1,170

1,229

1,287

1,346

1,404

1,463

1,521

1,580

1,639

16

1,050

1,108

1,167

1,225

1,283

1,342

1,399

1,458

1,516

1,575

1,634

17

1,046

1,104

1,162

1,221

1,278

1,337

1,394

1,453

1,510

1,569

1,628

18

1,042

1,100

1,158

1,216

1,274

1,332

1,389

1,448

1,505

1,563

1,622

19

1,039

1,097

1,154

1,212

1,270

1,328

1,385

1,443

1,500

1,558

1,617

20

1,035

1,093

1,150

1,208

1,265

1,323

1,380

1,438

1,495

1,553

1,611

21

1,032

1,090

1,147

1,204

1,261

1,319

1,375

1,433

1,490

1,548

1,606

22

1,028

1,086

1,142

1,200

1,256

1,314

1,370

1,429

1,485

1,543

1,600

23

1,025

1,082

1,139

1,196

1,252

1,310

1,366

1,424

1,480

1,538

1,595

24

1,022

1,079

1,135

1,192

1,248

1,306

1,362

1,419

1,475

1,533

1,590

25

1,018

1,075

1,131

1,188

1,244

1,301

1,357

1,414

1,470

1,527

1,584

26

1.015

1,072

1,127

1,184

1,240

1,297

1,353

1,409

1,465

1,522

1,579

27

1,011

1,068

1,123

1,180

1,236

1,292

1,348

1,404

1,460

1,517

1,573

28

1,008

1,064

1,120

1,176

1,232

1,288

1,344

1,400

1,455

1,512

1,568

29

1,004

1,060

1,116

1,172

1,227

1,283

1,338

1,395

1,450

1,506

1,563

30

1,001

1,057

1,112

1,168

1,223

1,279

1,334

1,390

1,445

1,501

1,558

2.3.5 .-

1,40 Bars

PRODUCCIÓN DE NITRÓGENO POR ABSORCIÓN DEL 30

OXÍGENO DEL AIRE Este sistema, llamado de absorción física o separación (“Pressure Swing Absorption” - psa) se basa en la eliminación del oxígeno del aire en un sistema doble de filtros que están llenos de un carbono molecular absorbente, actuando como un tamiz molecular que absorbe el oxígeno, dejando pasar el nitrógeno para ser almacenado posteriormente en un tanque, desde donde puede ser enviado a los tanques de carga. Uno de los filtros está en regeneración en un sistema secuencial operado por válvulas, que va venteando el desecho rico en oxígeno, mientras el otro está en servicio, y se van alternando en la producción del Nitrógeno, de acuerdo con un ciclo prefijado con antelación.

Salida del Nitrógeno Almacén de N2

Filtros de carbono molecular

entrada de aire salida de oxígeno

Figura 4.- Generador de Nitrógeno por absorción. El Nitrógeno producido por este método es de una gran pureza, con un contenido máximo de oxígeno, de en torno a 4 partes por millón (ppm).

31

(Ver la Tabla 3 .- Composición de los gases de purga. Existe un sistema moderno más desarrollo de este tipo de producción de gas inerte (nitrógeno) de alta calidad, por medio de un proceso de separación por membranas, en el cual, el aire pasa a través de unas membranas de fibra vacías. Los diferentes gases tienen distintos grados de penetración a través de la membrana: el agua y el dióxido de carbono penetran rápidamente, el oxígeno de forma intermedia, y el nitrógeno muy despacio. Por tanto, el nitrógeno se irá acumulando en la parte presurizada de la membrana y puede ser extraído y almacenado de manera similar al efectuado en el proceso de absorción.

2.3.6 .-

PRODUCCIÓN DE VAPORES DE NITRÓGENO POR

VAPORIZACIÓN DE NITRÓGENO LIQUIDO. Cuando, debido al producto que vaya a ser cargado, haya que inertizar los tanques con nitrógeno puro, normalmente procedente de depósitos de almacenamiento de tierra, éste deberá ser calentado y vaporizado en un vaporizador diseñado con ese propósito. Un vaporizador consiste , en esencia, en un intercambiador de calor que utiliza vapor de agua, o simplemente agua de mar, como elemento calefactor. Los podemos encontrar de dos tipos: 1.- El vapor de agua entra por la parte alta del vaporizador, circula por un haz tubular, saliendo por la parte baja.

Parte del vapor se

condensará, siendo arrastradas las partículas de agua por el flujo del vapor de agua, aunque también se dispondrá de una válvula de drenaje en la parte más baja del vaporizador. El nitrógeno líquido entrará en el vaporizador a través de una válvula controlada automáticamente por un flotador de nivel. El vapor de nitrógeno, así obtenido será recogido de la parte superior de la carcasa del vaporizador al abrirse una válvula automática de control de presión.

32

2.- Este tipo más común de vaporizador, hace que circule el nitrógeno líquido por el haz tubular donde al intercambiar calor con el vapor de agua se vaporiza, siendo recogido de la parte superior el vapor de nitrógeno.

Salida de vapor de Nitrógeno

Purga

Venteo

Drenaje

Entrada de Nitrógeno

Figura 5.- Vaporizador de nitrógeno. El vapor de agua entra en la carcasa del vaporizador por la parte inferior siendo venteado por la parte superior. Existe una línea de drenaje, en la parte inferior de ésta para recoger el agua condensada por el efecto del intercambio de calor. En el siguiente gráfico vemos un tipo común de vaporizador que usa vapor de agua como calefactor.

33

2.4 .- METANO. 2.4.1 .- INTRODUCCION. El metano, en comparación con el gas inerte, es mucho más “inerte”, pero no es apropiado para ser usado con propósitos de desgasificación debido a sus altas características de explosividad y combustión. Deberemos hacer una clara distinción entre los diferentes grados de vapores de metano que podemos encontrar: - Gas combustible - Gas Natural Licuado - Metano de baja pureza - Metano de alta pureza Es evidente que la peor calidad de gas metano se obtiene del gas combustible, procesado en la plantas de producción de tierra y normalmente quemado en las antorchas. El gas natural licuado, una vez gasificado, también puede ser usado como gas de purga. Sin embargo, la concentración de metano normalmente varía entre el 80 % y el 95 %, dependiendo del origen. Los otros componentes son el propano, butano, pentanos, etc. Un tipo diferente de gas metano es el gas natural doméstico proveniente de Slochteren en Holanda. Aquí el gas consiste principalmente de nitrógeno e hidrógeno. La siguiente composición es la que se obtiene normalmente: - Metano, % por volumen ..................... 92,99 % - Hidrógeno, % por volumen ................. - Carbonados, % por volumen ................

34

7,00 % 0,01 %

2.4.2 .- VENTAJAS DE LA UTILIZACION DEL METANO. - Cada uno de los vapores de metano arriba mencionados son, en términos generales, baratos y fácilmente disponibles. - Debido a la muy baja temperatura a la que se mantiene el metano es prácticamente imposible que exista agua diluida en él, por lo que es muy efectivo al ser usado en operaciones de purga ya que proporciona una deshumidificación total de los tanques de carga y líneas del barco, siendo el punto de rocío muy bajo. - El metano es un producto limpio, por tanto no se corre el peligro de ensuciar los tanques de carga con ningún tipo de cenizas u hollín como ocurriría con el gas inerte, evitándose así la posibilidad de contaminación de la siguiente carga por reacciones químicas de algún elemento indeseado.

2.4.3 .- DESVENTAJAS DEL USO DEL METANO. - Los impredecibles cambios de calidad del gas combustible limitan su uso para la limpieza de los tanques de carga. - En la mayoría de los vapores del metano se encuentran otros componentes, como el propano, butano, pentanos, etc... que podrían provocar ciertas contaminaciones al entrar en contacto con la próxima carga, ya que, aunque al metano se le pueda considerar como un gas muy inerte, a éstos otros no. - La mayor desventaja de usar metano para las operaciones de purga, es su alto valor de explosividad, lo que lo hace inviable en la mayoría de las ocasiones.

35

2.5 .- VAPORES DE CARGA. También pueden ser usados como gases de purga el anhídrido de amoniaco, el propano, butano, butadieno, etileno, propileno, etc. Después de que se haya realizado una operación de purga convencional con vapores de gas inerte o con nitrógeno, se puede usar cualquier vapor de la carga que se vaya a cargar. Existen varias desventajas al usar este método, por ejemplo, el coste de la operación podría llegar a ser considerable cuando los vapores usados tengan que ser quemados en la llama o simplemente lanzados a la atmósfera. Estos vapores podría ser que produjesen algún tipo de reacción química con algún otro producto, por lo que la decisión de realizar la operación de purga con vapores de carga debe ser cuidadosamente evaluada. El siguiente ejemplo puede ser ilustrativo

ofreciéndonos una

clara imagen del peligro arriba indicado: Un buque acaba de finalizar la descarga de butano. En consecuencia, los tanques de carga se supone que están sin ningún trazo de líquido y contienen vapores de butano a 10 º C. El siguiente producto que va ser cargado será Butadieno (C4H6) y por esta razón, los tanques de carga del barco deben ser purgados mediante vapores de nitrógeno hasta que el contenido de butano sea menor del 5 % del volumen. El inspector que está conduciendo las operaciones de purga decide presurizar los tanques de carga cada vez hasta 2 Bares de sobrepresión. Teóricamente, esta presurización debería ser realizada tres veces para alcanzar las especificaciones requeridas. - 1ª Presurización : 100 % de vapores de Butano x 1/3 = 33 % de Butano - 2ª Presurización : 33 % de vapores de Butano x 1/3 = 11 % de Butano - 3ª Presurización : 11 % de vapores de Butano x 1/3 = 4 % de Butano

36

La operación, así vista en teoría, parece muy simple, pero en la práctica ocurría lo siguiente: Los vapores de butano a 10 º C deberían tener una presión relativa de 0,5 Bares, por lo que la presurización hasta 2 Bares nos proporcionaría una reducción de volumen de los vapores de butano de 1/4. Cierta cantidad de los vapores de butano se diluirán al ser presurizados, pero alguna cantidad de éstos se condensarán. El butano líquido permanecerá en el fondo de los tanques de carga hasta que se evapore nuevamente, por lo que la concentración del butano será mucho mayor de la prevista en la teoría, haciéndose necesarias más presurizaciones e incrementándose considerablemente la cantidad de butano usado para efectuar la operación de purga y el tiempo necesario para realizarla.

2.6 .-

CONCLUSIONES GENERALES SOBRE LOS

MEDIOS DE PURGA.  Adicionalmente a todo lo anteriormente dicho sobre los diferentes gases de purga que pueden ser usados a bordo de los barcos gaseros, debe hacerse notar que existen muchos lugares en los que las facilidades que se ofrecen al buque para realizar las operaciones de purga con vapores de nitrógeno o metano son muy pobres o incluso nulas. Otros métodos utilizables en tales situaciones son : a.-

Purgar los tanques de carga y elementos asociados por

37

medio de gas inerte proveniente de una planta autónoma de gas inerte, pero esto causaría demoras innecesarias. b.- Purgar con vapores de la siguiente carga a recibir a bordo. Estos vapores pueden ser calentados y usados como medio de purga de la misma manera que se efectuaría con el nitrógeno, el gas inerte o el metano. Algunas veces viene especificado en el Contrato de Fletamento que los tanques de carga deberían estar bajo la misma atmósfera que la del nuevo producto que se va a cargar. Por ejemplo: el contenido de amoniaco debe ser como mínimo del 99 % del volumen. c.- Ante la eventualidad de una inmediata operación de purga con vapores de la siguiente carga, también podríamos proceder de la siguiente manera : - Purgar los vapores remanentes por medio de gas inerte hasta que se alcance la concentración del Límite Bajo de Explosividad (LEL). - Ventilar los tanques de carga con el aire suministrado por los compresores del barco, por turbosoplantes instaladas a bordo propias para este cometido, por los compresores de carga, o mediante ventiladores. - Purgar mediante gas inerte hasta que el contenido de oxígeno se reduzca por debajo del 10 % del volumen (máximo contenido de oxígeno permitido). - Purgar los tanques de carga y elementos asociados (líneas, calentadores, compresores, condensadores,...) por medio de los vapores de la próxima carga hasta que sean alcanzadas las especificaciones que hayan sido requeridas.

Como ya ha sido establecido, algunos gases de purga pueden

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ser usados para ciertas aplicaciones y ser, incluso, recomendados, mientras que en otras ocasiones está desaconsejada su utilización. Unas conclusiones sobre estos aspectos de los gases de purga son las que se enumeran a continuación : 1.- Para desgasificar los tanques de carga o espacios especiales del barco (por ejemplo, los Void Spaces o espacios vacíos) por debajo del Limite inferior de Explosividad (LEL), el gas inerte producido a bordo mediante una planta autónoma de gas inerte, es el medio de purga más recomendado. 2.- Para cargas que requieran unas especificaciones de calidad menos restrictivas, tales como el LPG, butano, propano o mezclas de ambos, puede usarse una planta de gas inerte funcionando en buenas condiciones. 3.- Para cargas de gases licuados de alta calidad, la mayoría de los tipos más comunes de generadores de gas inerte no son recomendables. A bordo de los buques, regularmente nos encontramos con plantas de gas inerte que trabajan ineficazmente o pobremente, e incluso con unos tripulantes pobremente preparados para su manejo y óptimo aprovechamiento. Los riesgos que hay que tomar son a menudo demasiado altos y en tales casos es preferible usar para efectuar las operaciones de purga nitrógeno puro. 4.- Otros gases de purga, tales como el metano, también son utilizables, pero tan solo para algunos tipos de cargas bien definidas y solamente utilizables en cierto tipo de instalaciones. Sería preferible contar con el consentimiento de los cargadores y/o receptores de la carga para usar esta clase de gases de purga. 5.- Si el coste de la operación es de menor importancia, se podrían usar los vapores de la próxima carga como medio de purga. La mayoría de las instalaciones de tierra están equipadas con unidades de recuperación donde las mezclas de los vapores provenientes de la línea de retorno de vapores del barco son recondensadas y tratadas para minimizar las pérdidas de carga. En este caso, el usar vapores de la próxima carga para efectuar la operación de purga

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resulta muy económico y por tanto, resulta recomendable 6.- El nitrógeno es el medio de purga ideal para la mayoría de las aplicaciones.

Las pocas desventajas de este gas de purga son mínimas en

contraposición a la alta pureza, la total inertidad y la seguridad de que no se puede ocasionar ningún tipo de contaminación. El único inconveniente, es el de su alto precio por lo tanto debería ser siempre usado tan económicamente como fuera posible.

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CAPITULO III

EL GENERADOR DE GAS INERTE DE COMBUSTION ESTEQUIOMETRICA. 3.1 .- INTRODUCCION. Existen muchos tipos de generadores autónomos de gas inerte. El generador de gas inerte fabricado por “Smit Ovens Nymegen - The Nederlands” consiste en tres estructuras principales: a). La unidad de producción de gas inerte. b). La unidad de enfriamiento y lavado del gas inerte. c). La unidad de tratamiento final del gas inerte.  Además de estas tres unidades también forman parte de todo el conjunto: los componentes eléctricos, las bombas de agua, los compresores de aire y los diferentes sistemas de control y seguridad. En la Figura 6, viene un esquema general de funcionamiento del generador de gas inerte.

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F

8

G

9

D 5

C 1

B

3 4

M

6

E A

12 2

10

10

M

M

M

M

K

7 I

L M

7 11 J H

Figura 6.- Diagrama general de un Generador de Gas Inerte

42

N

RELACIÓN DE LOS CÓDIGOS DE LA FIGURA 6.-

 A ........ Entrada de aire B ........ Entrada de combustible C ........ Retorno de combustible D ........ Entrada de aire de instrumentos E ........ Entrada de vapor de agua F ........ Entrada de agua de refrigeración G ....... Salida de purga de Gas Inerte H ....... Salida de purga del aire de regeneración I

....... Entrada del aire de regeneración

J ........ Salida de agua de refrigeración K ....... Salida de aire L .......

Salida de agua de refrigeración y condensado

N ....... Salida del Gas Inerte a los tanques

1 ....... Bomba de combustible 2 ....... Soplante 3 ....... Quemador y quemador de encendido con detector de llama 4 ....... Cámara de combustión 5 ....... Torre de lavado y enfriado 6 ....... Enfriador de freón 7 ....... Compresor de freón y condensador 8 ....... Controlador de presión 9 ....... Analizador de Oxígeno 10 ...... Secador por absorción 11 ...... Sello de agua 12 ...... Dehumidificador

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En rasgos generales,

el funcionamiento principal de un

generador o planta de gas inerte es como sigue: - En la unidad de producción de gas inerte tiene lugar una combustión estequiométrica. Se mezclan en ciertas proporciones el aire (A) y el material de combustión (B), y la combustión tiene lugar en el quemador (4) donde se originan unas temperaturas muy altas. Es evidente que, tanto el suministro cuidadoso de la proporción correcta de aire (1) y combustible (2), como el tener una fuente de ignición propia (3), son esenciales para obtener un gas inerte de buena calidad, es decir, con la cantidad de oxígeno correcta y libre de cenizas y hollín. - El gas inerte obtenido es enfriado y lavado dentro de una unidad de enfriamiento y lavado (5). Las partículas sólidas y las impurezas, como el dióxido de azufre y los óxidos nitrosos son filtrados. - Posteriormente se produce otro enfriamiento del gas inerte, por medio de un sistema de refrigeración de freón 22 (6-7). - El gas frío es conducido a un separador (12) y posteriormente secado (10) quedando listo para el consumo (H). El propósito principal de esta unidad de tratamiento final o unidad de acondicionamiento es el de obtener un gas inerte con un punto de rocío lo más bajo posible. Esta unidad de acondicionamiento se basa en dos etapas: - Etapa 1. : Comprimir el gas, seguido de un enfriamiento indirecto hasta alcanzar la temperatura ambiente y se obtiene la expansión final. El punto de rocío obtenido depende de la variación de la presión y de la temperatura de enfriamiento obtenida. - Etapa 2. : Secado en una unidad de absorción con unos productos absorbentes como el silicagel o el aluminagel.

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- Además de la unidad de absorción de humedad, se puede también instalar unas unidades especiales de absorción para eliminar el dióxido de carbono, donde el contenido final puede ser reducido hasta 500 ppm ó incluso menos.

3.2 .- UNIDAD DE PRODUCCION DE GAS INERTE. En la unidad de producción de gas inerte es realmente donde se produce el gas inerte, que una vez depurado, limpiado y secado alcanzará la calidad suficiente para ser conducido hasta los tanques de carga para realizarse la operación de purga. El elemento principal de esta unidad es, por supuesto, la Cámara de Combustión, que es a donde son conducidos todos los elementos necesarios para que ésta se produzca, tales como, el combustible a ser usado, el aire necesario para que se produzca la combustión, agua de mar para ser usado como refrigeración, y para completar el Triángulo del Fuego, una fuente de ignición que serían los quemadores principal y de encendido.

3.2.1 .- CÁMARA DE COMBUSTIÓN. Se denomina así al recinto cerrado en el que tiene lugar la combustión de la mezcla de aire y combustible. En ella, dependiendo del diseño, bien sea en posición vertical u horizontal, van montados los quemadores principal y auxiliar o de encendido. Rodeando la cámara de combustión hay una chaqueta de agua dulce de refrigeración, diseñada de forma que el agua circule alrededor de la pared de la cámara de combustión en forma de espiral para optimizar la refrigeración, a fin de disipar el calor producido por la combustión.

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Entrada de aire de instrumentos

F1 Entrada de combustible

Control de aire

Venteo a la atmósfera Control de FO

Quemador principal PC

Quemador de encendido

Salida del Gas Inerte

Cámara de combustión Turbo - soplantes

Analizador de oxígeno

Torre de lavado

Entrada de agua salada

Drenaje de agua salada

Figura 7: Diagrama de la unidad de producción de Gas inerte

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3.2.2 .- SUMINISTRO DE AIRE DE COMBUSTIÓN. El suministro de aire para la combustión se realiza por medio de una soplante (Blower) o compresor rotativo, que aspira un volumen constante de aire para enviarlo a presión al quemador principal. A fin de poder obtener una presión de pulverización correcta y, así mismo, para mantener el porcentaje de oxígeno en el gas inerte generado dentro de los límites deseados, se encuentra instalado en el circuito de descarga de la soplante un sistema de regulación por medio de válvulas manuales. La soplante está protegida contra una demasiado alta contrapresión por medio de un presostato de alta presión, el cual , al ser activado, provocará una parada de emergencia del generador de gas inerte. La soplante se utiliza también frecuentemente, para el suministro de aire seco a los tanques de carga o espacios de bodega con la instalación del Gas Inerte.

3.2.3 .- ALIMENTADOR DE COMBUSTIBLE. El combustible, suministrado desde un tanque destinado a este uso, es aspirado por una bomba que lo envía a presión constante al quemador, pasándolo previamente por una estación de filtrado. La regulación de la presión se realiza por medio de una válvula de retorno, incorporada a la bomba, que sirve al mismo tiempo para derivar todo el flujo de combustible durante el período de purga-barrido en el momento del arranque. El combustible llega a los rociadores de combustible del quemador principal pasando por dos electroválvulas (solenoid valves) gobernadas por un programador que se haya en el panel de control del generador, y por dos

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válvulas manuales usadas, una para el ajuste basto, y la otra para el ajuste fino de la presión del suministro de combustible. Con estas válvulas manuales también se puede ajustar el contenido de oxígeno del gas inerte producido.

3.2.4 .- QUEMADOR DE ENCENDIDO (PILOT BURNER). Tiene como objeto iniciar la combustión para lo que utiliza la chispa producida en el extremo de un electrodo. La tobera del quemador de encendido es alimentada por combustible suministrado por la bomba de combustible, mientras que el aire para la atomización y combustión procede del sistema de aire de instrumentación. Una vez establecida la llama, ésta es percibida por un sistema detector U.V. en conjunción con en relee guarda llamas, que envía la información al equipo de control.

3.2.5 .- QUEMADOR PRINCIPAL (MAIN BURNER). Una vez establecida la llama en el quemador de encendido, el equipo de control permite el paso de combustible al quemador principal y se inicia en éste la combustión. La llama se controla con ayuda del circuito de detección (detector de llama U.V.) y monitorización (relee detector de llama) que, en caso de fallo de encendido o de fallo de la llama durante el funcionamiento normal del sistema, comunica la información a la unidad central de control, la cual ordena el cese del aporte de combustible al quemador. La atomización del combustible se realiza en dos etapas. Primeramente, debida a la propia tobera y, luego, el combustible se encuentra sujeto a la acción tangencial del aire de combustión que llega al quemador por las ranuras de un anillo que lo rodea por su parte superior, el cual, sumado al flujo de impulso axial orientado del líquido, resulta en una dispersión ultrafina del combustible. La atomización óptima del combustible se alcanzará si la diferencia de presión sobre las ranuras del anillo es aproximadamente de 0,15 a 0,2 Bares;

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ésto es, la diferencia entre la presión de combustión y la presión dentro de la cámara de combustión. Cuanto más baja sea la presión de atomización, peor será la calidad de la combustión y se formará mayor cantidad de hollín y cenizas.

3.3 .- ENFRIADO Y SECADO DEL GAS INERTE.

3.3.1 .- TORRE DE LAVADO Y ENFRIAMIENTO (SCRUBBER). El gas generado en la cámara de combustión, abandona ésta a una temperatura elevada y es enviado a la torre de enfriamiento y lavado (scrubber) en la que, por medio del agua de mar que sale a alta presión por unas toberas dispuestas a tal efecto, es enfriado hasta una temperatura ligeramente superior a la de entrada del agua salada. En la misma torre tiene lugar el lavado de los gases y la eliminación de los óxidos de azufre e impurezas (ceniza y hollín) contenidas en el gas inerte generado en la cámara de combustión al ser quemado el combustible (fuel oil o gas oil), ya que éste siempre contiene cierta proporción de azufre. La torre de lavado puede también ser usada para disolver el amoniaco cuando se está purgando. En la torre de lavado el gas inerte se desplaza en sentido ascendente contra el flujo descendente del agua de mar. Para que exista un máximo contacto entre el agua suministrada a través de unos tubos rociadores situados en la parte alta de la torre de lavado, y el flujo de gas inerte que discurre en la dirección contraria, se dispondrá de varias unidades de uno ó más de los siguientes dispositivos:

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- toberas de spray (atomizadores). - bandejas de piedras deshechas (carbón) o virutas de plástico - planchas de choque perforadas - toberas venturi y ranuras En la torre de lavado del generador de Smit Ovens podemos encontrar: a). En la parte baja donde entra el gas inerte a altas temperaturas, una capa de anillos de capa de acero inoxidable; b). En la parte más alta, unos sillares de cerámica Un deshumidificador situado en la parte más alta de la torre de lavado previene que la humedad del agua se vea transportada conjuntamente con el gas inerte. La humedad es condensada y resuministrada en forma de gotas de agua, las cuales son llevadas afuera a través del sello de agua. El agua de mar es suministrada a los tubos rociadores de la torre de lavado y a la chaqueta de enfriamiento de la cámara de combustión a través de unos orificios, los cuales distribuyen el agua de enfriamiento en las proporciones correctas. El agua de mar que ha sido usada, tanto en la torre de lavado, como en la chaqueta de enfriamiento fluyen hacia un tanque de descarga. El suministro de agua de mar está salvaguardado por alarmas de alta y baja presión. El suficiente enfriamiento de las paredes de la cámara de combustión está salvaguardado a su vez por una alarma de alta temperatura a la salida del agua de mar de la chaqueta de la cámara de combustión. Y, finalmente, el suficiente enfriamiento del gas inerte está también salvaguardado mediante una alarma de alta temperatura que se encuentra en la línea de gas inerte a la salida de la torre de lavado. El diseño de los diferentes tipos de torres de lavado varía grandemente dependiendo de los diferentes fabricantes.

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Dehumidificador Quemador Salida del Gas Inerte

Entrada de agua de refrigeración

Sello de agua

Salida de agua de refrigeración

Figura 8.- Diagrama de una Torre de Lavado. Tipo Smit Ovens.

3.3.2 .- CONSIDERACIONES DE DISEÑO DE LA TORRE DE LAVADO  Algunas consideraciones de diseño de las torres de lavado y enfriado son las siguientes: - La torre de lavado debe ser de un diseño en relación al tipo de barco, carga y equipo de control de la combustión de la fuente de suministro de gas inerte, y ser capaz de realizar su función con la cantidad de gas inerte requerida por la regulación 62 a la presión diferencial de diseño del sistema. ( Regla 62 de la Convención SOLAS 1970 : “El sistema debe ser capaz de suministrar gas inerte a un ritmo de por lo menos el 125 por ciento de la máxima capacidad de descarga de las bombas de carga.”)

51

- El desempeño de la torre de lavado trabajando al máximo flujo de gas inerte debe ser tal, que sea capaz de eliminar al menos el 90 por ciento del dióxido de azufre y de eliminar los residuos sólidos (ceniza y hollín) de forma efectiva. - Las partes internas de la torre de lavado deben estar construidas de materiales resistentes a la corrosión, debido al elevado efecto corrosivo del gas inerte. Alternativamente, las partes internas podrían estar revestidas con goma, resina de fibra de vidrio u otro material equivalente, en cuyo caso podría ser necesario que los gases de combustión fueran enfriados antes de ser introducidos dentro de la sección revestida de la torre de lavado. - La carcasa de la torre de lavado debe estar provista de unas adecuadas aberturas con ventanas de vidrio que faciliten la visión, con el objetivo de que sea posible efectuar inspecciones, limpiezas, o, simplemente, para facilitar la observación del correcto estado de la misma. Las ventanillas de vidrio deben estar reforzadas para ser capaces de resistir impactos y, ser resistentes al calor. Esto podría conseguirse por medio de un doble acristalamiento. - El diseño de la torre de lavado debe ser tal que bajo condiciones normales de asiento y escora, su eficacia no caiga por debajo de más del 3 por ciento, ni que el aumento de la temperatura a la salida del gas inerte exceda más de 3 ºC la temperatura de salida de diseño. - La localización de la torre de lavado por encima de la línea del nivel del agua de mar debe ser tal, que el drenaje del agua recogida no se vea impedido cuando el barco se encuentre en la condición de máxima carga.

3.3.3 .- PRECAUCIONES QUE DEBEN SER TOMADAS AL USAR LA

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TORRE DE LAVADO Cuando se está usando la torre de lavado se deben observar las siguientes precauciones: - Se debe suministrar el agua de mar a la torre de lavado antes de empezar el flujo de gas inerte, para prevenir el sobrecalentamiento o el daño de las capas anticorrosivas internas. Si se está usando la torre de lavado para disolver amoníaco, el flujo de los vapores de éste, debe ser abierto muy despacio para prevenir mezclas violentas o la formación de vacío. - El flujo de agua debe ser controlado dentro de los límites de diseño; un flujo excesivo causaría una inundación y su transporte por la línea podría originar la formación de hidratos o hielo en las partes del sistema que trabajan a baja temperatura. - Deben ajustarse enfriadores asociados para producir vapores con el punto de rocío requerido; estos enfriadores se sobrecargarán debido a la gran cantidad de agua conducida. - Las bandejas de deshechos de piedras deben ser mantenidas limpias y deben ser chequeadas para desalojar los aros que podrían estar bloqueados. - Los deshechos de las piedras deben ser quitados y reinstalados o reemplazados periódicamente,

para prevenir que se compacten o que se

pulvericen, especialmente, si se usa carbón u otro material similar. -

Los

componentes

internos

deben

ser

inspeccionados

regularmente para chequear la corrosión y la seguridad de su fijación. - La suciedad y el atascamiento de los componentes en la trayectoria del flujo causarán una caída alta de la presión a lo largo de la unidad.

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3.3.4 .- FUNCIÓN DE LAS SOPLANTES DE GAS INERTE. (BLOWERS) Las soplantes se usan para mandar a los tanques de carga el gas inerte ya lavado en la torre de lavado. La Regla 62.3.1 de la Convención SOLAS exige que se tenga al menos dos soplantes que sean, entre las dos, capaces de suministrar a los tanques de carga, gas inerte a un ritmo de al menos el 125 % de la máxima capacidad de ritmo de descarga del barco expresado en volumen. En la práctica, las instalaciones varían desde las que tienen una soplante grande y otra pequeña, cuyas capacidades combinadas cumplen con la Regla 62, hasta a aquellas en las que cada soplante puede cumplir con este requisito. La ventaja que tienen las del primer tipo es la de que, a veces, es conveniente usar una soplante de poca capacidad cuando se está topeando la presión del gas inerte en los tanques de carga cuando se está en la mar; pero la ventaja que asiste a las del segundo tipo, es la de que si una de las soplantes se estropea, la otra sóla es capaz de mantener una presión de gas positiva en los tanques de carga sin extender la duración de la descarga del barco.

3.3.5 .- CONSIDERACIONES DE DISEÑO DE LAS SOPLANTES  Algunas consideraciones de diseño para las soplantes son: - La carcasa de la soplante debe estar construida de un material resistente a la corrosión o, alternativamente, de acero suave; pero, entonces, sus superficies internas deben estar recubiertas de alguna aleación resistente o con goma o resina de fibra de vidrio u otro material equivalente para protegerla del efecto corrosivo del gas inerte. - Los impelers deben estar construidos en un material resistente a

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la corrosión. Los impelers de bronce aluminio deben ser relevados de tensión después de soldados. Todos los impelers serán testeados con una sobrevelocidad del 20% por encima de la velocidad de giro de diseño del motor eléctrico, o del 10% sobre la velocidad a la que la turbina operase, cualquiera que sea la aplicable. - La carcasa debe estar provista de suficientes drenajes, ajustados con sellos de agua adecuados, para prevenir cualquier daño que podría ocasionar la acumulación de agua. Los drenajes deben estar de acuerdo con lo previsto en la Regla 3.15.4; o sea que, los sellos de agua deben estar colocados dos metros por debajo del equipo a ser drenado para drenar el punto más bajo de la curva. - Deben proveerse medios, como por ejemplo limpieza de agua dulce, para eliminar la concentración de depósitos que podrían causar vibraciones durante la operación de la soplante. - La carcasa debe estar adecuadamente reforzada para prevenir las vibraciones y, debe estar diseñada y colocada de tal forma, que se facilite la extracción del rotor sin provocar ninguna molestia a las otras partes de las conexiones de entrada y salida del gas inerte. - Deben proveerse suficiente aberturas en la carcasa para facilitar las inspecciones. - Donde la soplante conste de dos diferentes ejes para el motor y la soplante en sí, debe estar provista de un acoplamiento flexible entre los dos ejes. - Las características de presión y volumen de la soplante deben ser equiparables a los máximos requisitos del sistema. Las características deben ser tales, que en el caso de la descarga de cualquier combinación de los tanques de carga al máximo ritmo de descarga, se mantenga una presión mínima de 200 mm de H2O en cualquier tanque de carga en previsión de pérdidas de presión

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debido a: . La torre de lavado y deshumidificador . Las tuberías que conducen el gas caliente a la torre de lavado . Las tuberías de distribución después de la torre de lavado . El sello de agua de cubierta . La longitud y diámetro del sistema de distribución del gas inerte - Cuando ambas soplantes no son de la misma capacidad, las características de presión y volumen, y las tuberías de entrada y salida deben estar equiparadas de tal forma que si ambas soplantes pueden trabajar en paralelo, sean capaces de desarrollar los rendimientos para las que están diseñadas. - Si el motor principal es un motor eléctrico, entonces, éste será de la suficiente potencia como para que no se pueda producir una sobrecarga bajo cualquier condición de trabajo de la soplante. La potencia de sobrecarga requerida estará basada en las condiciones de entrada de la soplante ( -5 ºC a -400 mm de H2O) y en las de salida ( 0 ºC a presión atmosférica). Se proveerá de las disposiciones que fueran necesarias para mantener todos los recovecos de la soplante en unas condiciones de sequedad absoluta, durante el tiempo en que ésta permaneciese inoperativo.

3.3.6 .- DESHUMIDIFICADOR (DEMISTER). La función principal del deshumidificador es la de prevenir que la humedad de agua, que absorbe el gas inerte a su paso por la torre de lavado, pueda ser llevada con éste a zonas en las que podría originar graves problemas. Los hay de muchos tipos; unas veces situados en la parte superior de la torre de lavado, y otras fuera de ella en la línea por la que circula el gas inerte a la salida de ésta.

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Como ejemplo de un tipo de deshumidificador, nombraremos el Secador ciclónico.

Entrada de Gas Inerte

Salida de Gas Inerte

Drenaje del agua

Figura 9.- Secador ciclónico. En este tipo de secador/separador, se aprovecha de la velocidad de rotación que se imprime al gas para producir la separación efectiva del agua transportada, que se va depositando en el fondo del separador, de donde sale por el circuito de drenaje.

3.3.7 .- INSTALACIONES DE SECADO POR ABSORCIÓN Y DE FREON. El gas inerte, que sale de la torre de lavado y del separador de partículas, tiene aún un grado de humedad suficiente como para que constituya un alto riesgo su introducción en los tanques de carga, a temperaturas inferiores a los cero grados centígrados, por el peligro de bloqueo de bombas y válvulas que el

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agua que contiene, al congelarse , puede comportar. Para evitar todos estos inconvenientes, se dota a las plantas de Gas Inerte, de instalaciones de secado que pueden ser de freón o, por absorción, existiendo instalaciones que disponen de las dos, trabajando en serie.

3.3.8 .- SECADOR / ENFRIADOR DE FREON (R-22). En vista de que el volumen y la presión del gas continúa siendo la misma que la que tenía a la salida de la torre de lavado y enfriamiento, la cantidad máxima de agua que el gas puede contener depende solamente,

de la

temperatura a que se encuentre el gas inerte. Cuanto menor sea la temperatura, menor será la cantidad de gramos de vapor de agua por metro cúbico en la mezcla de gas, a una humedad relativa del 100%. Basándonos en este fenómeno, el enfriador de freón cumple con una función intermediaria en el proceso de secado del gas inerte. Disminuyendo la temperatura hasta unos pocos grados por encima del punto de congelamiento, el punto de rocío del gas es reducido también, hasta unos pocos grados por encima de cero grados centígrados. El agua que se condensa en este proceso es drenada a través de un sistema drenaje de condensado.

Entrada de Gas Inerte Salida de Gas Inerte

Secador de R-22

58 Se arador

Debido a que la temperatura del gas inerte que viene de la torre de enfriamiento y secado depende de la temperatura variable del agua de refrigeración, la capacidad de enfriamiento del enfriador de freón está controlada automáticamente. El control viene escalonado desde el 25% de su capacidad hasta el 100% (con pasos del 25%, 50%, 75% y 100%). Por debajo del 25% está provisto por un control continuo modulado. El enfriador de freón está compuesto de tres componentes principales: el evaporador, el compresor y el condensador. En el evaporador es donde se le extrae el calor al gas inerte y en el condensador se le transfiere al agua de refrigeración. La fuerza de conducción

59

viene dada por el compresor.

3.3.9 .- UNIDAD DE SECADO POR ABSORCIÓN. En la etapa final del proceso de secado del gas inerte que viene desde el enfriador de freón, éste es conducido hacia dos recipientes dotados de sistema de regeneración y rellenos de un producto secante que absorbe la humedad, llamado alúmina activada (aluminagel).

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Gas Inerte del enfriador de freón

Calentador

1

2 M entrada de aire Purga Válvula de control presión Salida del aire regenerado

de

Suministro de Gas Inerte

Figura 11.- Diagrama de la unidad de secado por absorción.

De los dos recipientes, uno es usado como elemento absorbente de la humedad del gas inerte, mientras que el otro está siendo regenerado con una corriente de aire caliente (deshumedecido). En la fase de secado, el vapor de agua es absorbido por el elemento absorbente dentro del recipiente. En el recipiente de regeneración, los elementos de calentamiento provocan un aumento de la temperatura del recipiente. La regeneración ocurre mientras, ante el aumento de la temperatura, la presión de vapor de agua en el elemento absorbente es mayor que la presión parcial del vapor de agua en el aire. Debido a ésto, la humedad contenida en el elemento absorbente es conducida hacia la corriente de aire seco que pasa.

61

3.3.10 .- VÁLVULA REGULADORA DE LA PRESIÓN DE GAS INERTE Y DISPOSITIVOS DE RECIRCULACION. Un dispositivo de control de la presión deberá ser dispuesto para desempeñar dos funciones: 1.- Para prevenir automáticamente cualquier flujo de retorno de gas inerte en el caso de que existiera un fallo de la soplante de gas inerte, de la bomba de la torre de lavado, etc.; o cuando, aun trabajando correctamente la planta de gas inerte, existiera un fallo en el sello de agua y/o en las válvulas mecánicas de no retorno y la presión del gas en los tanques de carga excediera a la presión de descarga de la soplante. 2.- Para regular el flujo de gas inerte a la línea principal de gas inerte de cubierta. Una disposición típica por la que se conseguirían cumplir con los dos objetivos anteriormente expuestos, sería la siguiente: Sistemas con una válvula automática de control de la presión y una línea de recirculación del gas.

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Torre de Lavado

Regulador de la presión del gas

Soplante de Gas Inerte

Válvula automática reguladora de presión

Transmiter de presión Válvula de no-retorno

Sello de agua de cubierta

Válvula de aislamiento de cubierta

Línea de recirculación

Figura 12.- Diagrama de un sistema de control automático de la presión.

Estas instalaciones permiten controlar la presión del gas inerte en cubierta sin tener que ajustar la velocidad de las soplantes de gas inerte. El gas inerte que no sea necesario en los tanques de carga, se recirculará hacia la torre de lavado o se venteará hacia la atmósfera. Las válvulas reguladoras de presión de gas inerte están dispuestas en la línea principal del gas inerte y también en la línea de recirculación; una viene controlada por un transmisor de presión y un regulador, mientras que la otra puede ser controlada, bien de una forma similar, o bien por medio de una válvula operada por peso. El transmisor de presión está situado a continuación de las válvulas de aislamiento de cubierta; ésto facilita que se mantenga una presión positiva en los tanques de carga durante la descarga. Sin embargo, esto no asegura necesariamente que la torre de lavado no se sobrecargará durante las operaciones de inertado y purga.

63

3.4 .-

FUNCIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DE NO-

RETORNO.

3.4.1 .- INTRODUCCION. El Sello de agua y la Válvula mecánica de no-retorno, ambas conjuntamente, componen los medios para prevenir automáticamente el flujo de retorno de los gases de la carga desde los tanques de carga hacia el espacio de máquinas u otra área de seguridad en el que se encuentre localizada la planta del Gas Inerte.

3.4.2 .- SELLO DE AGUA. El sello de agua descarga el agua de enfriamiento y el condensado generado en el generador, sin que el gas tenga posibilidad de escapar. El sello actúa como la principal barrera para permitir el suministro de gas inerte hacia cubierta, pero previene de cualquier tipo de flujo de retorno del gas de carga hacia el generador de gas inerte, incluso cuando éste se encuentre parado.

Por ello, resulta fundamental que el suministro de agua de mar se

mantenga ininterrumpidamente al sello, particularmente siempre que la planta de gas inerte esté parada.

Adicionalmente, los drenajes del sello deben ser

conducidos directamente

afuera del barco y no deberían pasar a través del

espacio de máquinas. Existen diferentes diseños de sellos, pero uno de estos tres tipos principales debe ser adoptado.

64

a) .- Tipo húmedo. Este es el tipo más sencillo de sello de agua. Cuando la planta de gas inerte está operando, el gas burbujea a través del agua desde la tubería de entrada de gas inerte sumergida dentro del agua, pero si la presión en los tanques de carga es superior a la presión en la tubería de entrada de gas inerte, el agua es empujada hacia la tubería de entrada y esto previene el flujo de retorno. El inconveniente de este tipo de sello de agua es el de que algunas partículas de agua se ven arrastradas con el gas inerte, el cual, aunque ésto no perjudique la calidad del gas inerte, puede aumentar el efecto corrosivo de éste. De esta manera, se debe equipar con un deshumidificador a la salida del sello de agua para reducir la cantidad de agua arrastrada. La siguiente figura nos muestra un ejemplo de este tipo.

Flujo de Gas Inerte del Generador

Flujo de Gas Inerte hacia los tanques

Deshumidificador

Entrada de agua

Drenaje de agua

Figura 13.- Sello de agua de tipo húmedo.- Flujo de G.I. hacia los tanques.

65

Flujo de retorno desde los tanques de carga

Deshumidificador

Entrada de agua

Drenaje de agua

Figura 14.- Sello de agua tipo húmedo.- Contrapresión en los tanques.

2.- Tipo Semi-seco. En vez de burbujear a través del separador de agua , el flujo de gas inerte empuja al agua del sello dentro de una cámara de contención por el efecto

venturi,

evitándose

de

esta

forma

o

al

menos

reduciendo

considerablemente la cantidad de partículas de agua que son llevadas por el flujo de gas inerte. De cualquier forma, funcionalmente, es igual que la del tipo húmedo. Entrada del Gas Inerte desde el generador

Salida dev Gas Inerte hacia los tanques

Venturi

Figura 15.- Sello de agua tipo semi-seco.- Flujo hacia los tanques

66

Contrapresión desde los tanques Venturi

Figura 16.- Sello de agua tipo semi-seco.- Contrapresión de los tanques.

3.- Tipo seco. En este tipo de sello de agua, el agua es drenada cuando la planta de gas inerte está operando (gas inerte fluyendo hacia los tanques de carga) y se llena de agua cuando la planta de gas inerte está, o bien parada, o cuando la presión de los tanques de carga (contra-presión) sea superior a la presión de descarga de soplado del gas inerte. Tanto el llenado como el drenaje del agua se realizan mediante unas válvulas operadas automáticamente que son controladas por los niveles en el sello de agua y en el tanque de gotas (drop tank), y por el estado operativo de las soplantes del gas inerte. La ventaja fundamental de este tipo de sello es la de que se previene

la conducción de las partículas de agua por el gas inerte. El

inconveniente que surge con este tipo es el de que el fallo de cualquiera de las válvulas controladas automáticamente hará que el sello de agua sea inefectivo. En las siguientes Figuras 17 y 18, se muestra un ejemplo de este tipo.

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Flujo de gas Inerte desde el generador

Gas Inerte hacia los tanques

Tanque de goteo

Salida del agua

Figura 17.- Sello de agua tipo seco.- Flujo de G.I. hacia los tanques.

Contrapresión desde los tanques

Tanque de goteo

Salida del agua

Figura 18.- Sello de agua tipo seco.- Contrapresión en los tanques.

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3.4.3 .-

VÁLVULA MECÁNICA DE NO RETORNO

Y VÁLVULAS DE

AISLAMIENTO. Como una precaución adicional para evitar cualquier flujo de retorno de los vapores de los gases desde los tanques de carga, y para prevenir cualquier flujo de retorno de líquido, el cual podría entrar en el sistema principal de gas inerte si los tanques de carga estuvieran sobrecargados, la Regla 62.10.8 de la Convención SOLAS exige que una válvula mecánica de no retorno, o equivalente, sea dispuesta a continuación del sello de agua y se mantenga operativa automáticamente en todo momento. Esta válvula tendrá que estar provista de unos medios efectivos de cierre o, alternativamente, de una válvula de aislamiento separada en cubierta a continuación de la válvula de no retorno. Este sistema tiene la ventaja de que se pueden ejecutar trabajos de mantenimiento en la válvula de no retorno.

3.4.4 .- VALVULA DE GAS INERTE. Esta válvula debería abrirse cuando la planta de gas inerte tenga una parada de emergencia para prevenir que cualquier fuga pase de las válvulas de no-retorno al aumentar la presión en la línea de gas inerte comprendida entre la válvula reguladora de presión y éstas válvulas de no-retorno.

3.4.5 .- CONSIDERACIONES DE DISEÑO DE LOS DISPOSITIVOS DE NO RETORNO.  Algunas consideraciones sobre el diseño de este tipo de dispositivos de no retorno son: - El material usado en la construcción de los dispositivos de no retorno deben ser resistentes al fuego y al ataque corrosivo de algunos ácidos

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formados por el gas inerte. Alternativamente puede ser usado acero al carbono protegido por un forro de goma o con una capa de resina de fibra de vidrio o de otro material equivalente. Debe tomarse una atención particular a la tubería de entrada de gas inerte al sello de agua. - El sello de agua debería presentar una resistencia al flujo de retorno no menor a la presión establecida en el dispositivo de seguridad de presión/vacío que se haya en el sistema de distribución del gas inerte, y debería estar así diseñado para prevenir el flujo de retorno de los gases bajo unas condiciones de operatividad indeseables - El agua contenida en el sello de agua debería ser mantenida a un flujo regular de agua limpia a través del depósito del sello de agua. - El sello de agua debería estar provisto de ventanillas para mirar y aperturas de inspección, para permitir una observación satisfactoria del nivel de agua durante su operación y para facilitar una inspección minuciosa. Las ventanillas de inspección deben ser reforzadas y resistentes a impactos.

3.5 .- EL ANALIZADOR DE OXIGENO. 3.5.1 .- CONCEPTOS FISICOS. LEY DE FARADAY. La propiedad física más característica del oxígeno que lo diferencia de los demás gases es la de su paramagnetismo. Esta propiedad fue utilizada por Faraday, cuando en 1851 demostraba que una esfera de vidrio hueca, que estaba soportada, al final de una barra horizontal, por fibras de seda, era atraída por un imán, cuando la esfera se llenaba con oxígeno.

70

 N

S

Figura 19.- Paramagnetismo del oxígeno.

En la práctica, los analizadores de oxígeno incrementan la sensibilidad del experimento de Faraday, manteniendo la esfera suspendida por los dos extremos finales de la barra, formando una campana sellada, a la cual rodea el gas que se quiere analizar. Esta campana está suspendida en un campo magnético, simétrico pero no uniforme, y, normalmente, ligeramente diamagnético por lo que la campana toma una posición alejada de la parte más intensa del campo. Cuando el gas circundante contiene oxígeno, la campana es empujada más allá del campo magnético por el, relativamente fuerte, paramagnetismo del oxígeno. La fuerza de torsión actuante en la campana, será proporcional al paramagnetismo del gas circundante, con lo que puede ser usado para medir la concentración de oxígeno Entre los gases comunes, solamente tienen un paramagnetismo comparable al del oxígeno, el óxido nítrico y el dióxido de cloro. El corazón de un medidor de oxígeno como el Taylor Servomex, de uso generalizado en plantas de generación de gas inerte, es una célula de medida que se basa en el principio anteriormente descrito. La posición cero (0) de la campana es recibida por una fotocélula de hendidura que recibe la luz reflejada por un espejo que se encuentra sobre la suspensión. La salida de la fotocélula es amplificada y retorna a una bobina sobre

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la campana, de tal forma que la torsión debida al oxígeno contenido en la muestra se equilibra con esa fuerza compensadora de retroalimentación.

Lámpara

Fotocélula

Amplificador

Figura 20.- Esquema básico del analizador de oxígeno

Debido a la relación, extremadamente lineal, entre la corriente de retroalimentación y la susceptibilidad de la muestra a analizar, se puede obtener un voltaje de salida observable sobre las diferentes escalas de medida por medio de un interruptor atenuador. La forma lineal de la escala, también permite calibrar el instrumento para todas las escalas, comprobando en dos puntos solamente, con nitrógeno para el punto cero y con aire para el 21 % de oxígeno.

3.5.2 .-

PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN DEL ANALIZADOR DE

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OXIGENO. (TIPO TAYLOR SERVOMEX).

1.- Puesta en marcha.  Arranque el aparato, por lo menos, dos horas antes de que el instrumento sea necesitado. Si se van a usar las escalas más sensibles, procure que el aparato esté en marcha doce horas antes. En una emergencia el analizador puede ser usado al cabo de media hora de su puesta en marcha, pero la calibración deberá ser calibrada al cabo de dos horas. Es necesario llenar el recipiente de burbujeo con agua dulce, previamente a su puesta en marcha.

2.- Sistema de muestra. Revise el sistema de muestra de acuerdo con las instrucciones dadas al respecto por el fabricante, y asegúrese de que todas las líneas se encuentren limpias.

3.- Calibración del analizador. Para realizar la puesta a Cero del analizador conviene seguir los siguientes pasos: - Desconecte la lámpara y el Feedback. - Ponga el interruptor de escala de oxígeno en el 25%. - Ajuste el amplificador de cero hasta que el indicador de una lectura entre 0 y 2,5% de oxígeno en la escala. - Conecte de nuevo la lámpara y el feedback.

4.- Comprobación del cero del gas.

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Para esta revisión se utiliza, normalmente, nitrógeno libre de oxígeno. La comprobación se hará siguiendo los siguientes pasos: - Compruebe que el flujo de muestra es normal en los dos tubos sumergidos en la cámara de burbujas. - Espere durante un par de minutos a que el analizador se equilibre. - Ajuste el control mecánico del cero. - Cuando la indicación sea aproximadamente correcta, abra el interruptor de Feedback. Esto aumentará la sensibilidad en un factor igual a 100 por lo menos. Por ejemplo, si la escala indicadora es, aproximadamente, 0,25% de toda la escala, y permite un ajuste más exacto del cero. - Cierre el interruptor del Feedback.

5.- Comprobación del máximo de la escala. Para esta comprobación se usa, normalmente, aire seco del suministro del buque. Se realizará el siguiente procedimiento de calibración: - Compruebe que el flujo de gas de muestra sea normal. - Espere un par de minutos a que el analizador se equilibre. - Ajuste el control de span para que dé una lectura correcta que será 21,03 . Siendo ésta la correspondiente a la cantidad de oxígeno que se contiene en el aire seco. Normalmente este valor se encontrará marcado en rojo en la escala de medición del analizador.

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SET

TEMP.

SPAN

0

100

A. ZERO

F. BACK

LAMP

ON

ON

25

O2 %

POWER

RESET

ON 25

RANGE

100 O 2 %

SUMINISTRO

MUESTRA

UNIDAD DE BURBUJEO

DRENAJE

Figura 21 .- Vista frontal del Analizador de Oxígeno.

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3.6 .- INSTRUMENTACIÓN Y ALARMAS.

3.6.1 .- INTRODUCCIÓN. Se exige para la realización de una operación con las máximas garantías de eficacia y seguridad, cierto tipo de instrumentos fijos y portátiles, siendo lo deseable que todos ellos estén graduados con un mismo sistema consistente. Se debe poseer instrucciones claras para la operación, calibración y testeo de todos los instrumentos y alarmas, existiendo facilidades suficientes para una conveniente calibración. Todos los equipos de alarmas e instrumentación, de acuerdo con la Regla 62 de SOLAS, deben estar diseñados para resistir cualquier variación del suministro eléctrico. cambios en la temperatura ambiente, vibraciones, humedad, sacudidas, impactos y corrosión, tal y como se va a encontrar normalmente a bordo de los barcos.

3.6.2 .- INSTRUMENTACION DE LA TORRE DE LAVADO. La disposición de la instrumentación y alarmas de la torre de lavado debe ser la siguiente: - El flujo de agua a la torre de lavado debe estar monitorizado bien mediante un flujómetro , bien por un manómetro de presión. Deberá sonar una alarma cuando el flujo de agua caiga por debajo de una cantidad predeterminada por los requisitos de flujo de diseño, y deberán parar automáticamente las soplantes del gas inerte en el caso de una adicional reducción en el flujo. El ajuste preciso de las alarmas y las paradas de emergencia deberá hacerse en relación a los diseños de las torres de lavado y los materiales.

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- El nivel de agua dentro de la torre de lavado debe estar monitorizado mediante una alarma de alto nivel. Esta alarma deberá activarse cuando se alcance un determinado nivel y la bomba de agua de la torre de lavado se parará cuando el nivel alcance los límites establecidos que dependerán del diseño de la torre y del nivel de rebose de la tubería de entrada que viene de la caldera. - La temperatura del gas inerte en el lado de la descarga de las soplantes de gas deberá estar monitorizada. La alarma deberá sonar cuando se alcancen los 65 ºC de temperatura y se producirá la parada de emergencia automática de las soplantes cuando la temperatura alcance los 75 ºC. - Si fuera necesaria la instalación a la entrada de la torre de lavado de un enfriador para proteger los materiales de revestimiento de la torre, los dispositivos de alta temperatura estarían posicionados en la salida del enfriador en vez de a la salida de la soplante. - Para monitorizar la eficacia de la torre de lavado, se recomienda que se indiquen las temperaturas de la entrada y la salida de agua de refrigeración y la presión diferencial de la torre de lavado. - Todos los sensores de nivel, flotadores y demás sensores necesarios que estén en contacto con el agua o con el gas inerte deberán estar construidos de materiales resistentes al ataque ácido.

3.6.3 .- INSTRUMENTACION DEL SELLO DE AGUA. Para el sello de agua de cubierta deberá sonar una alarma cuando el nivel de agua caiga por debajo de una cantidad predeterminada pero antes de que el sello se haga ineficaz. Para determinados tipos de sellos, como el de tipo seco, la

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alarma de nivel de agua deberá poder ser suprimida cuando se esté suministrando gas inerte al sistema de distribución del gas inerte. La presión del gas inerte dentro del sistema debe estar monitorizada y sonará la alarma cuando la presión alcance el valor límite establecido de acuerdo al diseño de los tanques de carga, válvulas mecánicas de no retorno y sello de agua.

3.6.4 .- INSTRUMENTACION DEL ANALIZADOR DE OXIGENO. La disposición para el analizador de oxígeno, registrador y equipo de indicación debe ser la siguiente: - El punto de muestreo para el analizador de oxígeno y la unidad de registro debe estar localizada en una posición de la tubería de suministro después de la soplante y antes de la válvula reguladora de presión de gas inerte. En la posición elegida las condiciones de flujo turbulento prevalecerían en todas las salidas de las soplantes. El punto de muestreo debe ser fácilmente accesible y debe estar provisto de conexiones apropiadas de limpieza con aire o vapor. - La sonda de muestreo tiene que incorporar un filtro de acuerdo con las recomendaciones del fabricante del instrumento. La sonda y el filtro deben ser capaces de ser extraídos y limpiados o renovados si fuese preciso. - El capilar del sensor que va desde la sonda de muestreo hasta el analizador de oxígeno debe estar de tal forma colocado que cualquier tipo de condensación que se produjera en el tintero del sensor no perjudicara a la muestra de gas alcanzar el analizador de oxígeno. Deben minimizarse el número de uniones entre tubos para evitar cualquier entrada de aire. - Cualquier enfriador que hiciese falta en los tubos de muestreo deben estar instalados en el punto más frío del sistema; alternativamente, en ciertos casos, sería prudente calentar los tubos de muestreo para evitar condensaciones.

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- La posición del analizador, debe ser elegida de forma que esté protegido del calor y de

condiciones ambientes adversas, pero debe estar

localizado lo más cerca posible del punto de muestreo para reducir el tiempo entre la extracción de la muestra y su análisis al mínimo. - La unidad de registro y los indicadores repetidores que son exigidos por la Regla 62.16 de SOLAS no deben estar localizadas en zonas sujetas a excesivo calor o vibraciones indebidas. - La resistencia de los cables de conexión entre el analizador y el registrador deben estar de acuerdo con las instrucciones del fabricante del instrumental. - El analizador de oxígeno debe tener una exactitud del 1 % de la escala mayor del indicador. - Dependiendo de los principios de medición, los dispositivos de calibración del cero y/o valor de span deben estar provistos en las proximidades del analizador de oxígeno adaptados con conexiones apropiadas para los analizadores portátiles. Debe existir un punto de muestreo localizado entre la válvula automática de regulación de la presión del gas inerte y el sello de agua para ser usado con los analizadores portátiles.

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3.6.5 .- INSTRUMENTACION DEL CONTROLADOR DE PRESION. El sensor de presión del gas inerte y el registrador obtendrán la señal de un punto de la línea principal de gas inerte situada entre la válvula de aislamiento de no retorno y los tanques de carga, como indica la Regla 62.16.1 de SOLAS. Cuando la presión que exista en la línea principal de gas inerte a proa de la válvula de no retorno caiga por debajo de 50 mm de H2O, debe sonar una alarma o producirse una parada de emergencia de las bombas principales de descarga (si estuvieran en marcha) como indica la Regla 62.19.8 de SOLAS.

3.6.6 .- ALARMAS. Las alarmas exigidas en la Regla 62.19.1.7 de SOLAS deben dar indicación en el puente de navegación y en el espacio de Máquinas. Estas son: - baja presión o bajo flujo de agua a la torre de lavado. - alto nivel de agua en la torre de lavado - alta temperatura del gas inerte a la descarga de la soplante. - fallo de las soplantes - contenido de oxígeno superior al 8 % - fallo del suministro eléctrico a los controles automáticos de válvulas reguladoras - bajo nivel de agua en el sello - presión de gas por debajo de 100 mm de H2O - alta presión de gas - insuficiente suministro de combustible al quemador - fallo de corriente eléctrica al generador

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3.6.7 .- INSTRUMENTOS PORTATILES. De acuerdo con la Regla 62.17 de SOLAS, los instrumentos portátiles deben estar capacitados para medir la cantidad de oxígeno y concentraciones inflamables de gas. Con respecto a los medidores de gases de hidrocarburos, debe ser tenido en cuenta que los medidores que se basan en el principio de medición de filamentos catalíticos no son apropiados para medir concentraciones de hidrocarburos en atmósferas con deficiencia de oxígeno. Yendo más allá, los medidores que utilicen estos principios no pueden medir concentraciones de gases de hidrocarburos por encima del límite bajo de explosividad. En consecuencia, se exige la utilización de medidores que usen unos fundamentos que no se vean afectados por la deficiencia de oxígeno y que sean capaces de medir concentraciones de gases de hidrocarburos dentro y por encima de los límites de explosividad. Para medir por debajo del límite de explosividad, donde haya suficiente oxígeno, los medidores de filamento catalítico son aceptables. Todas las partes metálicas de los instrumentos portátiles y tubos de muestra que sea necesario introducir en los tanques deben estar conectados haciendo tierra con la estructura del barco con total seguridad mientras el instrumento y tubos de muestra estén siendo usados. Estos instrumentos portátiles deben ser del tipo intrínsecamente seguros. Deben existir suficientes tubos de muestra en los tanques para procurar un muestreo totalmente representativo de la atmósfera de los tanques de carga. Donde los tanques se encuentren subdivididos total o parcialmente mediante mamparos, se deben proveer de puntos de muestreo adicionales para cada subdivisión.

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3.7 .- SISTEMA DE DISTRIBUCION DEL GAS INERTE. 3.7.1 .- INTRODUCCION. El sistema de distribución de gas inerte, junto con el sistema de ventilación de los tanques de carga, cuando sea aplicable, debe estar provisto de: - Medios de suministrar el gas inerte a los tanques de carga durante las operaciones de descarga, deslastre y limpieza de tanques, y para el topeo de la presión de gas en el tanque. - Medios para el venteo de los gases a la atmósfera durante la carga y el deslastre. - Puntos adicionales de entrada y salida para las operaciones de purga, inertada y desgasificación. - Medios para aislar algunos tanques de carga individuales de la línea principal de gas inerte para la desgasificación y la entrada a los tanques. Esto se puede hacer mediante válvulas o dispositivos de embridado. Algunos ejemplos de estos tipos de dispositivos son los siguientes:

Válvula sencilla

Brida ciega

Válvula de tres vías

Figura 22.- Ejemplos de los métodos de aislar los tanques de carga de la línea principal de Gas Inerte.

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- Medios de protección de los tanques del exceso de presión o vacío. Pueden ser usados una gran variedad de diseños y procedimientos operativos para cumplir con estos requisitos. En el punto siguiente vamos a considerar algunas de las opciones más usadas y sus consecuencias operacionales más importantes.

3.7.2 .- CONSIDERACIONES DE DISEÑO PARA VALVULAS Y TUBERIAS EN EL SISTEMA DE GAS INERTE.

- El punto de guardacalor de los gases de combustión debe ser seleccionado de forma que el gas no esté demasiado caliente para ser recibido por la torre de lavado, ni cause depósitos en las válvulas de aislamiento de los gases de combustión. No debe estar tan cerca de la salida del guardacalor que no se pueda meter aire en el sistema. Cuando se usan las calderas para la producción de gas inerte, el guardacalor debe estar situado antes de la entrada del calentador de aire. - Los materiales usados para las válvulas de aislamiento de los gases de combustión deben tener en consideración la temperatura de los gases en el guardacalor. El hierro fundido es aceptable para temperaturas por debajo de 220 ºC. Las válvulas expuestas a temperaturas que excedan los 220 ºC deben estar hechas de un material, no solamente compatible con la temperatura, sino también resistente a los efectos corrosivos de los gases de combustión. -

Las válvulas de aislamiento deben estar provistas de

facilidades para mantener los asientos libres de ceniza, a menos que la válvula esté diseñada para cerrar con un asiento de acción limpiadora. Las válvulas aislantes del gas de combustión pueden estar también provistas con dispositivos

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de sello de aire. -

Si se consideran necesarias expansiones de fuelle, éstas

deben tener una camisa interna suave y, preferentemente, estarán montados de forma que el flujo de gas que pasa a través de ellos sea vertical. Estarán construidos de un material resistente a los charcos estancados de hollín altamente corrosivos. - La tubería entre la válvula de aislamiento de los gases de combustión y la torre de lavado debe estar hecha de acero templado resistente a la corrosión y dispuesta de tal forma que se prevenga la acumulación de humedad ácida del hollín, mediante la eliminación de codos y ramales innecesarios. - La tubería de entrada a la torre de lavado debe estar dispuesta de tal forma que se permita un aislamiento positivo de los gases de combustión previamente a desgasificar la torre de lavado para entrar en ella con propósitos de mantenimiento.

Esto debe ser efectuado quitando un trozo de tubería y

cegándola, bien mediante bridas, bien mediante un sello de agua, para prevenir cualquier tipo de fuga de gas de la cámara de combustión. - La tubería de salida de la torre de lavado hacia las soplantes y líneas de recirculación debe estar hecho de un acero revestido internamente de forma conveniente. -

Se deben incorporar unos dispositivos convenientes de

aislamiento en la entrada y salida de cada soplante, para permitir la revisión y mantenimiento de una de ellas mientras la otra está en marcha. - La válvula reguladora de presión debe estar provista de medios para indicar si la válvula está abierta o cerrada. Donde la válvula sea usada para regular el flujo del gas inerte, ésta deberá ser controlada por la presión del gas inerte medida entre la válvula de aislamiento de cubierta y los tanques de carga. - Las líneas de cubierta deben ser de acero y estar dispuestas de forma que se drenen ellas mismas. Deben estar fuertemente fijadas a la

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estructura del barco con dispositivos convenientes para tener en cuenta los movimientos debidos al mal tiempo, expansiones térmicas y flexiones del barco. -

El diámetro de la línea principal de gas inerte, válvulas y

ramales deben tener relación con los requisitos del sistema. Para evitar una caída excesiva de la presión, la velocidad del gas inerte no excederá de los 40 m/s en cualquiera de las secciones del sistema de distribución cuando el sistema de gas inerte este operando a su máxima capacidad. Si se está usando la línea principal de gas inerte para ventear durante la carga, necesitamos tener en cuenta otros factores. - Todas las aberturas de alivio de presión o vacío deben estar fijadas con ventanillas de fácil acceso para su limpieza o reposición.

Estas

ventanillas deben estar en las entradas y salidas de cada dispositivo de alivio y deben ser de una construcción lo suficientemente robusta para resistir la presión de gas generada a la máxima capacidad de carga y durante las operaciones de deslastrado mientras presenta la mínima resistencia.

3.6 .- OPERACION DE LA PLANTA DE GAS INERTE.

3.6.1 .- INTRODUCCION.  Aunque las plantas difieren en los detalles, ciertos principios básicos son comunes para todas ellas. Estos son: - arranque de la planta de gas inerte - parada de la planta - revisiones de seguridad cuando la planta está parada.

3.6.2 .- PROCEDIMIENTOS DE ARRANQUE.

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1.- Asegurarse de que la caldera o la cámara de combustión está produciendo un gas de combustión con un contenido de oxígeno menor del 5 % del volumen. 2.- Asegurarse de que todos los controles , alarmas y dispositivos de parada de emergencia están siendo alimentados eléctricamente. 3.- Asegurarse de que se mantenga satisfactoriamente la cantidad de agua para la torre de lavado y el sello de agua de cubierta, mediante las bombas seleccionadas a este efecto. 4.- Probar la operación de los sistemas de alarmas y características de las paradas de emergencia con una cantidad de agua en la torre de lavado y el sello de cubierta por encima del nivel normal. 5.- Revisar que las válvulas de entrada de aire puro de desgasificación,

donde las haya,

estén cerradas y los sistemas de cegado

posicionados de forma segura. 6.- Cerrar el aire a cualquier dispositivo de sella do de aire para la válvula de aislamiento del gas de combustión. 7.- Abrir la válvula de aislamiento del gas de combustión. 8.- Abrir la válvula de aspiración de la soplante seleccionada,  Asegurarse que estén cerradas las válvulas de aspiración y descarga de la otra soplante, a no ser que se pretenda usar ambas soplantes simultáneamente. 9.- Arrancar la soplante. 10.- Probar la alarma de fallo de la soplante. 11.- Abrir la válvula de descarga de la soplante.

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12.- Abrir la válvula de recirculación del sistema de regulación automática de la presión, para posibilitar que la planta se estabilice. 13.- Abrir la válvula de regulación del gas de combustión. 14.- Comprobar que el contenido de oxígeno se encuentra por debajo del 5 % del volumen, entonces cerrar la válvula de descarga a la atmósfera que se encuentra entre la válvula reguladora de presión del gas inerte y la válvula de aislamiento de cubierta. Algunos analizadores de oxígeno necesitan como mucho dos horas para estabilizarse antes de que se puedan obtener lecturas con precisión. 15.- El sistema de gas inerte está ahora listo para ser suministrado a los tanques de carga.

3.8.3 .- PROCEDIMIENTOS DE PARADA. 1 .- Cuando haya sido comprobado que el contenido de oxígeno de la atmósfera de todos los tanques se encuentre por debajo del 5 % del volumen y se obtenga la presión requerida dentro de los tanque, cerrar la válvula de aislamiento de cubierta y la válvula de no-retorno. 2 .- Abrir el venteo a la atmósfera entre la válvula de regulación de presión del gas inerte y la válvula de aislamiento de cubierta/válvula de noretorno. 3 .- Cerrar la válvula de regulación de presión del gas. 4 .- Parar la soplante del gas inerte. 5.- Cerrar las válvulas de aspiración y descarga de la soplante. Comprobar que los drenajes están libres. Abrir el sistema de limpieza de agua a la soplante mientras esté todavía girando con el suministro eléctrico del motor desconectado, a no ser que el fabricante recomendase otra cosa. Parar la planta

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de limpieza de agua después de un período conveniente. 6 .- Cerrar la válvula de aislamiento del gas de combustión y abrir el sistema de aislamiento de aire. 7 .- Mantener el flujo de agua a la torre de lavado de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. 8 .- Asegurarse de que el suministro de agua salada al sello de cubierta esté funcionando satisfactoriamente, para que se mantenga un sellado de agua y que los dispositivos de alarma funcionen correctamente.

3.8.4 .-

COMPROBACIONES DE SEGURIDAD CON LA PLANTA

PARADA. 1 .- El suministro de agua y el nivel de agua del sello de cubierta deben ser verificados a intervalos regulares, al menos una vez al día, dependiendode las condiciones climatológicas. 2 .- Comprobar el nivel de agua en los codos de deposición de agua (water loops) instalados en las tuberías de gas, transductores de agua o presión, para prevenir la presión de retorno de los gases de hidrocarburos hacia los espacios seguros. 3 .- Con temperaturas ambientes frías, asegurarse que los dispositivos para prevenir el congelamiento del sello de agua de cubierta, rompedores de presión/vacío , etc. están correctamente. 4 .- Antes de que la presión de gas inerte en los tanques inertados caiga por debajo de los 100 mm de H 2O, éstos deben ser represurizados con gas inerte.

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3.8.5 .- POSIBLES FALLOS DE LA PLANTA DE GAS INERTE Y MEDIDAS A SER TOMADAS. 1.- Alto contenido de oxígeno  que puede ser causado o indicado por las siguientes condiciones: - Pobre control de la combustión , especialmente bajo condiciones de baja carga. - Arrastrando aire hacia el guardacalor cuando el rendimiento de la cámara de combustión es menor que la demanda de la soplante, especialmente bajo bajas condiciones de carga. - Fugas de aire entre la soplante de gas inerte y el guardacalor de la cámara de combustión. - Mala operatividad o calibración del analizador de oxígeno. - Planta de gas inerte funcionando en el modo de recirculación. - Entrada de aire a la línea principal de gas inerte a través de las válvulas de vacío, palos de venteo, etc. debido a una mala operación. Si la planta de gas inerte está suministrando el gas con un contenido superior al 5 % de volumen, el fallo debe ser rastreado y reparado. La Regla 62.19.5 de SOLAS requiere, sin embargo, que todas las operaciones realizadas en los tanques de carga deben ser suspendidas si el contenido de oxígeno excede del 8 %, a no ser que la calidad del gas inerte se esté mejorando.

2.- Incapacidad para mantener una presión positiva durante las operaciones de descarga o deslastrado, que podría ser causadas por: - Cierre inadvertido de las válvulas de gas inerte. - Operación fallida del sistema de control automático de la presión de gas inerte. - Presión de la soplante inadecuada

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- Ritmo de carga excesivo para la descarga de la soplante. La operación de descarga o deslastrado debe ser parada o reducida dependiendo de si se puede mantener la presión positiva en los tanques mientras el fallo es rectificado.

3.9 .- MANTENIMIENTO Y COMPROBACIONES.

3.9.1 .- GENERAL. Los dispositivos de seguridad son parte integral del sistema de gas inerte, y es importante para el personal del barco prestarle una atención especial durante cualquier inspección. Esta sección versa sobre las inspecciones de rutina para algunos de los principales componentes de la planta de Gas Inerte:

3.9.2 .- TORRE DE LAVADO. Las inspecciones deben hacerse a través de los agujeros de hombre. Deben hacerse comprobaciones sobre el ataque de la corrosión, incrustaciones y daños a: - Al casco y fondo de la torre de lavado. - Tuberías de agua de refrigeración y boquillas de spray - Flotadores y sensores de temperatura - Otras partes internas como bandejas y filtros deshumidificadores. Se deben revisar los posibles daños ocasionados a las partes no

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metálicas, tales como: - Forro interno - Deshumidificadores - Empaquetaduras.

3.9.3 .- SOPLANTES. Hasta un grado limitado, una inspección visual interna nos revelará los posibles daños de una etapa cercana. Deben usarse sistemas de diagnóstico monitoreado, ya que éstos nos asistirán enormemente para mantener la efectividad del equipamiento. Mediante la disposición de dos soplantes de igual tamaño o, alternativamente, suministrando y guardando a bordo un impeler de respeto con un eje para cada soplante, se puede asegurar un nivel aceptable de disponibilidad. Para este propósito es adecuada una inspección visual a través de unas aperturas disponibles en la carcasa de la soplante. Una inspección de las soplantes de gas inerte incluirá: - Inspección interna de la carcasa de la soplante para descubrir depósitos de hollín o signos de sufrir ataques de la corosión. - Examen del sistema portátil de limpieza. - Inspección del funcionamiento de los dispositivos de inundación de agua dulce, donde éstos estén dispuestos. - Inspección de las tuberías de drenaje de la carcasa de la soplante para asegurarse que están libres y operativas. - Observación de la soplante en condiciones de funcionamiento buscando signos de una vibración excesiva, indicando un desequilibrio muy grande.

3.9.4 .- SELLO DE AGUA. Esta unidad desempeña una función muy importante y debe ser

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mantenida en perfectas condiciones. No suele ser extraño encontrar tuberías de entrada oxidadas, y daños en las válvulas de flotador. La línea de drenaje a la mar y su conexión son también otras posibles fuentes de problemas. Una inspección del sello de agua de cubierta debe incluir: - Apertura para inspeccionar internamente: .. bloqueo de las líneas de venturi en sellos de tipo semi-seco. .. corrosión de las tuberías de entrada y alojamiento. .. corrosión de los serpentines de calentamiento. .. flotadores para el drenaje, válvulas de suministro y niveles oxidados o pegados - Probar el funcionamiento: .. llenado y drenaje automático. .. la presencia del arrastre de agua.

3.9.5 .- VALVULA DE NO RETORNO. Para poder inspeccionar la válvula de no retorno, debe ser abierta para comprobar la corrosión y la condición del asiento de la válvula. El funcionamiento de la válvula debe ser comprobado durante la operación.

3.9.6 .- LINEA EFLUENTE DE LA TORRE DE LAVADO. La línea efluente de la torre de lavado no puede ser normalmente inspeccionada internamente, excepto cuando el barco está en dique seco. La pieza (stub) del costado del barco, y la válvula de descarga a la mar deben ser inspeccionadas en cada período de dique seco.

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3.9.7 .- PRUEBA DE OTRAS UNIDADES Y ALARMAS. Debe trazarse un método para probar el correcto funcionamiento de todas las unidades y alarmas y puede ser necesario simular ciertas condiciones para llevar a cabo un programa efectivo de comprobaciones. Tal programa deberá incluir comprobaciones, tales como: - Todas las alarmas y funciones de seguridad. - El funcionamiento de las válvulas de aislamiento del gas de combustión. - La operatividad de todas las válvulas automáticas u operadas a control remoto. - El funcionamiento del sello de agua y válvulas de no retorno ( con una prueba de contrapresión). - Los niveles de vibración de las soplantes de gas inerte. - Búsqueda de fugas; en los sistemas de cuatro ó más años, deben ser examinadas las líneas de cubierta por una posible fuga de gas. - La interrelación de las dos soplantes. - El equipo de medición de oxígeno, tanto el portátil como el fijo, para comprobar su exactitud, mediante el uso de botellas de aire y de un gas de calibración apropiado.

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3.9.8 .- PROGRAMA DE MANTENIMIENTO SUGERIDO. COMPONENTE

MANTENIMIENTO PREVENTIVO

INTERVALO DE MANTENIMIENTO

VALVULAS DE AISLAMIENTO DEL GAS DE COMBUSTION.

Operar la válvula

Antes de arrancar y una vez a la semana

Limpieza con aire comprimido o vapor

Antes de operar la válvula

Desmantelamiento para inspección y limpieza

Con la cámara de combustión parada

Baldeo de agua

Después de usar

Limpieza del deshumidificador

Cada tres meses

Desmantelamiento de los reguladores de nivel y sensores de temperatura

Cada seis meses

 Apertura para completa inspección interna

En dique seco

Limpieza con la bomba de agua de la torre de lavado durante 1 hora

Después de usarse

Desmantelamiento de la válvula para mantenimiento, inspección de la tubería y descarga a la mar

En dique seco

Prueba de vibraciones

Mientras está en marcha

Limpieza

Después de usar

TORRE DE LAVADO

TUBERIAS Y VALVULAS DE DESCARGA DE LA TORRE DE LAVADO

SOPLANTES

Inspección interna a través de escotillas Después de la limpieza y cada seis meses Desmantelamiento para un completo mantenimiento de rodamientos, estanqueidad del eje y otros trabajos necesarios

Cada dos años o más frecuentemente si se necesita. En dique seco.

Desmantelamiento de los reguladores de nivel/ válvulas de flotador para inspección

Cada seis meses

 Apertura para inspección interna completa

Cada año

Mantenimiento de las válvulas automáticas

Cada año

Mover y lubricar las válvulas si es necesario

Cada semana y antes de arrancar

 Apertura para inspección interna

Cada año/18 meses

Operar y lubricar las válvulas

Cada seis meses

 Apertura para mantenimiento completo e inspección

Cada año

VALVULA DE AISLAMIENTO DE CUBIERTA

 Apertura para mantenimiento

Cada año

SISTEMA REGULADOR DE PRESION DEL GAS

Quitar la condensación de los instrumentos, suministro de aire

 Antes de arrancar

 Apertura de las válvulas para mantenimiento

Cuando sea apropiado

Comprobar nivel de líquido cuando el sistema esté a presión atmosférica

Cuando haya oportunidad y cada seis meses

SELLO DE AGUA

VALVULA MECANICA DE NO RETORNO VALVULAS DE PRESION/VACIO

FRENOS DE PRESION/VACIO LLENOS DE LÍQUIDO

94

CAPITULO IV

METODOSDE PURGA.

4.1 .- INTRODUCCION. Debido a las grandes diferencias que se pueden encontrar entre los buques quimiqueros, los buques petroleros, los gaseros (LPG) o los dedicados al transporte de gas natural (LNG), así como la gran variedad existente de configuraciones de los tanques de carga o de los sistemas de líneas, añadiéndole el gran número de los diferentes productos que se pueden transportar y sus características propias,

resulta sumamente difícil establecer un único

procedimiento de purga válida bajo todo tipo de condiciones. Los buques petroleros y los dedicados a refinados provenientes del petróleo están básicamente restringidos debido a su tipo de construcción y sus sistemas de líneas. Solamente es usada para las operaciones de purga una línea de gas inerte con los sprays montados en la parte más alta de los tanques de carga. Esta restricción, junto a las limitaciones de presión, hacen posible distinguir dos métodos de purga: - El método de desplazamiento. - El método de dilución.

95

 A bordo de los buques dedicados al transporte de gas (LPG y LNG), las líneas de spray son muy ineficaces cuando son usadas para realizar las operaciones de purga. La inyección de nitrógeno u otro gas de purga a través de las boquillas de la línea de spray crearán una gran agitación en la atmósfera de los tanques de carga y provocará la dilución en vez de desplazamiento. Para prevenir la dilución, el gas de purga tiene que ser introducido muy despacio en los tanques de carga. Cualquier incremento abrupto en el flujo aumentará la circulación del gas de purga, por lo que debe evitarse al máximo. Durante la todo el procedimiento completo de purga, se debe mantener bajo mínimos cualquier tipo de disturbio en la atmósfera del tanque. La dilución será minimizada si se mantiene la presión de los tanques lo más baja posible, y preferentemente si se mantiene a presión atmosférica. El método de desplazamiento es muy rápido y económico pero, es de la máxima importancia prevenir cualquier tipo de dilución y/o presurización. El objetivo del presente capítulo es el de demostrar que si se siguen ciertas reglas básicas, los niveles deseados de pureza se podrán alcanzar en el mínimo de tiempo y con la mínima cantidad de nitrógeno u otro medio de purga. Existen tres métodos básicos de purga: - El método de desplazamiento (estratificación) - El método de dilución (mezcla o turbulencia) - El método de presurización. (o vacío)

96

4.2 .- METODO DE DESPLAZAMIENTO. El método por desplazamiento está basado en la diferencia de densidad relativa del gas entrante en el tanque y el gas que es evacuado. Este método algunas veces es denominado también como, “Método por estratificación” o, por capas. Si tiene lugar una perfecta separación entre los dos gases tan solo se necesitaría un volumen del tanque de gas entrante para desplazar completamente al gas anterior. Sabemos, sin embargo, que una cierta cantidad de nitrógeno inevitablemente se diluirá en la zona intermedia, y por esta razón se necesitará más de un volumen de gas entrante. La cantidad de nitrógeno y el tiempo necesarios, dependen enteramente de la forma de los tanques de carga y de la construcción de sus sistemas de líneas.

Domo de gas

Entrada de nitrógeno

Salida de gas Domo de líqui

 Nitrógeno densidad = 0,967

 V.C.M gas densidad = 2.152

Figura 23.- Método de desplazamiento de Cloruro de vinilo por Nitrógeno.

Este método de purga es muy rápido. El consumo de nitrógeno

97

es también mucho menor que con otros métodos, siempre que se disponga de los necesarios controles y se conduzcan pruebas analíticas durante toda la ejecución de la operación de purga. Debe ser tomado en cuenta, que el éxito de este método radica en disminuir lo máximo posible la dilución de los gases, para que el desplazamiento sea más perfecto. El gas más ligero siempre deberá estar por encima del más pesado. Por tanto, como vemos en el ejemplo de la Figura 23, al realizar la operación de purga de un tanque de carga que esté con vapores de Cloruro de Vinilo (V.C.M.) cuya densidad relativa es de 2,152 , introduciendo nitrógeno, cuya densidad relativa es de 0,967; siempre tendremos que introducir el nitrógeno por la parte de arriba del tanque y sacar los vapores del cloruro de vinilo por la parte baja del tanque.

En este caso concreto, meteríamos el nitrógeno usando la línea de

vapor del tanque , sacando el gas del fondo del tanque por la línea de líquido. Existe muy poca diferencia de densidad relativa entre el aire, el gas inerte y el nitrógeno. El gas inerte proveniente de una cámara de combustión es ligeramente más pesado que el aire, mientras que el nitrógeno es ligeramente más ligero. Estas pequeñas diferencias en la densidad relativa hacen que el método de purga por desplazamiento sea muy difícil de ser alcanzado, por lo que lo más común es que la operación de purga sea en parte desplazamiento, en parte dilución; por lo que, en vez de necesitarse solamente un volumen del tanque para realizar la operación de purga completa, la cantidad realmente necesaria variará desde 1 ¼ hasta 4 veces el volumen del tanque, dependiendo de las densidades relativas y las configuraciones de tanques y líneas.

98

100

Tope del tanque

Medio

Fondo del tanque

50

0

Tiempo

Figura 24.- Curvas de concentración de gas a diferentes niveles realizando el Método de desplazamiento.

Una forma de aumentar la efectividad del método de desplazamiento cuando la dilución que se forme sea debida a que el flujo de entrada es muy grande, será inertando más de un tanque a la vez en paralelo. La división de la salida de gas del generador de gas inerte entre varios tanques, reducirá la velocidad de entrada del gas inerte y reducirá el grado de mezcla dentro de los tanques. Al mismo tiempo, el flujo total de gas inerte aumentará debido a la reducción de la resistencia que ejercerán los tanques de carga al reducir la presión que en ellos se creará. Los tanques que son inertados en paralelo deben estar particularmente monitorizados con mucho cuidado para asegurarnos de que todos los tanques reciban una cantidad razonablemente igual de gas inerte.

99

TABLA 6.- PROPIEDADES DE ALGUNOS GASES (A PRESION ATMOSFERICA Y 20 ºC) DENSIDAD RELATIVA

PESO por m3

AIRE

1,000

1,205

DIOXIDO DE CARBONO

1,528

1,850

NITROGENO

0,967

1,170

GAS INERTE

1,043

1,255

METANO

0,554

0,670

ETANO

1,048

1,268

ETILENO

0,975

1,180

PROPANO

1,550

1,885

PROPILENO

1,480

1,790

BUTANO

2,080

2,510

BUTILENO

1,940

2,345

BUTADIENO -1,3

1,880

2,275

AMONIACO

0,597

0,723

CLORURO DE VINILO

2,152

2,605

OXIDO DE ETILENO

1,520

1,840

CLORURO DE ETILENO

2,220

2,680

GASES

4.3 .- METODO DE DILUCION. En este método, el gas entrante se diluye lentamente con el gas que ya estaba en el tanque, y se puede mostrar matemáticamente, que con una mezcla perfecta, la concentración del gas original se reducirá hasta 1/e de su nivel original, después de purgar con un volumen del tanque de gas entrante. Siendo : e = base de los logaritmos neperianos = 2,7182816

Tabla 7.- REDUCCION DEL PORCENTAJE DE GAS POR EL METODO DE

100

DILUCION.

VOLUMENES DE

PORCENTAJE DE GAS

PORCENTAJE DE GAS

NITROGENO AÑADIDOS

ORIGINAL A 1 at.

ORIGINAL CON 50% VACIO

1 Volumen

36,79 %

13,54 %

2 Volúmenes

13,54 %

1,83 %

3 Volúmenes

4,98 %

0,25 %

4 Volúmenes

1,83 %

0,034 %

5 Volúmenes

0,67 %

-

6 Volúmenes

0,25 %

-

7 Volúmenes

0,09 %

-

8 Volúmenes

0,034 %

-

9 Volúmenes

0,012 %

-

Después de haber suministrado un cierto volumen (x) de gas entrante, la atmósfera original será reducida hasta 1/e x. Como en el método anterior, la cantidad consumida de nitrógeno se reducirá si la purga es hecha con un bajo flujo y a baja presión.

Sin embargo, el método es óptimo si se consigue una dilución completa.

Siendo :

c0 = concentración inicial c1 = c0  * 1/e

101

c2 = c1 * 1/e = c0 * ( 1/e )2 cn = c0 * ( 1/e )n Despejando n (= número de reemplazos): en = c0 / cn Donde :

n = ln ( c0 / cn )

Esta fórmula nos resultará muy útil para saber, a ciencia cierta la cantidad de reemplazos de la atmósfera del tanque que tendremos que hacer para pasar de una concentración inicial de gas en el tanque hasta la concentración final requerida.

Nitrógeno (densidad = 0,967) Etileno (densidad = 0,975)

Domo de gas

Entrada de nitrógeno

Salida de la mezcla

Figura 25.- Método de dilución de Etileno con Nitrógeno.

102

Domo de líqui

100

SALIDA 50

MITAD DEL TANQUE CERCA DE LA ENTRADA

0

TIEMPO

Figura 26.- Curvas típicas de concentración de gas a tres diferentes niveles por el método de dilución.

El método de dilución es también llamado “Método de turbulencias” y “Método de mezcla”.

En él grandes volúmenes de gas de purga

son introducidos en los tanques de carga y se mezclan con los vapores ya existentes en el tanque.

El gas de purga debería ser introducido vigorosamente

para reducir la posibilidad de que se formasen paquetes aislados. Inertar, usando el método de dilución, puede, por supuesto, hacerse mediante un proceso contínuo. De hecho, es el único proceso posible para los buques con tanques Tipo A (totalmente refrigerados) con muy pequeña capacidad de presión o vacío. Para realizar un verdadero proceso de dilución (como oposición a otro que pretenda ser de desplazamiento) no importa donde estén localizadas las entradas de gas inerte o la salida del tanque de la mezcla diluída , a condición de que se alcance una buena mezcla. Por esta razón, se encuentra generalmente más satisfactorio introducir el gas inerte a alta velocidad a través de las conexiones de vapor y sacar el contenido diluido a través de la línea de carga del fondo del tanque.

103

En buques con tanques del Tipo C (de alta presión), puede alcanzarse un incremento en el flujo de gas inerte, y por esa razón mejorar la mezcla y reducir el tiempo para realizar la operación, manteniendo los tanques en vacío pasando los gases de salida del tanque a través de los compresores de carga. Debe tomarse especial cuidado de asegurar una buena cualidad del gas inerte de forma continuada ante el incremento de las condiciones de rendimiento del generador de gas inerte. Cuando vayan a ser inertados más de un tanque, es posible alcanzar una reducción en la cantidad total de gas inerte usado, y en el tiempo total para realizar la operación, inertando dos o más tanques en serie. Este procedimiento también nos proporciona una forma rápida de inertar las tuberías y la planta de carga al mismo tiempo. Los dispositivos de carga y las líneas de vapor nos pueden proporcionar dispositivos para inertar dos o mas tanques en serie, pero en todo caso, el flujo extra de resistencia del circuito en serie disminuirá el ritmo de flujo de gas inerte por debajo del que habría de estar inertando un solo tanque. De este modo, el procedimiento óptimo de dilución en serie diferirá de un buque a otro y podrá ser materia de algunas experimentaciones.

4.4 .- METODO DE PRESURIZACION / VACIO. Este método es también un método de dilución, pero sólo es aplicable en buques gaseros con tanques de carga de Tipo C (presurizados). Los tanques de carga son presurizados repetidamente con el gas de purga, mediante los compresores, hasta un cierto nivel , y , entonces se libera la presión a la atmósfera.

El gas original se diluirá con el gas de purga añadido y a cada

repetición de la operación hará que la concentración del contenido inicial del tanque de carga vaya bajando.

104

Por ejemplo, si la presión absoluta del tanque se ve incrementada desde 1 hasta 5 atmósferas, la concentración del gas original se reducirá hasta el 20%. Se conseguirán resultados más rápidos mediante un mayor número de repeticiones, cada una a un nivel de presurización menor, que mediante el uso de niveles de presurización mayores que los que los tanques de carga y los compresores son capaces. En la Tabla 8, podemos demostrar que cuanto menor sea la presión antes de ser presurizados los tanques, más eficiente será la purga.

Tabla 8.- Método de presurización / vacío. Reducción en la concentración del gas original.

PRESURIZAR

5 at.

3 at.

2 at.

1,5 at.

50% vacío

1ª Purga

20 %

33 %

50 %

66,7 %

50%

2ª Purga

4%

11 %

25 %

44,4 %

25 %

3ª Purga

0,8 %

3,7 %

12,5 %

29,6 %

12,5 %

4ª Purga

0,16 %

1,23 %

6,25 %

19,8 %

6,25 %

5ª Purga

0,41 %

3,12 %

13,2 %

3,13 %

6ª Purga

0,14 %

1,56 %

8,8 %

1,56 %

7ª Purga

0,78 %

5,9 %

0,78 %

8ª Purga

0,39 %

3,9 %

0,39 %

HASTA

Se puede demostrar que cuanto menor sea la presión dentro del tanque previamente a la presurización, más eficiente será la operación de purga.

105

Los tanques de carga Tipo C son normalmente capaces de operar bajo un considerable nivel de vacío y, dependiendo de los diseños de los tanques, se disponen unas válvulas de rompimiento del vacío que están timbradas para permitir vacíos entre los rangos del 30% hasta el 70%. Inertar mediante sucesivas diluciones se puede llevar a cabo repetidamente poniendo en vacío a los tanques de carga mediante los compresores de carga y después rompiendo ese vacío usando el gas de purga que esté establecido. Si, por ejemplo, se puede alcanzar un 50% de vacío en cada ciclo de extracción de la presión de los tanques de carga, se reducirá la concentración del gas inicial de los tanques hasta la mitad. Este método es probablemente el más económico al usar una cantidad de gas de purga mínima para alcanzar el nivel de purga deseado. Sin embargo, el tiempo usado en la operación completa, podrá ser mayor que con el método de presurización, ya que los compresores sufrirán una reducción en la capacidad de aspiración con vacío en los tanques. Podemos aplicar la siguiente fórmula para saber el número de purgas que hay que efectuar dependiendo de las concentraciones iniciales y final requeridas, y de la cantidad de presión a la que se le va a someter a los tanques:

Log C - Log Co n= Log Pa - Log P

n

= Número de purgas

Co = Contenido inicial de gas/oxígeno a ser removido C

= Contenido final de gas/oxígeno a ser removido

Pa = Presión absoluta después de evacuar el tanque, en bares P

= Presión de presurización, en bares

106

Esto se puede demostrar en el ejemplo siguiente: Una carga de propano de 1000 m 3  tiene que ser purgada por medio de vapores de nitrógeno, hasta que quede en una concentración del 4%, en vista de la próxima carga. Si consideramos un flujo normal de nitrógeno de 1000 m3/h, podemos fácilmente estipular el progreso de la purga, dependiendo del tiempo usado.

a).- Presurización del tanque carga hasta 5 bares absolutos: - 1ª Presurización: 100 % de Propano * 1/5 = 20 % de Propano - 2ª Presurización:

20 % de Propano * 1/5 =

4 % de Propano

CONSUMO DE NITRÓGENO 1000 m3 de capacidad * 2 presurizaciones * (5 bares - 1 bar) = 8000 m3 de N2. TIEMPO USADO Tiempo para presurizar = (2 presurizaciones * 4000 m 3 capacidad) / 1000 m 3/h = = 8 horas Tiempo para despresurizar = aprox. 8 horas Total tiempo de purga = 16 horas

b).- Presurización del tanque de carga hasta 2 bares absolutos. - 1ª Presurización: 100 % de Propano * ½ = 50 % de Propano

107

- 2ª Presurización:

50 % de Propano * ½ = 25 % de Propano

- 3ª Presurización:

25 % de Propano * ½ = 12,5 % de Propano

- 4ª Presurización: 12,5 % de Propano * ½ = 6,25 % de Propano - 5ª Presurización: 6,25 % de Propano * ½ = 3,125 % de Propano CONSUMO DE NITROGENO 1000 m3 de capacidad * 5 presurizaciones * (2 Bares - 1 Bar) = 5000 m 3 de N2 TIEMPO USADO Tiempo para presurizar = ( 5 presurizaciones * 1000 m 3 capacidad) / 1000 m 3/h = = 5 horas Tiempo para despresurizar = 5 presurizaciones * 1 ½ = 7,5 horas Total tiempo de purga = 12,5 horas

c).- Tanque en vacío desde 1 Bar hasta 0,5 Bar absoluto. (Presurización desde 50% de vacío hasta presión atmosférica). - 1er  Vacío : 100 % de Propano * 0,5 capacidades = 50 % de Propano - 2º Vacío :

50 % de Propano * 0,5 capacidades = 25 % de Propano

- 3er  Vacío :

25 % de Propano * 0,5 capacidades = 12,5 % de Propano

- 4º Vacío : 12,5 % de Propano * 0,5 capacidades = 6,25 % de Propano - 5º Vacío : 6,25 % de Propano * 0,5 capacidades = 3,125 % de Propano CONSUMO DE NITROGENO 1000 m3 capacidad * 5 presurizaciones * (1 bar - 0,5 bares) = 2500 m 3 de N2

TIEMPO USADO

108

Tiempo de presurización = (5 presurizaciones * 500 m 3 capacidad) / 1000 m3/h = 2,5 horas Tiempo de vacío = 5 vacíos * 4 horas = 20 horas Total tiempo de purga = 22,5 horas

d).- Conclusiones. La comparación de los tres métodos de purga nos da: Consumo deNitrógeno

Tiempo usado

-Método a (presurización hasta 5 bares)

8000

16

-Método b (presurización hasta 2 bares)

5000

12,5

-Método c ( 50% de vacío)

2500

22,5

Supongamos que el citado buque gasero fue contratado por 10000 Dólares/día y el precio del nitrógeno es de aproximadamente 0,30 Dólares/m3. Los costes totales de los tres métodos de presurización serían: Precio N2

Coste por demoras

Precio total

- Método a

2400

+

6600

=

9000

- Método b

1500

+

5200

=

6700

- Método c

750

+

10000

=

10750

Como podemos ver en la tabla, está claro que en vista de los costes totales involucrados en este ejemplo, el método más económico es el de

109

presurizar los tanques de carga hasta 2 bares absolutos (método b). Sin embargo, cualquiera que sea el método seguido, dependerá del consentimiento de los armadores o fletadores del buque. El inspector que esté conduciendo la operación de purga deberá tener muy claras instrucciones, por lo que para cada operación se tomarán en cuenta los intereses de todas las partes envueltas y se efectuará el procedimiento de purga más económico.

4.5 .-

DETERMINACION DE LA CANTIDAD DE

NITROGENO CONSUMIDA.

4.5.1 .- INTRODUCCION. Como ya ha sido comentada previamente, el gas de nitrógeno es muy caro. Por consiguiente, se debe calcular exactamente las cantidades de consumo. En la mayoría de las plantas de limpieza o purga, los tanques de tierra tienen instalados indicadores de nivel controlados. En estos casos, la cantidad consumida de nitrógeno puede ser calculada exactamente.  Algunas plantas tienen medidores de flujo instalados en la línea de tierra. Uno debe asegurarse que estos instrumentos estén propiamente calibrados por una compañía independiente.

Otras plantas de limpieza y purga no tienen indicadores de nivel o medidores de flujo, y en ese caso la cantidad consumida debe ser determinada teóricamente.

110

4.5.2 .- EL METODO DE DESPLAZAMIENTO. En teoría, sólo se necesitaría un volumen de gas de purga para un total barrido de los tanques de carga, en el supuesto de que el desplazamiento es perfecto, y no se produce ningún tipo de mezcla entre el gas de purga y el gas inicial.

4.5.3 .- EL METODO DE DILUCION. Solo podemos dar una estimación aproximada de la cantidad de gas de purga usado de acuerdo a la figura 27, que vemos a continuación. En este diagrama se puede encontrar el cociente de la atmósfera original por la atmósfera final requerida como una función de la cantidad de gas de purga que se debe suministrar. Pongamos como ejemplo, la purga de un tanque de 5000 m 3. Este tanque ha sido puesto en aire para que sea efectuada una inspección visual. El contenido final de oxígeno que se requiere es de 0,3 % de volumen de oxígeno

Contenido inicial Cociente de :

= Contenido final

1

2 3 7

21 %

111

= 70 0,3 %

120

Figura 27.- Número de reemplazos de nitrógeno por el método de dilución.

Siguiendo el diagrama, nos serán suficientes 4,2 renovaciones de la atmósfera del tanque para alcanzar la concentración final requerida. Por tanto, la cantidad de nitrógeno consumida para reducir la concentración de oxígeno en el tanque de carga será :

5000 m3 de capacidad * 4,2 renovaciones

=

21000 m 3  de vapores de

nitrógeno.

4.5.4 .- METODO DE PRESURIZACION. En el método de presurización, el consumo de nitrógeno es más

112

correcto y más fácil de determinar, mediante la siguiente fórmula :

Volumen consumido (V) = n * Vo * ( P - Pa )

Cantidad consumida (Q) = V * S

Donde : V = Volumen de gases de purga consumidos (m3) n = número de purgas Pa = Presión absoluta después de despresurizar (en bares). P = Presión de presurización (en bares) Vo = Capacidad total de los tanques (m3) Co = Concentración inicial de gas/oxígeno a ser eliminado. C = Contenido final. Q = Cantidad de nitrógeno consumido (kg) S = Densidad de vapor de nitrógeno (kg/m 3) El número de purgas necesario para obtener una cierta especificación, viene dado por la siguiente ecuación:

Log C - Log Co n = Log Pa  - Log P

4.6 .- CONCLUSIONES. Después de haber revisado los pros y los contras de estos tres

113

métodos de purga, es obvio que la selección del método más apropiado no es tan fácil como parece, ya que uno tiene que tener en consideración numerosos factores, como por ejemplo: - Las demoras del barco, o el tiempo necesario para poner los tanques de carga en las especificaciones requeridas. - Las especificaciones requeridas para la atmósfera de los tanques de carga. - Las condiciones de los tanques de carga a la llegada a la instalación de purga. - La motivación y habilidad de la tripulación. - El sistema de construcción de los tanques de carga , disposición de las líneas de gas y líquido, características de las plantas de gas inerte y de los compresores de carga, etc. - Las diferencias de densidad entre los diferentes gases envueltos en la operación de purga.

Todos estos factores deben ser evaluados cuidadosamente por el Inspector independiente encargado de la operación de purga, para seleccionar el mejor y más económico método de purga. Generalmente, cada barco tendrá establecido los procedimientos más aconsejables en base a la propia experiencia. Como ya ha sido anteriormente indicado, el método de desplazamiento es teóricamente el más eficaz, pero su eficiencia depende de que se produzca una buena estratificación entre el gas que está siendo introducido y los gases que son expelidos. Si la diferencia de densidad entre los dos gases envueltos no es apropiada para que se produzca una buena estratificación de ambos, será mejor optar por el método de dilución y promover que el gas que entra lo haga de la forma más turbulenta posible, para que la mezcla sea más homogénea en todo el

114

volumen de los tanques de carga, factor del que depende la eficacia de la dilución. En la práctica, a menudo es necesario usar una combinación de dos ó más métodos para alcanzar unos resultados óptimos. Cambiar de método en el momento justo es imperativo para cumplir, a intervalos regulares, los test analíticos necesarios de los tanques de carga, para verificar el progreso correcto de las operaciones de purga y minimizar el consumo de nitrógeno. Cualquiera que sea el método elegido, es importante monitorizar la concentración de los gases envueltos (tanto oxígeno, como % de gas, o % de LEL) en cada tanque de vez en cuando a tantas localizaciones como sea posible usando las conexiones de muestras provistas. De esta forma el progreso de la operación de purga puede ser señalado y nos dará la seguridad de que finalmente el tanque quedará adecuadamente purgado en todo su volumen.

CAPITULO V 115

OPERACIONES DE PURGA EN BUQUES GASEROS POR MEDIO DE VAPORES DE NITROGENO COMO PREPARACION PARA LA CARGA.

5.1 .- INTRODUCCION. El campo de aplicación de las operaciones de purga es el de barrer los tanques de carga con vapores de nitrógeno, previamente a cargar con gas líquido. La primera meta es la de poner la atmósfera de los tanques de carga dentro de las especificaciones requeridas.  Además, se debe poner un cuidado preferente, para que no se formen mezclas inflamables o explosivas en los tanques de carga, líneas o equipamiento asociado.

5.2 .- PROPOSITO DE LA PURGA.

5.2.1 .- EXTRACCION DEL OXIGENO.

116

Cuando se añade el vapor de nitrógeno puro, disminuye el contenido de oxígeno en los tanques de carga. Este oxígeno podía provenir del aire si los tanques de carga habían sido aireados. Puede ocurrir que los tanques de carga estén parcialmente purgados por los gases inertes provenientes de una planta de gas inerte de la que el buque pudiera disponer. En este caso, el contenido de oxígeno se encontraría aproximadamente desde el 0,5 % hasta el 5 % del volumen del tanque. En otras ocasiones pudiera ocurrir que si los tanques de carga, por cualquier circunstancia, hubieran estado sometidos a vacío, el contenido de oxígeno se hubiera aumentado debido a algunas filtraciones accidentales a través de alguna fuga ocasional. Los requisitos que nos encontraremos en el muelle en el que vamos a cargar, concernientes al contenido máximo permitido de oxígeno, estarán relacionados a las regulaciones de seguridad imperantes en esa estación de carga (por ejemplo si se dispone de línea de retorno de vapor). También tienen que ser tenidas en cuenta las posibilidades de contaminación existentes. El oxígeno es , en general, un agente de contaminación importante para todos los gases licuados químicos (propileno, óxido de propileno, VCM, ...) que reaccionarán con él en la mayoría de los casos. Por consiguiente, es necesario mantener el contenido de oxígeno dentro de los tanques de carga, entre unos límites bien definidos, antes de que se proceda a cargar en los tanques.

El porcentaje de oxígeno que debería ser obtenido depende, consecuentemente, de la naturaleza del gas a cargar, tanto como de las especificaciones requeridas, y, generalmente, varía entre desde 0,1 % hasta el 1 % del volumen. Para la carga de gases combustibles (cuyo objeto es el de ser quemados), como el butano o el propano, se establece un límite de seguridad de entre el 2 % hasta el 5 % del volumen.

117

5.2.2 .- EXTRACCION DEL GAS RESIDUAL O DE LOS COMPONENTES SUPERFLUOS. La atmósfera de los tanques de carga puede contener, además de oxígeno, una serie amplia de otros componentes, que pueden ser también contaminantes, y consisten en

gases residuales de una carga anterior, o

componentes del gas inerte, tales como: hidrocarburos, monóxido de carbono, dióxido de carbono, anhídrido sulfúrico, etc... Todos estos componentes deben ser rebajados hasta entrar dentro de ciertos límites admisibles. La cuestión importante que siempre se presenta antes de cada carga es la de averiguar las especificaciones requeridas. Sería muy conveniente que se hicieran una serie de especificaciones estándar para todos los diferentes tipos de cargas y para todas las terminales de gases licuados, pero ésto, por supuesto, no es practicable, ya que cada situación es diferente y se puede cargar un gran surtido de productos, así que resulta difícil prever todas las posibles situaciones.  Además, no sólo deben cumplirse los requisitos impuestos en la terminal de carga, sino que también, ciertas instancias o personas envueltas en el tratamiento de esta carga, pueden hacer especificaciones adicionales, como por ejemplo, las que vienen impuestas en los contratos de venta de la carga, para asegurar la calidad de los gases químicos.

Las Autoridades portuarias o estatales pueden también imponer ciertos requisitos en conexión con la seguridad y el medio ambiente. Es cometido de los Inspectores independientes el agrupar todas estas reglas y requisitos y asegurar su cumplimiento.

118

5.2.3

.-

PURGA PARA ALCANZAR UN PUNTO

DE ROCIO

DETERMINADO.

Para cargas tales como el propileno, etileno, etano, LNG, etc. se añade normalmente una restricción adicional a las especificaciones de la atmósfera de los tanques de carga antes de proceder a la carga del gas licuado, y es la de alcanzar un punto de rocío determinado. El punto de rocío es una medida de la humedad presente en la atmósfera de los tanques de carga. La presencia de agua, incluso, tan sólo, como humedad en la fase de vapor puede causar una grave contaminación a la carga, además de constituir un serio peligro para la seguridad o el correcto manejo de los equipamientos del barco. Cuando el punto de rocío de los vapores remanentes o de la atmósfera del tanque es muy alto, pueden presentarse problemas cuando se lleve a cabo el enfriamiento de las paredes del tanque o de la carga, tales como el bloqueo de las bombas de descarga, taponamiento de tuberías (especialmente de la de sprays), congelamiento de instrumentos del sistema, etc. Este tipo de contaminación debe ser evitada puesto que el agua reacciona con los óxidos de metales y los gases químicos.

Es posible, también, la formación de hidratos, los cuales causan el bloqueo de las bombas y el taponamiento de las líneas. En la práctica, el punto de rocío está indirectamente relacionado con el punto de ebullición del gas que va a ser cargado. Es evidente, que con cargas que tengan muy bajo el punto de ebullición o que la temperatura a las que

119

las cargas van a ser transportadas, también debe alcanzarse un punto de rocío muy bajo. Principalmente, las temperaturas por debajo de 0 ºC provocan que la humedad remanente se congele y ésto debe ser evitado disminuyendo el punto de rocío de la atmósfera del tanque. Generalmente, podemos establecer que el punto de rocío requerido para una carga y transporte seguros de un gas licuado para evitarse completamente problemas de formación de hidratos y congelamientos puede ser alcanzado usando la siguiente regla:

mínima Tº de la carga licuada durante la custodia Punto de rocío (ºC) = 2

Como ejemplos, valgan los dos siguientes: a).- Etileno cargado a

-100 ºC

Punto de rocío = -100 / 2 = -50 ºC

b).- Butadieno cargado a + 15 ºC, durante el transporte será enfriado hasta .........- 5 ºC Punto de rocío = - 5 / 2

=

-2,5 ºC

Las operaciones de purga para alcanzar un cierto punto de rocío son muy difíciles de predecir. El progreso de dicha operación no puede ser estimado fácilmente. Sin embargo, si se siguen ciertas reglas generales, el punto

120

de rocío requerido se alcanzará en un mínimo de tiempo: -

Los vapores de nitrógeno deben ser suministrados a alta

temperatura. - Antes de purgar, se aconseja una inspección visual cuidadosa. Todo trazo de agua que se encuentre dentro de los tanques de carga, líneas y demás equipamiento asociado, debe ser eliminado, y secado completamente antes de que se cierren las tapas de los tanques de carga. - Inmediatamente después de la inspección visual y cerrado de tanques, debe comenzarse a purgar para que no exista la posibilidad de condensación de la humedad existente. -

Nunca presurizar los tanques de carga que contengan

humedad, aire o vapores. Aquí es más probable que ocurra la condensación.

Tabla 9.- Porcentaje de Punto de Rocío en diferentes unidades. mg / m3

-8

3080

2300

-18

1250

940

-9

2840

2140

-19

1140

860

4600

-10

2690

1950

-20

1030

790

5650

4200

-11

2360

1790

-21

940

710

-2

5100

3900

-12

2160

1640

-22

860

640

-3

4700

3600

-13

1980

1500

-23

765

580

-4

4350

3300

-14

1800

1360

-24

687

527

-5

3980

3000

-15

1650

1250

-25

625

478

-6

3650

2780

-16

1500

1140

-26

553

430

-7

3380

2550

-17

1360

1040

-27

517

390

Temp.

ppm

(ºC)

Volumen

0

6000

-1

121

-28

467

352

-29

426

318

-30

380

288

-61

9,2

7

Temp.

ppm

mg / m3

(ºC)

Volumen

-62

8

6,15

-63

6,98

5,31

260

-64

6,08

4,61

309

232

-65

5,28

4,02

-33

276

210

-66

4,58

3,48

-34

249

188

-67

3,96

3

-35

222

168

-68

3,40

2,60

-36

200

151

-69

2,94

2,24

-37

179

135

-70

2,53

1,93

-38

162

122

-71

2,17

1,65

-39

144

108

-72

1,87

1,42

-40

128

97

-73

1,61

1,23

-41

114

86

-74

1,37

1,04

-42

102

77

-75

1,17

0,89

-43

90

68,5

-76

1,01

0,765

-44

80

61

-77

0,86

0,659

-45

71,9

54,1

-78

0,73

0,558

-46

63,5

48

-79

0,618

0,466

-47

56,2

42,5

-80

0,522

0,398

-48

49,9

37,8

-81

0,498

0,340

-49

44

33,3

-82

0,378

0,288

-50

39

29,5

-83

0,315

0,240

-51

31,2

26

-84

0,262

0,189

-52

30,4

23

-85

0,221

0,168

-53

26,7

20,3

-86

0,186

0,141

-54

23,4

17,8

-87

0,156

0,118

-55

20,6

15,7

-88

0,130

0,099

-56

18,2

13,8

-89

0,110

0,083

-57

15,9

11,1

-90

0,098

0,069

-58

13,9

10,6

-91

0,089

0,057

-59

12,1

9,2

-92

0,080

0,046

-60

10,6

8

Temp.

ppm

(ºC)

Volumen

-31

342

-32

mg / m3

122

Figura 28 .- Diagrama de la relación del Punto de Rocío con la cantidad de agua en el aire o en la atmósfera del tanque.

123

5.3 .- CAMBIOS DE CARGA.

5.3.1 .- INTRODUCCION. El Contrato de Fletamento es un documento muy importante, donde viene formulada la “Cláusula de presentación del barco”. No es posible enumerar todos los requisitos y condiciones que pueden venir expuestas, ya que éstas varían para cada instalación y/o cliente, así como para cada embarque. Sin embargo, intentamos agrupar la mayoría de estos requisitos y condiciones de llegada en el siguiente punto

5.3.2 .- GUIA SOBRE LA CONDICION DE LOS TANQUES DE CARGA PREVIAMENTE A RECIBIR LA SIGUIENTE CARGA. Seguiremos las siguientes Reglas estándar para todos los barcos dedicados al transporte de gases licuados previamente a recibir la siguiente carga: - Los tanques de carga, líneas de carga, etc. estarán libres de líquido de la carga anterior (“Liquid-Free”). - El contenido de oxígeno estará por debajo de 0,3 %. En caso de que la siguiente carga sea VCM, el contenido estará por debajo de 0,1 %. Si la siguiente carga es Butadieno, el contenido de oxígeno estará por debajo de 0,2 % - En caso de que la próxima carga sea Etileno, el Punto de Rocío será menor de -50 ºC

- Si la siguiente carga es Propileno, el Punto de Rocío estará por

124

debajo de -25 C - El Oxido de Propileno no se cargará en tanques que previamente hayan estado cargados con Amoniaco, Aminas, Sosa Caústica u otros componentes, reactivos con el Oxido de Propileno en las tres últimas cargas. - Tener cuidado con los valores MAC del VCM (1 ppm) y del  Amoniaco (25 ppm) en caso de que haya inspección visual. - Si la carga previa ha sido un gas químico u otro diferente a un LPG, entonces habrá que efectuar una inspección visual completa antes de efectuar las operaciones de purga y carga. Dependiendo de cual fuese la carga anterior, se requerirán las siguientes “Condiciones de los tanques de carga”: - Número de Código: 1.- Limpieza con agua. 2.- Inspección visual 3.- Purga solamente con nitrógeno 4.- Purga con nitrógeno o con gas inerte. - La cantidad máxima permitida de la carga previa en el fondo del tanque - La temperatura del tanque de carga requerida.

Tabla 10 .- Guía sobre la condición de los tanques de carga previamente a recibir la siguiente carga.

125

SIGUIENTE CARGA

CARGA PREVIA

ETILENO

PROPILENO

BUTADIEN

BUTILENO

O ETILENO

XXXXXX

PROPILENO 3 < 1000 ppm

3 <3000 ppm 0ºC XXXXXX

C-4

VCM

OX. PPL.

REFINADO

4 < 5% C 2 0ºC 4 < 5% C 3

4 < 5% C2 0ºC 4 <5 % C3

3 < 1000 ppm

2;3

3 < 1000 ppm

2;3

0ºC

0ºC BUTADIEN

2;3

2;3

XXXXXX

4 < 25% Butad

2;3

2;3

BUTILENO

2;3

2;3

4 < 5% Butil.

XXXXXX

2;3

2;3

C-4

2;3

2;3

2;4 <5% C4

2;3 < 75% C4

XXXXXX

2;3

2;3

VCM

2;3

2;3

2;4

2;3

2;3

XXXXXX

2;3

OX. PPL.

1;2;3

1;2;3

1;2;4

1;2;4

1;2;4

1;2;3

XXXXXX

BUTANO

2;3

2;3

3 < 5% C 4

4 < 5% C4

TANQUE VACIO

2;3

2;3

PROPANO

3 < 1000 ppm

3 < 5% C 3

4 < 5% C 3

4 < 5% C3

3 < 1000 ppm

2;3

2;3

2;3

1;2;3

NO PERMITIDO

O

REFINADO

0 ºC MEZCLA

2;3

2;3

DE C3 /C4 AMONIACO

1;2;3

1;2;3

4 < 5% C 3/C4 1;2;4

4 > 5% C3/C4 1;2;4

5.3.3 .- INSPECCION VISUAL.

126

0 ºC 1;2;4

En caso de que se requiera una inspección visual, los tanques de carga, tuberías, bombas, compresores, condensadores, etc. deben hallarse completamente bajo aire respirable. Se considera aire respirable: - El que tiene un contenido de oxígeno del 21 % de volumen - La concentración de los vapores remanentes debe estar por debajo del valor T.L.V.  (Threshold Limit Value: Concentración máxima de una sustancia a la cual un trabajador puede estar expuesto repetidamente, durante una jornada normal de 8 horas al día y 40 horas semanales, día tras día, sin sufrir efectos negativos su salud).

Tabla 11.- Valores TLV y Límite odorífero de varios productos.

PRODUCTO

T.L.V.

LIMITE ODORIFERO

AMONIACO

25 ppm

20 ppm

BUTADIENO

10 ppm

1000 ppm

BUTANO

600 ppm

5000 ppm

BUTILENO

800 ppm

inodoro

ETANO

1000 ppm

muy alto.

ETILENO

1000 ppm

no disponible

METANO

1000 ppm

200 ppm

PROPANO

1000 ppm

inodoro

PROPILENO

1000 ppm

desconocido

OXIDO DE PRPILENO

50 ppm

200 ppm

VCM

2 ppm

250 ppm

5.3.4 .- CONDICIONES ESTANDAR DE TANQUES DE CARGA Y LÍNEAS ANTES DE LA LLEGADA.

127

a) .- Temperatura : Los tanques de carga vacíos de productos refrigerados como el Etileno, Propileno, Propano, etc. deben ser calentados hasta al menos 0 ºC.

b) .- Presión : Debe haber una mínima sobrepresión en todos los tanques de carga

de

aproximadamente

0,25

Bares,

para

poder

tomar

muestras

representativas de la atmósfera de los vapores remanentes.

c) .- Líquido remanente :  A la llegada, todos los tanques de carga, líneas, filtros, compresores, condensadores, bombas, separadores de líquido, calentadores, colectores de purgas, etc. deben estar completamente libres de líquido.

5.3.5 .- REQUISITOS ESTANDAR.

a) .- Oxígeno : El contenido de oxígeno debe ser menor de 0,3 %. Si se va a cargar Butadieno, el contenido de oxígeno debe estar en todo momento por debajo de 0,2 % del volumen. Si se va a cargar VCM, el contenido de oxígeno no debe exceder de 0,1 % del volumen.

b) .- Punto de Rocío :

128

En el caso de que la próxima carga sea etileno, se debe obtener un punto de rocío por debajo de -50 ºC. En el caso de que vaya a ser propileno, el punto de rocío estará por debajo de -25 ºC. Para el resto de las cargas que vayan a ser transportadas por debajo de la temperatura de congelación del agua, es recomendable, aunque no suelen hacerse requisiciones especiales al respecto, que el punto de rocío sea al menos la mitad de la temperatura más baja que alcanzará ese producto durante la carga o su transporte.

c) .- Carga previa : La máxima concentración permisible de vapores remanentes en el fondo de los tanques de carga está especificada en la Tabla 10.

5.3.6 .- METODOS PRELIMINARES DE LIMPIEZA. Cargas, como el óxido de propileno o el anhídrido de amonia, son completamente solubles en agua. Esta propiedad física hace muy fácil la limpieza de los tanques de carga que han transportado previamente óxido de propileno o anhídrido de amonia, ya que éstos pueden ser sacados por medio del lavado con agua. La desventaja del lavado es la de que se pueden formar productos reactivos, tales como: hidratos de amoniaco, carbonatos de amoniaco, etc. La ventilación de los tanques de carga vaciados de óxido de propileno o anhídridos de amonia, hasta que haya desaparecido todo trazo, toma un tiempo considerable por lo que el lavado, seguido del secado de los tanques de carga es una práctica normal. La ventaja del ventilado radica en que los tanques de carga estarán secos. Esto resultará importante cuando existan unos requisitos

129

restrictivos sobre el punto de rocío. también se disminuye la corrosión del material de los tanques.

5.3.7 .- PRINCIPIOS GENERALES PARA EL CAMBIO DE CARGAS. La Tabla 10

puede ser usada como guía general para los los

cambios de carga. La explicación de la tabla es la siguiente:

Próxima carga : Propileno Carga previa : Etileno Gas de purga aconsejable Inspección visual necesaria Purga a los requisitos estándar y requisitos adicionales

CAPITULO VI 130

OPERACIONES PREVIAS AL CAMBIO DE GRADO.

131

6.1 .- SECUENCIA SECUE NCIA DE LA OPERACION DE CAMBIO DE CARGA.

ENFRIAMIENTO ENFRIAMIENTO

CARGA CARGA

DESCARGA

EVAPORACION REMANENTE

PURGA

NH3

INERTIZACION INERTIZACION

NH3 

LIMPIEZA

VENTILACION

CALENTAMIENTO

INERTIZACION INERTIZACION

INSPECCION

6.2 .- ELIMINACION DEL LIQUIDO REMANENTE. REMANENTE.

6.2.1 .- GENERAL. Después de asegurarnos de que tanto el condensador, como las líneas, calentadores de carga, colectores colectores de purgas, etc. están libres de todo líquido, mediante el soplado con gas caliente, o el simple drenaje a la atmósfera, el siguiente paso es el de evaporar el líquido que todavía puede quedar en los tanques de carga después de haber terminado la operación de descarga. Cualquier trazo de líquido que quede dentro de los tanques continuará

132

produciendo vapores y frustrará la siguiente operación de desgasificación o purga. Si la siguiente carga y la carga previa son similares o compatibles, como por ejemplo propano y butano, no se nos requerirá purgar los tanques, sujetos a ciertas consideraciones comerciales, pero incluso en tales casos, normalmente se exige que no permanezca ninguna cantidad de líquido de la carga anterior. Dependiendo del tipo de tanques de carga, o de la instalación con la que disponemos, ésto se puede hacer usando el método de presurización o de calentamiento.

6.2.2

.-

EXTRACCION

DEL

LIQUIDO

REMANENTE

POR

PRESURIZACION. En los buques con tanques Tipo C (presurizados), a menudo se está provisto de una línea de reachique (stripping). Mediante la creación de presión en los tanques usando los compresores de la planta del barco, el líquido remanente de la anterior carga puede ser presurizado desde la poceta del fondo de los tanques de carga, a través de la línea de reachique que viene desde el mismo fondo de la poceta, y ser recogido junto a los reachiques de los demás tanques de carga, en un tanque de purgas dispuesto para este cometido para retornarlo a tierra donde y cuando sea permisible o mandarlo directamente a la atmósfera, si es posible. Este drenaje y reachique deberá ser continuado hasta que todo el líquido haya sido extraído de los tanques de carga, cosa que podremos comprobar mediante la línea de muestreo del fondo del tanque o por los sensores de temperatura.

133

Vapor de otro tanque

Línea de vapor Compresor

Líquido hacia tierra u otro tanque

Línea de reachique

Poceta

Figura 29 .- Extracción del líquido remanente por presurización.

La presión necesaria a la que habrá que presurizar el tanque de carga para extraer el líquido remanente dependerá de la densidad de la carga y de la altura desde el fondo del tanque hasta el domo del mismo.

6.2.3 .- EXTRACCION DEL LIQUIDO REMANENTE POR DESCARGA DE GAS CALIENTE. Para los buques con tanques de otro diferente, o sea , que no admitan alta presión, no es posible hacer el “Liquid-free” usando el método de presurización.

En vez de éste, debe llevarse a cabo una vaporización, bien

usando un sistema de serpentines de calefacción (“puddle heating”) donde se disponga de ellos, o bien, suministrando gas caliente al fondo del tanque de carga directamente. En cualquiera de los casos, la fuente de gas caliente será la

134

descarga de gas de los compresores. El vapor se tomará de los tanques, pasando por el compresor de carga, donde el calor de la compresión nos da como resultado un aumento de la temperatura de la descarga de gas. Este calor de compresión es, entonces, efectivamente transferido hacia el líquido remanente causando su evaporación. Donde se introduce el gas caliente directamente hacia el fondo del tanque, normalmente a través de la línea de líquido de carga, los charcos de líquido son evaporados y los vapores son normalmente llevados hacia el palo de venteo cuando el barco está en la mar, o son condensados en la planta de relicuado y transferidos entonces hacia tierra, hacia la atmósfera o hacia el tanque de almacenamiento de purgas. En los tanques de carga en los que se disponga de serpentines de calefacción, el vapor descargado por el compresor en los serpentines se condensa, y el calor latente de condensación es absorbido por el líquido del fondo del tanque causando su evaporación y reemplazando el vapor que ha sido aspirado, por lo cual la presión en los tanques permanece prácticamente invariable, o aumenta muy poco.

Vapor de los tanques de carga Hacia el palo de venteo o tanque de purgas

Línea de vapor

Compresor

Línea de líquido

Figura 30 .- Extracción del líquido remanente por evaporación.

135

El líquido condensado en los serpentines, retorna por la línea de condensado, desde donde puede ser mandado hacia tierra , hacia el tanque de almacenamiento de purgas, para posteriores usos, a otro tanque, si solamente un tanque va a ser desgasificado, o a la mar, a través de una manguera flexible.  Así se continuará con la operación hasta que se esté seguro de que todo el líquido remanente en el tanque ha sido evaporado. Cuando calentamos propano, existe un riesgo constante de que se forme hielo en los serpentines de calefacción. Esto es debido a que el propano puede absorber más agua como vapor que como líquido, entonces una parte del contenido de agua puede aparecer durante el proceso de relicuado y congelarse dentro de la línea de retorno del serpentín o dentro del propio serpentín. Los principales indicadores de que se ha formado hielo dentro de las tuberías son: a).- El tubo que está obstruido aparece menos congelado por la parte exterior que los otros que no lo están. b).- La presión de entrada al serpentín aumenta. Si se sospecha de la formación de hielo dentro del circuito de calentamiento, la válvula de entrada debe ser cerrada lentamente, si escuchamos un ruido agudo, combinado con un aumento de la presión de entrada, éso querrá decir que ese serpentín está libre o que se ha liberado por sí mismo. Si no se escucha nada, el serpentín está obstruido. Cuando un serpentín está bloqueado por el hielo, la manera más fácil de abrirlo, es parar el compresor, inyectar metanol en la línea, y volver a arrancar los compresores. Si durante la operación de calentamiento, la presión tiende a subir, el exceso de presión debe ser reducido, bien venteándolo a la atmósfera, bien por relicuado en otro tanque si se decide recobrar el producto.

136

Cuando todo el líquido del tanque ha sido evaporado, las tuberías de retorno se descongelarán por sí solas. Esto nos dará una indicación de que el tanque ha sido puesto libre de líquido. Lo más usual, es seguir calentando hasta que por la tubería de retorno del serpentín no salga líquido, como etapa preliminar del calentamiento de tanques. Entrada de gas caliente al serpentín

Salida del condensado en el serpentín

Figura 31 .- Sistema de serpentín de calefacción.

6.2.4

.-

ESTIMACION

DEL

TIEMPO

NECESARIO

PARA

EL

CALENTAMIENTO DE LOS TRAZOS DE LIQUIDO. Primero debemos conocer la cantidad de líquido remanente en el tanque, mediante un cálculo. Entonces, admitiendo que cada hora pasan por el compresor 1,3 Toneladas por cada 1000 m 3, la cantidad de aire horaria puede ser calculada. Esto se multiplica por la densidad relativa del vapor.

Pongamos dos ejemplos: Calcular cuánto tiempo tardaríamos en evaporar 90 Toneladas de (a) propano y (b) amoniaco con tres compresores de 1000 m 3/h de capacidad cada

137

uno.

a).- Para el Propano: Cantidad de vapor por hora = 1,3 Tons x 3 compresores x 1,5 (densidad) = 5,85 Tiempo necesario = 90 Tons / 5,85 Tons/h = 16 horas

b).- Para el amoniaco: Cantidad de vapor por hora = 1,3 Tons x 3 compresores x 0,6 (densidad) = 2,34 Tiempo necesario = 90 Tons / 2,34 Tons/h = 38 horas

6.3 .- CALENTAMIENTO DE TANQUES. Después de que todo el líquido de los tanques haya sido evaporado, los tanques serán calentados haciendo circular el vapor mediante los compresores. El vapor se aspirará de la parte alta de los tanques, y el retorno se hará a través del calentador de gas/aire (si lo hay) descargándolo en el fondo del tanque. La circulación de vapor calentará el tanque de carga y evaporará cualquier traza de líquido que hubiera podido quedar después de la operación anterior. Esta operación es sensiblemente más rápida si el barco dispone de un

138

calentador de gas.

Es esencial que antes de dar por concluida esta operación, se esté completamente seguro de que en el tanque de carga no ha quedado absolutamente ningún trazo de líquido, ya que si ésto ocurriese, este líquido, se evaporaría al realizar la siguiente fase de la operación, el inertado, con lo cual quedaría frustrado la efectividad de todo el proceso. Por otra parte, siempre que sea posible se debe calentar el tanque por encima del punto de rocío del aire/inerte. Como una buena práctica se debe calentar el tanque aproximadamente 5 ºC por encima de la temperatura ambiente, ya que así evitaríamos la condensación de la humedad cuando en la parte final de la operación ventilemos los tanques de carga con aire. Es esencial llevar a cabo el calentamiento de los tanques especialmente cuando los tanques de carga estaban a muy bajas temperaturas, como por ejemplo en los buques LNG. Si no se lleva a cabo el calentamiento de los tanques hasta, por lo menos, la temperatura ambiente, se puede producir el congelamiento de las partículas de humedad y la formación de CO 2  en el gas inerte. Además, sería necesaria una mayor cantidad de gas inerte o nitrógeno a baja temperatura. Esta operación también resulta de la mayor importancia cuando tras el calentamiento de los tanques de carga que contenían amoniaco se va a proceder a desgasificar con aire. El amoniaco tiene la característica de ser muy persistente, y si la operación de calentamiento se recorta con objeto de ahorrar tiempo, y se comienza con la ventilación de los tanques de carga demasiado pronto, toda la operación completa puede arruinarse. Pensemos que una capa muy fina de vapores más fríos

de amoniaco previenen a los vapores más

calientes de vaporizar el líquido. Si decidimos, digamos a 0 ºC, comenzar a ventilar los tanques con aire, éste se abre paso a través de esa capa fina de vapores fríos y los líquidos residuales comienzan a evaporarse y la temperatura cae

139

rápidamente hasta un nivel alarmantemente bajo. El vapor de agua contenido en el aire se condensa y forma una solución acuosa con el amoniaco, por lo que la operación puede llegar a prolongarse por cualquier cosa desde una semana a diez días.

6.4 .- INERTIZACION DE LOS TANQUES DE CARGA. Entendemos por inertización, el cambio de una atmósfera de aire o de gas combustible por otra de gas inerte (o nitrógeno). Por lo tanto se trata de substituir el contenido del tanque de carga purgando éste con gas inerte. Siempre que se hable de purga, y como quiera que ésta la vamos a realizar por el método de desplazamiento, tendremos siempre en cuenta las densidades relativas de los dos productos de que se trate para saber por qué

parte del tanque, alta o baja, tendremos que introducir el nuevo gas, y por cual, baja o alta tendremos que purgar. Como quiera, que en la supuesta operación de cambio de grado que estamos siguiendo, para el acondicionamiento de la carga, suponemos que partimos de una carga previa de gas de LPG, y que la densidad del vapor de éste es mayor que la del gas de purga (gas inerte o nitrógeno), introduciremos el gas inerte por la parte alta del tanque de carga, dejando siempre al producto más pesado en el fondo del tanque, que en este caso será el gas de LPG., desde el fondo y a través de la línea del fondo del tanque y luego del palo de venteo lo mandaremos a la atmósfera. Si el barco está provisto de ellas, se usarán para efectuar esta operación, las líneas apropiadas de purga, o las líneas de vapor y líquido, si no las tiene. En algunos barcos es posible inertar los tanques de carga y desplazar los

140

vapores del gas combustible en serie (o en cascada), desplazando el gas desde el fondo de un tanque hacia la parte alta del siguiente tanque. Si las líneas del barco no permitieran hacer ésto, entonces se efectuaría el proceso de inertado de tanque en tanque, introduciendo suficiente gas en cada tanque para desplazar el volumen completo de cada tanque. Durante esta operación se mantendrá la menor presión posible, al objeto de disminuir la perturbación de los gases en el interior de los tanques de carga y que la estratificación por densidades sea lo más diáfana posible, para lo cual durante toda la operación de inertado de los tanques permanecerá abierto a la atmósfera todo el tiempo que dure el proceso. Con ésto también se evitará que la presión de los tanques de carga, todavía explosiva debido a la concentración de gases, pueda retornar hacia el generador de gas inerte. Cuando en la parte superior del tanque obtengamos una lectura de gas por debajo del límite inferior de explosividad se podrá dar a la operación por terminada y se pasará a la siguiente fase de ventilación de los tanques de carga. Como luego de meter el gas inerte, éste será desplazado hacia abajo del tanque teniendo al aire por encima, en ningún caso llegarán a mezclarse los vapores del gas combustible que todavía son explosivos en el fondo del tanque, con el aire que se va introduciendo en el tanque por la parte de arriba. Si existiese cualquier posibilidad de que llegaran a mezclarse, habría que prolongar la operación de inertado hasta que se alcanzase una concentración inferior al límite inferior de explosividad en el fondo del tanque.

141

6.5 .- VENTILACION DE LOS TANQUES DE CARGA. Esta es otra operación de cambio de atmósfera, y como todas ellas, vamos a usar el método de desplazamiento. En este caso se trata de desplazar una atmósfera de gas inerte que hay dentro de un tanque por otra de aire que nos permita entrar en el tanque para inspeccionarlo. Como la densidad del gas inerte es un poco mayor que la del aire, éste será introducido en el tanque por la parte alta y el gas inerte será purgado desde la parte baja del tanque y a través de la línea de líquido lo mandaremos por el palo de venteo a la atmósfera. Como en toda operación de purga por desplazamiento, mantendremos la menor presión posible dentro de los tanques, para lo cual, mantendremos el venteo constantemente abierto. Para esta operación, los buques gaseros, suelen ir provistos de un ventilador sobre cubierta que además tiene capacidad suficiente para dar ventilación a los espacios de bodega de acuerdo con las especificaciones del Reglamento de SOLAS; aunque también se puede usar el ventilador del generador de gas inerte, e incluso los compresores de carga, poniéndolos a aspirar de la atmósfera y descargando al tanque.

Cuando el contenido de oxígeno de la atmósfera del tanque alcance el 21 % ó esté próximo, medido a todos los niveles de los tanques de carga, daremos la operación por concluida. Además de medir el contenido de oxígeno, es importante que se vuelva a comprobar el contenido de gases explosivos y también el contenido de monóxido de carbono. En el caso del amoniaco, el aire, al ser más pesado que los vapores de amoníaco, es introducido en el fondo del tanque y los vapores de amoniaco desplazados desde la parte de arriba de los tanques de carga, siendo expulsados hacia el palo de venteo. El venteo con aire continuará hasta que la

142

concentración de amoniaco se reduzca hasta unos 700 ppm, cuando las tapas del tanque pueden ser abiertas y suplementar la ventilación por medio de ventiladores portátiles los cuales, usando un tiro de aire, suministrar más aire al fondo de los tanques. Los vapores de amoniaco saldrán fuera a través de las tapas abiertas del tanque hasta que la concentración de vapores de amoniaco se reduzca por debajo de 20 ppm.

6.6 .- INSPECCION VISUAL DE LOS TANQUES. Una vez concluida la operación de ventilación se abrirán los tanques y nos meteremos dentro con las precauciones debidas para la entrada en un espacio cerrado. Se comprobará otra vez la atmósfera del tanque (contenido de oxígeno, gases y monóxido de carbono), y una vez que los resultados sean buenos se podrá bajar a hacer la inspección. Mientras dure la inspección y posteriormente si se envía personal a trabajar dentro, la ventilación no debe pararse, estará completamente prohibido tocar cualquier válvula de una línea que entre al tanque y se mantendrá una guardia con suficiente equipo de seguridad y primeros auxilios en la boca de entrada al tanque. En las inspecciones nos fijaremos sobre todo en: - Las abrazaderas de sujeción de las tuberías en el interior del tanque, - En los rociadores del sistema de aspersión interior, - En los anclajes de las escaleras, - En la condición de limpieza, con especial atención al pozo de aspiración de la bomba, y - En el grado de humedad en el interior del tanque.

143

Se tomarán las medidas oportunas para corregir los defectos detectados, así como se aprovechará la ocasión para efectuar una limpieza o barrido lo más exhaustivamente posible.

6.7 .- SECADO DE LOS TANQUES DE CARGA. La presencia de agua, aun en pequeñas cantidades, es siempre una fuente de problemas, debido a que en las condiciones de trabajo del sistema de carga, ésta se congela. Aunque los tanques estén superficialmente secos cuando están libres de gas, el contenido de vapor de agua del aire se condensará cuando la temperatura del tanque baje; por ello es una gran ventaja el reducir el punto de rocío del aire al valor más bajo posible. Esta operación se realiza con el secador de aire. Se aspira el aire de la parte alta del tanque (mediante los compresores de carga o mediante un ventilador) y se hace pasar a través del secador de refrigeración (condensador de freón). Allí el aire se enfría y el vapor de agua se condensa y es eliminada drenándola fuera. Posteriormente, se consigue una reducción del punto de rocío pasándolo por un secador de silicagel. De cualquier forma, este aire es calentado de nuevo hasta la temperatura ambiente por medio de un calentador de aire y, entonces, enviado a la parte baja del tanque. Este aire, ya seco y caliente, está tan insaturado que absorberá rápidamente cualquier partícula de humedad que se esté condensando en las paredes del tanque. Este proceso se continuará para todos los tanques de carga y sistema de líneas hasta que el punto de rocío del aire que esté dentro del tanque sea menor que la temperatura de la carga a transportar.

144

calentador

Compresor

Secador de freón

R-22

Secador de silicagel

Drenaje de agua

Figura 32.- Diagrama esquemático de una operación de secado de aire.

El secado puede ser también acompañado simultáneamente por la operación de inertado, bien usando nitrógeno de tierra o, alternativamente, el generador de gas inerte de a bordo.

Este generador viene frecuentemente

provisto de ambos secadores de refrigeración y silicagel, facilitando el alcance de un punto de rocío de -50 ºC a presión atmosférica. Cualquiera de los métodos que adoptemos, deberá ser efectuado con tiempo y con cuidado. Un mal funcionamiento de las bombas de descarga y válvulas debido a la formación de hielo o hidratos, puede ser, a menudo, consecuencia de una mala operación de secado de los tanques de carga. Mientras que la inyección de metanol nos puede facilitar la disminución del punto de congelación en la aspiración de las bombas de descarga, etc. esto no puede ser considerado como un sustituto de una cuidadosa operación de secado.

145

El metanol pude ser usado con cargas de hasta

-48 ºC; el

propanol es usado como anticongelante en cargas de hasta -108 ºC; por debajo de la cual no existe ningún anticongelante efectivo. Debe hacerse notar que los motores de las bombas sumergidas pueden estar provistos con dispositivos de calefacción que deben ser usados cuando aparece en los tanques humedad en el aire.

6.8 .-

INERTADO DE LOS TANQUES ANTES DE

RECIBIR LA CARGA. Esta operación es la misma que la descrita anteriormente. La única diferencia está en el contenido de los tanques de carga, ya que, si anteriormente pasábamos de una atmósfera de gas combustible a otra de inerte, ahora pasamos de una atmósfera de aire a otra de inerte ( gas inerte o nitrógeno). La operación diferirá dependiendo del gas de purga que se use, ya que, si bien el gas inerte proveniente de un generador de gas inerte es ligeramente más pesado que el aire, el nitrógeno es ligeramente menos pesado que él. Por tanto, a la hora de efectuar la estratificación de la atmósfera del tanque variará, dependiendo de si se usa uno u otro gas de purga, el meterlo por arriba o por abajo. En términos generales, si el gas de purga usado para desplazar la atmósfera de aire del tanque de carga es el gas inerte proveniente de una combustión estequiometrica producida en un generador de gas inerte a bordo del buque, al ser éste más pesado que el aire, lo meteremos al tanque por la parte baja, usando, normalmente, la línea de líquido. El aire será extraído de la parte

146

alta del tanque (por la línea de vapor) y a través del palo de venteo será enviado a la atmósfera. Si el gas de purga usado es el nitrógeno que es más ligero que el aire, habría que meterlo por la parte alta del tanque,

de forma que el aire

acumulado en la parte baja del tanque fuera extraído por la línea de líquido hacia el palo de venteo, y de allí enviado a la atmósfera. La operación se dará por terminada cuando el contenido de oxígeno del tanque esté por debajo del límite inferior de explosividad del producto a cargar, a no ser que existan una serie de especificaciones más restrictivas sobre la concentración máxima de oxígeno admitida, y sobre el punto de rocío admitido dentro de los tanques. Normalmente, si el gas de purga que ha sido usado es el gas inerte, los requisitos de carga no serán muy restrictivos. Este medio de purga será el más efectivo, por su bajo coste y su disponibilidad a bordo, cuando el siguiente producto que se vaya a cargar sea un LPG (butano, propano o mezcla de ellos) destinado a ser quemado. El contenido de oxígeno, siempre que esté por debajo del límite inferior de explosividad para evitar riesgos, no es excesivamente importante.

Cuando el siguiente producto que va a ser cargado es un gas químico, los requisitos son mucho más restrictivos, y dependiendo de las características del mismo, la concentración máxima admitida de oxígeno será demasiado baja como para ser alcanzada por una planta de gas inerte instalada a bordo, por lo que el gas de purga que se deberá de usar será el nitrógeno, bien suministrado desde tierra, bien proveniente de tanques de almacenamiento a bordo del buque. El punto de rocío es otro factor importante a ser tenido en cuenta. Existen productos que aunque no son reactivos con el oxígeno, al ser transportados a muy bajas temperaturas, exigen que el punto de rocío del tanque esté mucho más por

147

debajo de las posibilidades de la planta de gas inerte de alcanzarlo. En este caso el nitrógeno será también el medio de purga más efectivo.

6.9 .- PURGA DE LOS TANQUES CON VAPORES DE LA CARGA (GASSING-UP). En esta operación se siguen los principios generales para el cambio de atmósfera en los tanques. Al ser los vapores del gas combustible que va a ser introducido en los tanques más pesado que el gas inerte o el nitrógeno, se introducirán por la parte baja del tanque y el gas inerte será purgado por la parte alta. Debido a la diferencia de densidades de ambos gases, la estratificación será casi completa , produciéndose muy poca mezcla. Si el siguiente producto a ser cargado es amoniaco, los tanques estarán en atmósfera de aire, y siendo los vapores de amoniaco más ligeros que el aire, se introducirán por la parte alta del tanque, desplazando al aire desde el fondo del tanque.

Si

tenemos

suficiente

producto

en

los

tanques

de

almacenamiento de cubierta, podremos hacer esta operación en la mar. El líquido se hará pasar a través del vaporizador, y los vapores resultantes irán al tanque, siendo venteado el gas inerte a través del palo de venteo o mediante una manguera flexible, conectada al manifold. La operación se dará por finalizada una vez que los compresores de la carga sean capaces de relicuar los gases del tanque, que dependiendo de la planta de que se disponga, será factible alcanzar una concentración de vapores de LPG en el tanque entre el 85 % y el 97 %. Si la operación se va a hacer atracados al muelle, usaremos diferentes procedimientos, dependiendo de las facilidades que nos ofrezca la

148

terminal. Si nos suministran vapores, los introduciremos directamente en el tanque de carga. Si nos dan líquido, se pedirá un ritmo de carga muy reducido, y a ser posible, que el producto nos sea mandado por gravedad desde el tanque de tierra, o si es con bomba que tengan abierto un by-pass, al objeto de tener nosotros un control total, por medio de la válvula manual del manifold de carga, sobre el flujo de la carga que nos está entrando. La evacuación de los gases del tanque (en un principio gas inerte puro y posteriormente con mayores concentraciones de vapores de LPG) se hará a través del manifold de retorno a una antorcha de la terminal. Si en la terminal no tienen facilidades para quemar los gases purgados, y como quiera que no nos van a permitir la evacuación directa a la atmósfera,

lo resolveremos alineando en serie los tanques de carga,

introduciendo el LPG en el primer tanque de la serie, que normalmente será el más pequeño, y purgando los gases por el último tanque de la serie. Tan pronto como el primer tanque de la serie esté purgado, se parará la operación, se enfriará ese tanque, se tomará carga en él y se saldrá fuera del puerto para hacer la purga y el enfriamiento de los otros tanques, usando para ello el producto que hemos cargado en el primer tanque.

149

INERTE

LPG DE TIERRA

INERTE

INERTE

INERTE

LPG

Figura 33 .- Purga en serie con vapores de LPG sin retorno a tierra.

6.10 .-

ENFRIAMIENTO DE LOS TANQUES DE

CARGA (COOLING DOWN).

 Antes de comenzar la operación de carga de un producto refrigerado, los tanques deben estar enfriados adecuadamente para minimizar los esfuerzos térmicos y las presiones excesivas dentro del tanque durante la carga. El enfriamiento consiste en la introducción de carga líquida dentro de los tanques a un ritmo bajo cuidadosamente controlado. Cuanto más fría sea la temperatura del producto a cargar, más importante viene a ser el proceso de enfriamiento. Una vez que los tanques de carga han sido purgados con gas del producto que vamos a cargar, se pondrá en marcha la planta de relicuado del buque. El relicuado que vaya produciendo la planta se enviará a los tanques de carga a través de la línea de sprays (rociadores) de forma que éstos incidan en las paredes del tanque por la parte más alta. Como el gas frío pesa más que el caliente se nos irá enfriando el tanque desde la parte alta hacia abajo hasta llegar al fondo del tanque, empezando a subir la sonda del mismo. Cuando ésto ocurra ya estarán los tanques listos para recibir la carga. Si estamos aspirando los

150

vapores de los tanques con los compresores del barco, podemos experimentar ciertas dificultades con los “incondensables” provenientes del gas inerte que todavía permanecen en los vapores de los tanques de carga.

Deberemos

mantener una continuada vigilancia de las temperaturas de descarga del compresor y ventear los incondensables desde la parte alta de los condensadores de relicuado siempre que se necesite. Para acelerar este proceso, y si estamos atracados, podemos pedir a la terminal que nos manden líquido de los tanques de tierra y lo meteremos en el tanque de carga por la misma línea de spray alto. Si estamos en la mar, y habíamos cogido suficiente cantidad de carga para efectuar la puesta en gas de los tanques, podemos acelerar también la operación usando las bombas de descarga de los tanques y recircular la carga, metiéndola en el mismo tanque o en los otros tanques por la línea de spray alto. Las gotas de líquido rociadas a las paredes del tanque se evaporarán inmediatamente, lo que provocará el enfriamiento del tanque. Pero el incremento de la cantidad de vapor provocará un aumento de la presión dentro del tanque. Hay que estar pendientes de la presión en los tanques de carga, ya que si sube demasiado podrían saltar las válvulas de alivio de los tanques. Si en la terminal de carga no se nos permite retornarles la sobrepresión de los tanques a través de la línea de vapor de retorno, lo cual equivale a tener que mandar a la llama esta presión con lo que de pérdida de carga supone, mandaremos parar el aporte de líquido desde tierra o pararemos las bombas de descarga, y continuaremos con la planta del buque hasta que tengamos nuevamente controlada la presión en los tanques de carga, y así sucesivamente, hasta que con el régimen normal de carga mantengamos la presión por debajo del tarado de las válvulas de seguridad de los tanques de carga. Otra magnitud que debemos tener controlada es la del gradiente de temperatura ( decremento horario de la temperatura). Este gradiente térmico de los tanques de carga viene dado por la calidad del acero y por el diseño del tanque, y su valor suele estar comprendido, para los diferentes tipos de buques

151

gaseros, entre los 4 y los 12 ºC/hora. Siempre deberemos remitirnos al Manual de Operaciones del buque para determinar el gradiente térmico de los tanques de carga.

Para controlar adecuadamente que no se exceda estos valores se

reducirá, e incluso se detendrá el aporte de líquido al tanque de carga. Una vez que se haya conseguido la temperatura de carga y que la presión esté controlada, estando establecida firmemente la presencia de líquido en el fondo de los tanques, se podrá comenzar la operación de carga. De igual forma que el sistema de contención de la carga se va enfriando, la contracción térmica de los tanques de carga, en conjunción con la caída de temperatura provocada a su alrededor, pueden crearnos la tendencia a provocar una caída de presión en los espacios vacíos (Void Spaces). Normalmente, dispondremos de un sistema controlado automáticamente de suministro de aire o gas inerte a ellos para mantener la presión dentro de unos niveles, pero si no se dispone de ningún sistema de presurización habrá de mantener una estrecha vigilancia sobre ellos cada vez que se estén enfriando los tanques de carga. La mayoría de las dificultades que se nos presentan en la operación de enfriado de los tanques de carga, resultan de una inadecuada operación de purga o secado insuficiente. En este caso, se nos formarán hidratos o hielo bloqueándonos válvulas, bombas, etc. Se puede añadir metanol como anticongelante teniendo cuidado de no poner a los tanques de carga fuera de las especificaciones de calidad requeridas, o que no se nos dañe el aislamiento de las bombas sumergidas de descarga. Las líneas de carga y el resto del equipamiento deben ser también enfriadas mediante la circulación de líquido a un ritmo controlado. El sistema deberá alcanzar la temperatura del líquido suficientemente despacio como para prevenir indeseados esfuerzos térmicos de los materiales o contracciones excesivas. El líquido usado puede provenir de tierra, de los tanques de almacenamiento de cubierta, o de los tanques de carga.

152

6.11

.-

CONSIDERACIONES

ACERCA

DEL

AMONIACO. El gas inerte producido en un generador de gas inerte no debe ser usado nunca como preparación para el transporte de amoniaco debido a que, este amoniaco reacciona con el dióxido de carbono contenido en el gas inerte para la formación de carbonatos que se depositan en el fondo del tanque, líneas y válvulas, pudiendo dejar completamente inoperativo el sistema. Sin embargo, normalmente, no es necesario inertar los tanques previamente a cargar amoniaco, ya que, según es sabido, los vapores de amoniaco, aunque son inflamables, no son de fácil ignición, por lo que podemos pasar directamente de una atmósfera de amoniaco a otra de aire o viceversa cuando se trate de una puesta en gas. Debe tenerse en cuenta para las operaciones de cambio de atmósfera donde esté presente el amoniaco, que la densidad de éste en la fase de gas, es aproximadamente, la mitad que la del aire o la del nitrógeno, por lo que el gas de amoniaco siempre será introducido o purgado por la parte alta del tanque. El amoniaco líquido nunca debe ser rociado en un tanque que contenga aire, ya que ésto provocaría la creación de cargas estáticas las cuales podrían provocar la ignición del mismo y las condiciones para la rotura de esfuerzo corrosivo.

Si la Administración o alguna de las partes envueltas en el transporte del producto,

exigiese la inertización de los tanques de carga

previamente a cargar amoniaco, deberá usarse el nitrógeno como gas de purga.

153

Si se va a cargar amoniaco, después de una carga de LPG, para evitar que el amoniaco reaccione con el dióxido de carbono del inerte usado para desgasificar los gases combustibles, la mejor forma de hacerlo es la de poner los tanques en atmósfera de aire seco. Si se va a cargar un LPG después de haber transportado amoniaco lo más importante es la limpieza de los tanques, que debe ser hecha concienzudamente debido a que el grado de polución de amoniaco aceptado para el LPG es muy bajo. Por los mismos motivos expuestos anteriormente deben purgarse los vapores de amoniaco con aire (evitar contaminación con el dióxido de cabono). Esta purga deberá durar mucho más tiempo debido a que el contenido de amoniaco tardará mucho más tiempo en ser eliminado. Una vez alcanzado el mínimo nivel aceptable de amoniaco (frecuentemente 5 ppm), se procederá a inertar los tanques, si es posible con gas inerte decarbonatado.

6.12 .- SUMARIO. 1

Evaporar todo el líquido remanente de la última descarga.

154

2

Calentar los tanques con gas caliente de los compresores.

L.P.G. 3

Amoniaco

Desplazar los vapores de gas residual Desplazar los vapores de amoniaco soplando con gas inerte en la parte alta residual soplando con aire en el fondo del tanque y sacando los vapores de del tanque y sacando el amoniaco de la LPG del fondo del tanque

4

parte alta del tanque

Ventilar los tanques con aire hasta que Cuando la concentración de amoniaco el contenido de oxígeno sea de 21 % cae

por

metiendo el aire por la parte alta del suplementar

debajo la

de

700

ppm,

ventilación

con

tanque y sacando el gas inerte del ventiladores desde las tapas de los fondo del tanque

tanques hasta que la concentración baje de 20 ppm.

5

Limpieza de tanques e inspección Limpieza de tanques e inspección visual.

6

visual.

Inertar los tanques hasta reducir el Introducir los vapores de amoniaco por contenido de oxígeno por debajo del la parte alta del tanque y sacar el aire 8%, metiendo el gas inerte por el fondo del fondo del tanque del tanque y sacando el aire de la parte alta del tanque

7

Introducir vapores de LPG por el fondo del tanque y sacar el gas inerte de la parte alta del tanque hasta que la concentración de gas sea del 85 %

8

Arrancar los compresores y enfriar los tanques de carga hasta la temperatura de carga metiendo el condensado por la línea de spray alta.

CAPITULO VII 155

SEGURIDAD PERSONAL Y SALUD.

7.1 .- PRACTICAS PRACTICAS DE SEGURIDAD. SEGURI DAD. Es muy importante que exista una correcta manipulación de los productos y asegurarnos del correcto funcionamiento de los dispositivos de seguridad de todo el equipamiento asociado a las diferentes operaciones a realizar a bordo de un buque gasero. Por esta razón debe ser probado y comprobado todo regularmente. Las operaciones de desgasificación habrá que detenerlas en caso de haya una tormenta eléctrica en las cercanías.

156

7.2 .- EXPOSICION A PELIGROS.

7.2.1 .- GENERALIDADES GENERALIDADES.. Todos los buques gaseros están diseñados de tal forma que, en operaciones normales, el personal no tiene porqué estar expuesto a los riesgos de los productos que están siendo transportados. Es presupuesto que el barco y su equipamiento están en buen estado de mantenimiento y que las instrucciones operativas son observadas concienzudamente. Sin embargo, en el caso de producirse alguna fuga accidental o algún procedimiento incorrecto, el personal podría quedar expuesto a algún producto líquido o gaseoso, por lo que el propósito de este capítulo es el de hacer una revisión de los riesgos a la seguridad, o la salud del personal que en tales circunstancias podrá presentar un camino a seguir para evitar sus efectos. La mayor aproximación para evitar los riesgos a la seguridad del personal serían siempre, en orden descendente, extinción del riesgo, control del riesgo, y ,finalmente, protección del personal. Un requisito esencial es también el reconocimiento de la necesidad de efectuar una instrucción minuciosa de todo el personal y una supervisión efectiva de todas las tareas donde se pudieran presentar riesgos. Tal instrucción iría más allá de la simple instrucción para aprender cómo usar el equipamiento o realizar realizar procedimientos; procedimientos; también incluiría incluiría el entendimiento de la la naturaleza de los riesgos que en muchas ocasiones no son inmediatamente obvios. En términos generales, los riesgos de los gases licuados, licuados, o de sus vapores, pueden ser de cuatro tipos: asfixia, toxicidad, bajas temperaturas y flamabilidad. Las hojas de Datos de los productos que podemos encontrar en el

157

libro: “Guía de Seguridad en los buques tanque de ICS” (ICS Tanker Safety Guide) nos proporcionarán datos detallados sobre riesgos y seguridad para un amplio amplio rango de esos productos.

Mientras que la la asfixia, bajas temperaturas y

flamabilidad son aplicables a todos los gases licuados (con la excepción del cloro y el nitrógeno que no son inflamables), el riesgo de toxicidad se aplica tan solo a algunos de ellos.

En las siguientes Tablas 12 y 13 , están listadas las cargas de gases licuados principales junto con sus riesgos de asfixia y toxicidad.

Tabla 11 .- Datos de riesgo riesgo para los vapores vapores de diferentes gases. gases.

SUSTANCIA

ASFIXIANTE ASFIXIANTE

NARCOTICO

TOXICO

IRRITANTE

TLV ppm

LNG

x

-

-

-

-

LPG

x

-

-

-

1000

METANO

x

-

-

-

-

ETANO

x

-

-

-

-

PROPANO

x

-

-

-

-

BUTANO

x

-

-

-

800

ETILENO

x

x

-

-

-

PROPILENO

x

x

-

-

-

BUTILENO

x

x

-

-

BUTADIENO

x

x

-

-

VCM

x

xx

x

-

5

AMONIACO

x

-

x

x

25

CLORO

x

-

x

x

1

OXIDO DE ETILENO

x

xx

x

x

1

OXIDO DE PROPILENO

x

xx

x

x

20

158

NITROGENO

x

-

-

-

-

GAS COMBUSTIBLE

x

-

x

x

-

x moderado

xx fuerte

Tabla 13 .- Datos de riesgo riesgo para diferentes gases licuados.

SUSTANCIA

QUEMADURAS

QUEMADURAS

ABSORCION

POR BAJA

QUIMICAS

POR LA PIEL

IRRITANTE

TEMPERATURA

LNG

-

x

-

-

LPG

-

x

-

-

METANO

-

x

-

-

ETANO

-

x

-

-

PROPANO

-

x

-

-

BUTANO

-

x

-

-

ETILENO

-

x

-

-

PROPILENO

-

x

-

-

BUTILENO

-

x

-

-

BUTADIENO

x

x

-

-

VCM

-

x

-

x

AMONIACO

x

x

x

-

CLORO

x

x

x

x

OXIDO DE ETILENO

x

x

x

-

OXIDO DE PROPILENO

x

-

x

-

NITROGENO

-

x

-

-

159

7.2.2 .- ASFIXIA. El cuerpo humano requiere aire con un contenido normal de 20,8 % de oxígeno para una normal respiración, aunque una atmósfera con algo menos de ese nivel de oxígeno puede ser también respirable durante un período sin que sea notado ningún efecto. La susceptibilidad de los individuos para reducir los niveles de oxígeno varía, pero a niveles por debajo de 19,5 % de oxígeno se produce, generalmente, un rápido ataque de deterioro del poder de movimientos y razonamiento. Este deterioro es particularmente peligroso debido a que la víctima no reconocerá su peligro, o se sentirá confuso y será incapaz de actuar correctamente o retraerse de su situación peligrosa. En niveles por debajo del 16 % de oxígeno, el ataque de inconsciencia será rápido y, si la víctima no es sacada rápidamente del área, será seguido de una parada respiratoria. A niveles más bajos de oxígeno, el tiempo de exposición para una supervivencia de emergencia se acorta rápidamente, e incluso si la víctima es sacada antes de producirse su muerte, podría haberse producido ya un daño irreparable en su cerebro. La deficiencia de oxígeno por desplazamiento ocurrirá cuando están presentes en un espacio ciertas concentraciones de vapores de la carga o de gas inerte y, también debido a otras razones (oxidación, etc.). Por esa razón y teniendo en cuente que las concentraciones de gas en un espacio cerrado raras veces suelen ser homogéneas, es esencial que se prohiba la entrada a tales espacios hasta que un contenido normal de oxígeno ( normalmente del 21 % en los analizadores de oxígeno) se haya medido en varios puntos de muestreo separados a diferentes niveles y lo más ampliamente dispersos posible. Si es absolutamente necesaria la entrada y los criterios anteriormente expuestos no pueden ser establecidos, el personal que tenga que entrar lo hará con aparatos de respiración asistida.

160

7.2.3 .- TOXICIDAD. Toxicidad es la capacidad que tiene una sustancia de causar daño al tejido humano, perjuicios en el sistema nervioso central, enfermedades o, en casos extremos, la muerte cuando es ingerido, inhalado o absorbido a través

de la piel. La exposición a sustancias tóxicas

provocará uno o más de los

siguientes efectos: - Irritación de pulmones y garganta, de los ojos y algunas veces de la piel. Cuando se produce la irritación a un bajo nivel de exposición, debe servir como un aviso que siempre debe ser obedecido. Sin embargo, ésto no puede ser tomado al pie de la letra, ya que existen sustancias que provocan otros efectos tóxicos antes de que se produzca una irritación apreciable. - Narcosis, lo que provocará una interferencia o inhibición del control o la capacidad de respuesta normal. Los sentidos se embotarán, los movimientos se volverán torpes y el razonamiento se distorsionará. Una exposición profunda y prolongada a una sustancia narcótica podrá producir anestesia (pérdida del conocimiento). Cuando se le saca a la víctima de la exposición a la sustancia narcótica, generalmente se recobrará; el peligro radica en que mientras esté bajo la influencia de ella , no responda a los estímulos normales y sea inconsciente del peligro. - Daños de pequeña o gran consideración, e incluso permanentes en la piel o en el sistema nervioso. Esto puede ocurrir con algunos productos químicos

a bajos niveles de concentración si la exposición es prolongada y

frecuente. Como guía de las concentraciones de vapor admisibles para una exposición prolongada, tales como las que se pueden producir en plantas de operación, las autoridades de varios gobiernos publicaron sistemas de Umbrales de valores límite (TLV - Threshold Limit Value) para las sustancias más manejadas

161

por la industria. El sistema más comprensible y usado es el publicado por la Conferencia Americana de Higienistas Gubernamentales e Industriales (ACGIH). Los valores umbrales recomendados son puestos al día anualmente en vista de la experiencia y el aumento del conocimiento.

El sistema ACGIH contiene las siguientes tres categorías de TLV para describir adecuadamente las concentraciones de atmósferas contaminadas a las que se cree que el personal puede ser expuesto durante su vida laboral sin sufrir efectos adversos: - TLV - TWA. : (Time weighted average) Concentración media para 8 horas diaria ó 40 horas semanales a lo largo de toda la vida laboral. -

TLV

-

STEL

:

(Short term exposure limit) Máxima

concentración permitida para un período de exposición de 15 minutos de duración, con no más de 4 de esas exposiciones durante el día y al menos 60 minutos de diferencia entre cada una de ellas. -

TLV - C

:

(Ceiling) Concentración techo que no debería

excederse incluso instantáneamente. Mientras la mayoría de las sustancias citadas tienen asignadas un TLV-TWA y un TLV-STEL, solamente aquellas que son predominantemente de acción rápida vienen dadas con el TLV-C. El TLV viene dado normalmente en ppm (partes de vapor por cada millón de partes de aire contaminado en volumen), pero puede ser también especificado en mg/m3  (miligramos de la sustancia por metro cúbico de aire). Cuando se nombre el valor TLV, pero sin especificar si es TWA, STEL o C, significa que es TWA. Sin embargo, el TLV no puede ser considerado como una línea divisoria entre una concentración segura y otra de riesgo, sino que la mejor práctica irá encaminada a mantener las concentraciones por debajo de los TLV recomendados. Los TLV no están fijados permanentemente, sino que están

162

sujetos a continuas revisiones. Siempre deberemos consultar la última revisión de estos valores.

7.2.4 .- QUEMADURAS POR FRIO Y QUIMICAS. El contacto de la piel con materiales que están muy fríos en comparación con la temperatura del cuerpo humano causará daños similares al producido cuando se hace contacto con materiales calientes con la misma diferencia de temperatura con el cuerpo humano. Claramente, existe un riego de que esto ocurra en barcos totalmente refrigerados o en las plantas de gas. Mientras que los materiales de contacto en los barcos presurizados generalmente serán seguros a, o cerca de la temperatura ambiente, es conveniente recordar que las fugas de líquido provenientes de una línea presurizada, rápidamente caerá a su temperatura refrigerada y nunca deberemos aproximarnos a ella sin ropas de protección. Los síntomas de la quemadura por frío, así como las quemaduras producidas por el calor producen mucho dolor en la zona afectada, acompañada de confusión, agitación y posiblemente un desmayo de la víctima. Si la superficie de la quemadura es muy grande , inevitablemente se producirá un shock. Debe notarse en la Tabla 13 , que hay listadas cuatro sustancias que causarán quemaduras químicas además de las producidas por el frío. Mientras que la rápida evaporación de los gases licuados minimizará la extensión de las quemaduras químicas sobre la piel, tales gases, al igual que las quemaduras químicas son especialmente peligrosas para los ojos.

7.2.5 .- FLAMABILIDAD. Los riesgos al personal en la lucha contra incendios de productos

163

derivados del petróleo son bien conocidos y generalmente aplicables a los fuegos de los gases líquidos. Existen, sin embargo; algunos puntos de diferencia que deben ser notados.

Todos los gases licuados transportados actualmente a granel, con la excepción del cloro y el nitrógeno, son inflamables. Los vapores de los gases licuados son generalmente de ignición tan fácil como los vapores del petróleo. La única excepción a ésto es la de los vapores de amoniaco que necesitan una fuente de ignición considerablemente mayor que los demás vapores inflamables. Estadísticamente, por lo tanto, los incendios provocados por alguna fuga de vapores de amoniaco son mucho menos frecuentes que los provocados por otras cargas, pero no es conveniente menospreciar la posibilidad de que se produzca. Debido a la alta presión de los vapores y a la rápida vaporización de los derrames de gases licuados, la dispersión de los vapores de los gases licuados será más extensa que en los casos de semejantes derrames de petróleo. La posibilidad de que se produzca una ignición tras un derrame de gas licuado es, por tanto, la mayor. La expansión de los fuegos provocados por los gases licuados, debido a la rápida producción de vapores, puede ser intensa y no se debe comenzar la lucha contra-incendios sin llevar la ropa protectora contra el fuego adecuada.

7.2.6 .- TRATAMIENTOS MEDICOS. Los síntomas y el tratamiento médico recomendado para los accidentes que tengan que ver con la asfixia, narcosis y/o irritaciones tóxicas están sumariadas a continuación. El tratamiento implica la extracción del accidentado de la exposición, la aplicación cuando sea necesario de respiración artificial, masaje cardiaco externo y la administración de oxígeno. Debe también proporcionarse tratamiento médico profesional en los casos en los que los accidentados hayan

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sido salvados de vapores tóxicos y/o irritantes. Es extremadamente importante etiquetar al paciente adecuadamente antes de trasladarlo del barco al hospital.

Tabla 14.- Síntomas y tratamiento médico que siguen a una exposición a gases licuados. A .- ASFIXIANTE: LNG LPG Metano Etano Propano Butano Nitrógeno Gas Combustible

Síntomas: - Incremento de la profundidad y ritmo de la respiración. - Azulamiento de la piel (cianosis) - Respiración estertoria (con sonidos sonoros) - Pérdida de conocimiento - Parálisis del sistema respiratorio

Tratamiento: - Alejarlo de la exposición - Aplicar respiración artificial si es necesario - Aplicar masaje cardiaco externo - Aflojar la ropa - Suministrar oxígeno si existe cianosis o respiración dificultosa

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- Suministrar bebidas no alcohólicas si se desea - Permitirle descansar - A no ser que los síntomas sean menores solicitar recomendación médica.

B.- ASFIXIANTE Y NARCOTICO : Etileno Propileno Butileno

Síntomas: - Anestesia - Asfixia - Conjuntivitis (irritación de los ojos) - Irritación de la nariz y la garganta

Tratamiento: - Alejarlo de la exposición - Aplicar respiración artificial si es necesario - Aplicar masaje cardiaco externo si hay parada cardiaca - Quitarle la ropa contaminada - Darle oxígeno si existe cianosis o respiración dificultosa. - Irrigar los ojos o la piel con agua durante 10 minutos - Darle de beber bebidas no alcohólicas si lo desea - Permitirle descansar - A menos que los sintamos sean menores solicitar recomendación médica

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C.- ASFIXIANTE E IRRITACION TOXICA:  Amoniaco Cloro Gas combustible

Síntomas: - Asfixia - Irritación de la piel y la zona respiratoria - Conjuntivitis; daños a la córnea - Quemaduras en la piel

Tratamiento: - Alejarlo de la exposición - Aplicar respiración artificial si es necesario - Aplicar masaje cardiaco externo si existe parada cardiaca - Darle oxígeno si hay cianosis o respiración dificultosa - Quitarle la ropa contaminada - Irrigar los ojos con agua durante 10 minutos - Darle bebidas no alcohólicas si lo pide - Permitirle descansar - Obtener atención médica lo antes posible

D.- ASFIXIANTE, NARCOTICO E IRRITACION TOXICA: VCM Oxido de etileno

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Oxido de Propileno Butadieno

Síntomas: - Irritación del tracto respiratorio (excepto el VCM) - Irritación de ojos - Irritación de la piel - Convulsiones y coma - Nauseas, vómitos y diarrea (excepto VCM)

Tratamiento: - Alejarlo de la exposición - Aplicar respiración artificial si lo necesita - Quitarle la ropa contaminada - Darle oxígeno si hay cianosis o respiración dificultosa - Irrigar la piel y los ojos con agua durante 10 minutos - Darle bebidas no alcohólicas si lo pide - Permitirle descansar - Obtener atención médica lo antes posible.

En caso de que se produzca una quemadura por efecto del frío, la zona afectada debe ser calentada en primera instancia a mano (masaje) o con materiales de lana. Si se ha quemado en los dedos o en la mano, el accidentado debe mantener su mano debajo de la axila. La parte afectada se meterá en agua a unos 42 ºC. Si ésto no es posible, entonces al accidentado lo envolveremos en mantas y procuraremos que se restablezca la circulación sanguínea por sí misma. Si es posible, obligaremos al accidentado a ejercitar la parte afectada mientras se la está aplicando calor. Nunca se deberán abrir o rajar las ampollas, ni quitar la ropa si ha quedado adherida firmemente. La zona afectada será cubierta con vendas esterilizadas. De otra forma, el tratamiento será el mismo que el efectuado para las quemaduras provocadas por el calor.

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Las quemaduras químicas pueden ser originadas por el amoniaco, cloro, óxido de etileno y el óxido de propileno. Los síntomas son similares a los de las quemaduras térmicas, aunque las quemaduras químicas son particularmente peligrosas para los ojos.

El área afectada debe ser lavada

copiosamente con agua dulce durante 10 - 15 minutos, y luego cubierta con vendas esterilizadas. De cualquier forma, el tratamiento será el mismo que el aplicado en las quemaduras térmicas, que viene detallado con precisión en la “Guía médica de primeros auxilios para ser usada en accidentes que provengan de mercancías peligrosas” del IMO.

(IMO Medical First Aid Guide For Use In

 Accidents Involving Dangerous Goods). Tanto en los buques gaseros, como en los quimiqueros, existen unas duchas y limpiadores de ojos en cubierta, cuyas localizaciones deben estar resaltadas.

169

Tabla 15.- Etiqueta del paciente. (Para la guía del Oficial Médico)

1.

Nombre del paciente...................................................... Edad ............... Dirección del paciente ............................................................................ ............................................................................ Nombre del buque ......................................... Rumbo al puerto ............. Nombre y dirección del empleador ......................................................... .......................................................................................

2.

El paciente estuvo expuesto a ..........................................................gas a .................... am/pm., en .............................................................19.....

Grado de exposición Suave

Moderado

Grave

Características del gas  Asfixiante 3.

Narcótico

Tóxico

Irritante

Breve sumario de los primeros auxilios administrados:

7.3 .- EVALUACION DE LA ATMOSFERA.

7.3.1 .- GENERAL. La atmósfera de los espacios cerrados debe ser comprobada en las siguientes circunstancias : - Previamente a entrar el personal con o sin aparatos de respiración asistida y ropa de protección. - Durante las operaciones de desgasificación y purga. - Como control de calidad antes de cambiar de carga. - Para establecer una condición de desgasificación previamente a

170

entrar en astillero o en dique seco. La atmósfera en los tanques de carga, raramente es homogénea. Con la excepción del amoniaco y el metano, la mayoría de los vapores de la carga a temperatura ambiente son más densos que el aire, el nitrógeno o el gas inerte. Esto provoca una estratificación dentro de los tanques de carga. Las estructuras internas del tanque pueden provocar la constitución de bolsas de gas aisladas. Por todo ello, las muestras, siempre que sea posible, deben ser tomadas en varias posiciones dentro del tanque. Las atmósferas que están inertadas o son deficientes en oxígeno no pueden ser comprobadas de forma fiable en busca de vapores inflamables con indicador de gas combustible. Por lo tanto los niveles de oxígeno deben ser comprobados en primer lugar, seguidos de comprobaciones de gases inflamables y luego de sustancias tóxicas. Todos los instrumentales eléctricos usados deben estar aprobados como seguros intrínsecamente.

7.3.2 .- ANALIZADORES / INDICADORES DE OXIGENO. Se puede disponer de varios tipos de analizadores de oxígeno. El siguiente diagrama ilustra un tipo común de indicador en las figuras 34 y 35. El oxígeno se propaga a través de una membrana de teflón dentro de una solución de cloruro potásico y activa la célula química. Cuando el interruptor está apagado, la corriente fluye alrededor del circuito y desvía la aguja del amperímetro. Cuanto más oxígeno es absorbido por la solución, mayor es la corriente y el desvío de la aguja indica el porcentaje de oxígeno en la atmósfera que está siendo muestreada.

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Membrana de teflón

Electrodo de zinc

Amperímetro 0 - 20 µA

Solución de cloruro potásico

Oxigeno

Electrodo de oro

Interruptor Célula de oxígeno

Reostato

Figura 34.- Indicador de oxígeno.

Bulbo de aspiración

Punto de detección del gas

21

% O2 OFF

Encendido y calibración

Figura 35 .- Indicador de oxígeno (sin (sin función función de alarma)

172

Los instrumento de tipo Polarográfico y Paramagnético son mucho más sensibles y necesitan baterías que deben ser del tipo recargable. Pueden tener escalas dobles, triples o digitales, cada una de las cuales tendrá una función separada. Por ejemplo: - deficiencia de oxígeno - escala de 0 - 25 % O 2 de volumen - oxígeno en el gas inerte - escala de 0 - 8 % de O 2 de volumen - oxígeno en nitrógeno - escala de 0 - 1 % de O2 de volumen En la Figura 36 vemos un diagrama esquemático de una célula polarográfica. En esta célula la corriente viene controlada por la reducción electroquímica del oxígeno en el electrodo negativo (la membrana membrana permeable). La vida de la célula es de aproximadamente 6 meses cuando está continuamente operando con aire. Corriente

Anodo Ag

-

+

Cl   =

Ag

+

e

Electrolito iones OH

O2 Resistencia (R) Voltage salida

O2

+

2H 2O

+

4e

=

Cátodo (membrana permeable)

Figura 36 .- Diagrama esquemático esquemático de una célula polarográfica. polarográfica.

173

4OH

-

Estos instrumentos tienen que ser calibrados regularmente con aire fresco (21 % de oxígeno) y nitrógeno (0 % de oxígeno). Como una comprobación aproximada, podemos usar el aire exhalado por nuestros pulmones que contiene aproximadamente el 17 % de oxígeno. oxígeno.

La contaminación contaminación con

líquido, o los efectos de la presión y la temperatura pueden descalibrar el instrumento.

7.3.3 .- INDICADORES INDICADORES DE GAS COMBUSTIBLE. COMBUSTIBLE. El circuito eléctrico básico (Puente de Wheatstone) del indicador de gas combustible viene mostrado en la Figura 37.

Filamento compensador

Filamento sensor

Indicador

Control del cero

Control del voltage

Batería Interruptor

Figura 37 .- Indicador de gas combustible. combustible.

174

La muestra de gas que tenemos que analizar es aspirada sobre el filamento sensor especialmente tratado el cual se calienta con la corriente generada en el puente. Aunque la muestra aspirada puede estar por debajo del LEL, se quemará catalíticamente en la superficie del filamento. Al ocurrir ésto, aumentará la temperatura del filamento y de esa forma aumentará su resistencia eléctrica y, por tanto, se descompensará el puente. la corriente resultante de descompensación será mostrada en el indicador y estará relacionada con el contenido del hidrocarburo presente en la muestra. El indicador normalmente mide de 0 a 100 % de LEL. En algunos instrumentos que tienen dos escalas , hay una segunda que indica las concentraciones de 0 a 10 % LEL.

Los instrumentos de este tipo contienen

baterías que deben ser comprobadas previamente a ser usado el indicador, y deben ser calibrados a intervalos frecuentes.

La lectura del indicador estará

comprendida dentro de la escala indicada en el gráfico de calibración del cual podemos disponer en algunos instrumentos. 100% 92%

68%

0

3

6

% Metano en aire - Gas de calibración

Figura 38 .- Gráfico de calibración del indicador de gas combustible.

En este caso particular, la lectura medida está entre 68 y 92 % de

175

LEL para un gas de calibración que contiene un 3% de metano en aire nos indica que el filamento detector estaba en buen estado. Estos valores son dados tan solo como un ejemplo, porque la referencia real se debe tomar en los gráficos que acompañen a cada kit de calibración. Los gases de muestra que se encuentran dentro del rango de flamabilidad producirán una lectura en el indicador muy baja, o incluso marcarán cero. Sin embargo, como la muestra es enviada inicialmente hacia el indicador, nos producirá momentáneamente una fuerte desviación de la aguja del indicador antes de retornar a su lectura de cero o casi cero.

Este desvío momentáneo

inicial debe ser siempre observado ya que nos da una indicación de que la muestra se encuentra dentro de los límites de explosividad, y que la siguiente indicación fija será errónea.  Algunos instrumentos pueden tener filamentos sensores en los que su acción catalítica puede estar interferida por la presencia de otros gases tales como hidrocarburos halogenados usados en la extinción de incendios. Siempre que se tenga una oportunidad, se comprobarán los instrumentos contra algún otro y resolverá cualquier duda mediante el kit de calibración.

a).- Indicadores de gas de filamentos no catalíticos. Ya que la acción de los indicadores de gas combustible depende de su combustión, claramente no pueden ser usados en atmósferas de gas inerte debido a la deficiencia que existe de oxígeno. Los instrumentos válidos para este uso, mientras que operan de forma similar a los principios del puente de Wheatstone, contienen un filamento sensor sensible a las variaciones en la conductividad del calor de la muestra que varía con el contenido de hidrocarburo en la muestra. Tales indicadores normalmente registran un porcentaje de entre 0 a 25 % de vapores de hidrocarburo por volumen, y son muy eficaces para monitorizar las operaciones de purga con gas inerte.

176

b).- Monitores de gas inflamable multipuntos. Los indicadores de gas inflamable catalíticos y de conductividad térmica son los más utilizados como aparatos portátiles, con aspiración manual e intrínsecamente seguros, para la comprobación de las atmósferas contenidas en los tanques de carga, espacios vacíos y otros espacios cerrados durante las operaciones de desgasificación y previamente a la entrada de personal. Los indicadores catalíticos de gas combustible se usan también en forma de multipuntos para monitorizar continuamente ciertos espacios llenos de aire o ventilados, tales como, la sala de compresores, sala de motores eléctricos, espacios de máquinas, o bodegas de tanques de carga.

En su forma de

multipuntos, el indicador suele estar situado en el puente de forma centralizada o en algún lugar adyacente al control de carga. Las muestras son extraídas secuencialmente de cada uno de los puntos de muestra en los diferentes espacios monitorizados. las indicaciones se graban automáticamente pero, en cualquier caso, se está provisto de diferentes alarmas individuales cuando se detecte un bajo porcentaje de LEL.

7.3.4 .- DETECTORES DE TOXICIDAD. Los detectores de toxicidad comúnmente operan siguiendo el principio de absorción del gas tóxico en un tubo químico que produce un cambio de coloración. En la siguiente figura 39 mostramos un tipo común de detector de toxicidad .

Fuelle

Tubo detector

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Punto de detección del gas

Figura 39 .- Indicador de gas tóxico. Inmediatamente antes de ser usados, tenemos que romper los dos extremos del tubo detector. Este es insertado en la unidad de fuelle, y se aspira la muestra a través de él. La reacción que se produce entre el gas que se aspira y el contenido químico del tubo provoca un cambio de coloración. Normalmente la lectura de medición nos vendrá indicada por la longitud de la coloración en la escala del tubo y viene expresada en partes por millón (ppm). Con algunos tubos, sin embargo, tendremos que contrastar los cambios de coloración con otros provistos en las instrucciones de los tubos. Debido a que los tubos tienen una determinada duración, siempre viene indicada la fecha de caducidad y también viene acompañada de las instrucciones de uso, donde también vienen listados una serie de diferentes gases que interferirán en la exactitud de la lectura. Es importante que la aspiración de la muestra realizada con el fuelle se haga correctamente si se quieren obtener resultados fiables. Normalmente, se comprimen los fuelles insertando el tubo todavía sin haberle roto los dos extremos, con el objeto de comprobar que el instrumento no sufre ninguna pérdida. Si la sufriese deberíamos cambiar el instrumento inmediatamente.

178

7.4 .- ENTRADA EN ESPACIOS CERRADOS. Podemos encontrar unos procedimientos detallados que cubren la entrada en espacios cerrados en el

“ICS Tanker Safety Guide (Liquified

Gas)”., “Code of Safe Working Practice for Merchant Seamen”, “HMSO” y, para cada terminal o barco específico, en el manual suministrado por la Dirección de operaciones. Estas regulaciones variarán en los detalles, pero no en los principios que contienen, que pueden ser sumariados como sigue a continuación: El personal no entrará a los tanques de carga, espacios de carga, espacios vacíos, espacios de manipulación de la carga u otros espacios cerrados donde se pudiera acumular el gas (incluido el gas inerte), o donde se sospeche que existe una deficiencia de oxígeno, a no ser que : - a).- el contenido de gas en tal espacio haya sido comprobado mediante un equipo fijo o portátil para asegurar suficiente contenido de oxígeno (21 %) y la ausencia de vapores tóxicos e inflamables. - b).- el personal llevando aparatos de respiración y el equipamiento de seguridad necesario, y toda la operación esté bajo la supervisión de un oficial responsable.

Las deficiencias de oxígeno pueden ser debidas a la presencia de vapores de la carga o gas inerte o simplemente al proceso de oxidación que absorbe el oxígeno del aire. Debe investigarse siempre la presencia de vapores de carga o gas inerte en los tanques de carga, espacios de carga o entrebarreras, túnel de la

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quilla o cualquier otro espacio separado de esos espacios por tan solo un mamparo, de forma similar en la sala de compresores u otro espacio de planta que contenga tuberías conectadas al sistema de carga. Se pondrán en sitios prominentes carteles con el objeto de informar al personal sobre las precauciones requeridas, así como se añadirán Listas de Comprobación de Seguridad (Safety Check List) como prerequisito para asegurarnos que tales precauciones están siendo tomadas. Es una buena práctica que el barco o la terminal publiquen un “permiso de entrada” escrito para el personal autorizado para hacerlo. Este permiso especificará la fecha, hora y el espacio concerniente y listará las precauciones que hayan sido tomadas ya y las que tienen que ser tomadas por el personal que entre. El permiso puede, por adelantado, incorporar o ser apoyado por una lista de comprobaciones.  A continuación reproducimos un tipo de aviso al personal y lista de comprobaciones de seguridad publicada por el “ General Council of British Shipping”.

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Figura 40 .- Carta de seguridad Marítima con Lista de comprobaciones de seguridad. La experiencia nos muestra desgraciadamente que el rescate de una o varias personas que hayan sufrido alguna contingencia debido a la atmósfera de un espacio cerrado puede ser extremadamente peligroso para las víctimas o para los responsables de su rescate igualmente, a no ser que se ponga la más estricta atención a los procedimientos correctos y al uso del equipamiento apropiado. Deben realizarse periódicamente ejercicios completos con maniquíes pesados y usando todo el equipamiento y aparatos de respiración pero en una atmósfera limpia, para que los equipos de rescate estén convenientemente preparados para realizar su pesada tarea en una emergencia real.

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7.5 .- PROTECCION DEL PERSONAL.

7.5.1 .- APARATOS DE RESPIRACION. Como indicamos anteriormente, siempre es preferible alcanzar una condición de desgasificación en los tanques o espacios cerrados previamente a la entrada en ellos del personal. La entrada en los tanques en que ésto no sea posible solamente estaría permitida en circunstancias excepcionales y cuando no exista otra alternativa practicable, en las cuales se debe llevar aparatos de respiración asistida (y si fuese necesario, trajes protectivos). Existen tres tipos de protección respiratoria:

a).- Respiradores de máscara con filtro. Estos consisten de una máscara con un filtro reemplazable fijado en él, a través del cual pasa el aire contaminado por efecto de la respiración normal del usuario. Son muy simples de operar y mantener en buenas condiciones, se colocan rápidamente y pueden ser usados extensamente como protector personal con el propósito de un escape de emergencia en buques que transporten mercancías tóxicas, Son, sin embargo, solamente adecuados con relativamente bajas concentraciones de gas. Una vez usados, no hay forma de saber la capacidad remanente del filtro.

Los filtros son específicos para un

limitado rango de gases y, por supuesto, el respirador no ofrece protección en atmósferas con bajo contenido de oxígeno. Por estas razones, los requisitos del Código IMO sobre protección para el escape de emergencia están encaminados al uso de otro tipo de aparatos de protección.

b).- Respiradores de aire puro. Estos consisten en una máscara o casco unidos por medio de

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una manguera flexible (de una longitud máxima de 120 pies) a una atmósfera no contaminada desde la cual se suministra el aire mediante unos fuelles manuales o una soplante. El equipamiento es de simple operación y mantenimiento, y su duración operativa está limitada solamente por la resistencia de los operadores de los fuelles o de la soplante. Sin embargo, el movimiento del usuario está limitado por el peso y la longitud de la manguera y debe ponerse mucho cuidado para asegurarse de que la manguera no se quede atrapada y estrangulada. Mientras en general este respirador ha sido reemplazado por los aparatos respiratorios con botellas de aire comprimido, puede ser encontrado todavía en muchos barcos.

c).- Aparatos respiratorios de aire comprimido. En la versión de equipo de respiración autónoma (self-contained), el usuario lleva su propio aire para respirar en un cilindro de aire comprimido con una presión inicial de entre 135 y 200 bares. la presión se reduce a la salida del cilindro hasta unos 5 bares y es llevada hasta la máscara cuando se necesite a través de una válvula de demanda suministrando una ligera presión positiva dentro de la máscara. La duración de trabajo depende de la capacidad del cilindro de aire y de la demanda respiratoria. Normalmente vienen provistas de un indicador de presión y una alarma para avisar del agotamiento del suministro de aire. Un equipo típico, suministrando aire para aproximadamente 30 minutos de operación con esfuerzo físico, puede pesar del orden de 13 kg y el transporte del contenedor a la espalda del usuario impone cierto tipo de restricciones en su maniobrabilidad dentro de espacios cerrados reducidos.  Aunque cuando está correctamente ajustado, el equipo es de operaración sencilla y automática, su mantenimiento requiere cuidados y habilidad. Para asegurarnos su operatividad cuando los necesitemos, se comprobarán todos los meses y se llevarán y operarán durante los apropiados ejercicios, preferentemente usando unos equipos especialmente para los ejercicios con objeto de mantener los equipos siempre operativos y totalmente recargados.  Aunque las válvulas de demanda modernas están diseñadas

183

para mantener una ligera presión positiva dentro de las máscaras, esto no presupone que prevenga de fugas provenientes de atmósferas contaminadas que pudieran introducirse dentro de la máscara.

Aunque los materiales de las

máscaras y sus contornos están diseñados para ajustarse a todo tipo de perfiles faciales y tamaños, es esencial que, antes de entrar en un espacio peligroso, se compruebe concienzudamente la estanqueidad de las máscaras de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Algunos tests prácticos han demostrado que es virtualmente imposible asegurar la estanqueidad continua en condiciones de operatividad sobre rostros con barba. La mayoría de los equipos de respiración autónoma pueden ser usados en la versión de línea de aire (ALBA) donde los cilindros de aire comprimido y la válvula reductora de presión están situados fuera de la atmósfera contaminada y conectados a la máscara y la válvula de demanda mediante una manguera de aire que se arrastra. A pesar de la pérdida de maniobrabilidad y de la necesidad de poner especial cuidado en el arrastre de la manguera, el usuario queda relevado de llevar el peso y el bulto de los cilindros de aire y su duración puede ser más extensa mediante el uso de cilindros de mayor tamaño o de dispositivos de recambio de suministro continuado.

d).- Aparatos respiratorios de corta duración. Suele haber una para cada tripulante en la acomodación o listo para llevarlo en un set fácil de transportar cuando se lleva a cabo la inspección de algún espacio no contaminada como forma de asegurarse ante la posibilidad de encontrarse una atmósfera viciada. Estos equipos consisten en un cilindro de aire comprimido de reducido tamaño y en una capucha de polietileno que se puede poner rápidamente sobre la cabeza. Su duración está limitada a unos 15 minutos de no gran esfuerzo y el equipo debe ser usado únicamente con el propósito de escapar.

e).- Resucitador de oxígeno.

184

Este equipo se usa para suministrar respiración enriquecida con oxígeno para asistir a la recuperación de víctimas que hayan sufrido deficiencia de oxígeno o inhalación de gases tóxicos.

Los equipos moderno son lo

suficientemente portátiles como para ser llevados a los espacios cerrados para dar inmediato tratamiento a los accidentados y consisten en una máscara, un cilindro presurizado con oxígeno y unos controles automáticos para evitar el provocar daños a la víctima y dar una alarma audible en el caso de que exista una obstrucción en la salida del aire. El equipamiento viene provisto con una manguera estándar de 8 metros de longitud, por lo que la maleta con el cilindro y los controles puede ser puesta en un sitio seguro y llevarle solamente la máscara a la víctima cuando se encuentre yaciendo en un espacio de difícil acceso. Algunos barcos están provistos con una manguera de hasta 15 metros. Si se va a meter el equipo en una atmósfera contaminada, solamente se puede suministrar oxígeno puro con las debidas precauciones de uso si hay presente algún gas inflamable. Si se efectúa el tratamiento cuando la víctima

ha sido sacada de la zona

contaminada, existen medios de proporcionarle mezclas de aire y oxígeno extra. Para realizar un óptimo uso de este equipamiento es necesario el aprendizaje de todos sus componentes. Se usarán unos cilindros especialmente marcados para el aprendizaje para asegurarnos de que en una emergencia solamente se seleccionarán los cilindros que estén totalmente cargados.

Se

deberá comprobar regularmente la presión de los cilindros y se remplazarán inmediatamente si es necesario.

7.5.2 .- ROPAS DE PROTECCION.  Adicionalmente a los aparatos de respiración, cuando se entre a un área donde exista la posibilidad de contacto con la carga se llevará también ropa protectiva. Los tipos de trajes varían desde los que proporcionan protección contra las salpicaduras de líquido hasta los trajes estancos al gas presurizados que normalmente incorporarán el casco, guantes y botas. Tales trajes deben ser resistentes a las bajas temperaturas y a los disolventes.

185

Los equipos de protección son especialmente importantes cuando se entre a espacios que han contenido gases tóxicos tales como el amoniaco, cloro, óxido de etileno, óxido de propileno, VCM o butadieno.

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GLOSARIO DE TERMINOS ANESTESIA Pérdida de sentido y la conciencia

ANTICONGELANTE  Agente que rebaja el punto de congelamiento del agua. Por ejemplo: alcohol, etanol, metanol

ASFIXIANTE Gas o vapor, que puede o no tener propiedades tóxicas, y que cuando está presente en concentración suficiente, excluye el oxígeno y provoca la asfixia.

CARCINOGENO Sustancia capaz de causar cáncer 

CERTIFICADO DE DESGASIFICACION Un tanque, compartimento o contenedor es susceptible de ser certificado libre de gas cuando ha sido comprobado usando instrumentos de comprobación aprobados, y probado estar, en el momento de la comprobación, suficientemente limpio de vapores tóxicos,

inflamables o gas inerte para un

propósito específico y se ha expedido un certificado a este efecto.

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CRIOGENICO El estudio del comportamiento de la materia a muy bajas temperaturas.

DENSIDAD RELATIVA DE LIQUIDO Masa de un líquido a una temperatura dada en comparación a la masa de un volumen igual de agua a la misma temperatura o a otra temperatura diferente dada.

DENSIDAD RELATIVA DE VAPOR Masa de un volumen de vapor en comparación a la masa de un volumen igual de aire, ambos a las mismas condiciones estándar de presión y temperatura.

DESGASIFICACION Extracción de gases tóxicos, inflamables, gas inerte o vapores de un tanque seguido de la introducción de aire puro.

DETECTOR DE GAS COMBUSTIBLE Instrumento usado para detectar gases de hidrocarburos combustibles , usando generalmente un filamento calentado de un metal especial para quemar el gas catalíticamente y medir la concentración de gas como un porcentaje de su LEL. No existe un instrumento apropiado para todos los vapores combustibles.

ESPACIO VACIO (VOID SPACE) Espacio cerrado en el área de carga, externo al sistema de contención de la carga y que no es un espacio de contención, de lastre, fuel o petróleo, ni la sala de compresores o cualquier espacio normalmente usado por el personal.

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GAS INERTE Un gas o mezcla de gases, que contiene una cantidad de oxígeno insuficiente para que se produzca una combustión.

GAS LICUADO Un líquido que tiene una presión de vapor saturado excediendo de 2,8 bares absolutos a 37,8 ºC y otras sustancias especificadas en los Códigos IMO

GAS LICUADO DE PETROLEO (LPG) Principalmente propano y butano que pueden estar por separado o mezclados.

GAS LIQUIDO NATURAL (NGL) Fracciones de líquido encontradas en asociación con el gas natural. Etano, propano, butano, pentano son típicos NGLs.

GAS NATURAL LICUADO (LNG) Su principal constituyente es el metano

GRAVEDAD ESPECIFICA La relación existente entre el peso de un volumen de una sustancia a una temperatura dada y el peso de un volumen igual de agua a la misma temperatura o a otra temperatura diferente. La temperatura afectará al volumen y las de comparación deben estar establecidas: Gravedad específica 60/60ºF (sustancia y agua a 60 ºF), Gravedad específica 15/4 ºC (sustancia a 15 ºC y agua a 4 ºC).

HIDRATO

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Sustancia blanca, como nieve, cristalina formada a ciertas presiones y temperaturas por hidrocarburos que contienen agua.

INERTIZACION Introducción de gas inerte en un espacio para reducir y mantener el nivel de oxígeno a un nivel al que no se puede producir la combustión

INFLAMABLE Capaz de ignicionar y quemarse

LEL ( o LFL ) Límite inferior de explosividad o inflamabilidad (Lower Explosive Limit o Lower Flammable Limit). Concentración de un hidrocarburo en el aire bajo la cual no hay suficiente gas como para producirse la combustión.

LIMITE TOXICO La concentración de una materia venenosa en el aire inhalado a la cual, respirado durante 30 minutos, se puede producir una enfermedad fatal o un daño permanente para la salud.

MAC (Maximum allowable concentration). Es lo mismo que TLV.

MOC (Maximum allowable oxigen content). Máximo contenido de oxígeno permitido en los tanques de carga después de efectuarse una operación de purga, y previamente a cargar un nuevo producto.

PRESION CRITICA

190

Presión de un vapor saturado a la temperatura crítica

PUNTO DE EBULLICION Temperatura a la que la presión de vapor de un líquido es igual a la presión a la que el líquido está sujeto; esta presión varía con la presión.

PUNTO DE INFLAMACION ( FLASH POINT) La mínima temperatura a la que un combustible líquido produce suficiente vapor para formar una mezcla inflamable con el aire cerca de la superficie del líquido. En la práctica, ésto significa que la presión de vapor del líquido a esta temperatura es suficiente para crear con el aire, una mezcla correspondiente al LEL.

PUNTO DE ROCIO Temperatura a la que el vapor de agua presente en los gases satura el gas y comienza a condensarse.

PURGA Introducción de nitrógeno o gas inerte o vapor de gas para desplazar la atmósfera existente en un compartimento de carga.

RANGO DE FLAMABILIDAD El rango de concentración de gas combustible en aire entre el que una mezcla es inflamable. Este es el rango de concentraciones entre el LEL y el UEL.

SOLAS Convención Internacional para la Seguridad de la Vida en la Mar 

SPAN GAS Una muestra de vapor de composición conocida y cuya

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concentración se usa para calibrar los equipos de detección de gas.

TEMPERATURA DE AUTOIGNICION La mínima temperatura a la cual un sólido, líquido o gas necesita ser elevado para que se produzca una combustión automática sin necesidad de una fuente de ignición externa.

TEMPERATURA CRITICA Temperatura sobre la cual un gas no puede licuarse solamente por efecto de la presión

TLV Valor límite Umbral (Threshold Limit Value). Concentración de un gas en el aire al que se cree que el personal puede ser expuesto 8 horas al día o 40 horas a la semana a lo largo de su vida laboral sin que se produzcan efectos adversos.

UEL ( o UFL ) Límite superior de explosividad o inflamabilidad (Upper Explosive Limit o Upper Flammable Limit). Concentración de un hidrocarburo por encima de la cual no hay suficiente aire como para soportar y propagarse la combustión.

UMBRAL OLOROSO ( ODOUR TRESHOLD) La concentración mínima de gas o vapor, expresada en partes por millón en aire, a la que la mayoría de la gente puede reconocer el olor específico del producto.

BIBLIOGRAFIA 192