miércoles, 9 de julio de 2014

Buques de transporte de Gas Natural Licuado (GNL)

(LNG, en inglés Liquefied Natural Gas) (I)
Para poder referirme a los buques que transportan GNL trataré de definir que es el GNL:
Gas Natural
El gas natural es inodoro, incoloro, no tóxico, su densidad (con respecto al agua) es 0,45 y sólo se quema si entra en contacto con aire a concentraciones de 5 a 15%.
En el pasado se consideraba un subproducto sin valor, asociado con la extracción de petróleo crudo, hasta que en 1920 se hizo evidente que era una valiosa fuente de combustibles como el propano y el butano.

Composición típica del gas natural

La composición del gas natural varía según la zona geográfica, la formación o la reserva del que es extraído.

Gas Natural Licuado (GNL)
El gas natural licuado es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma líquida.
Es posible reducir el volumen del gas natural mediante altas presiones, enfriamiento extremo o una combinación de las dos cosas. Se consideraba que el gas natural presurizado era demasiado peligroso de transportar debido al riesgo de explosión, así como el costo de los tanques contenedores. Sin embargo, los científicos descubrieron que si se enfriaba el metano a una temperatura aproximada de -161 ºC, se transformaba en un líquido cuyo volumen es 600 veces menor que en su fase gaseosa.

Para poder ser licuado, primero deben sacarse los elementos que podrían solidificarse durante el proceso de licuefacción (agua y dióxido de carbono), y luego se lo debe someter a enfriamiento hasta su punto de condensación, lo que en el caso del metano (principal constituyente del gas natural) es de aproximadamente -161 ºC a presión atmosférica.

Los orígenes de la tecnología de licuefacción del GNL aparecen alrededor de 1920 cuando se desarrollaron las primeras técnicas de licuefacción del aire. El primer uso de GNL fue para recuperar Helio del gas natural. El proceso se basaba en la licuefacción de los hidrocarburos que contenían helio, dejando este último en fase gaseosa; después de la extracción del helio, el GNL se vaporizaba y se vendía como combustible.

Buques de transporte de GNL (Gasero o Metanero)

Un gasero o metanero es un buque construido expresamente y dedicado al transporte de gas natural licuado, conocido por LNG, sus siglas en inglés (liquefied natural gas), desde los yacimientos en los países productores de gas natural a las plantas regacificadoras de los países consumidores. Las características tecnológicas de estos barcos son muy sofisticadas, ya que el gas debe mantenerse a una temperatura de -160°C.

Se considera que el primer transporte de GNL a larga distancia se realizó en 1959, cuando el buque de carga reconvertido en gasero, el Methane Pioneer, cargando cinco tanques prismáticos de aluminio de 7.000 barriles de capacidad con soportes de madera balsa y aislamiento de madera contra enchapada y uretano, transportó una carga de GNL desde “Lake Charles” en Louisiana” hasta “Canvey Island” en el Reino Unido. Esto demostró que grandes cantidades de gas natural licuado podían ser transportadas de manera segura a través de los mares.

Debido al éxito obtenido por el Methane Pioneer, se construyeron los primeros buques diseñados expresamente para el transporte de LNG, el Methane Progress y su gemelo, el Methane Princess, con una capacidad de 34.500 metros cúbicos cada uno.
Qatar está trabajando con los mayores buques actuales de 260.000 m3.
Se trata de buques de elevadas prestaciones: velocidad de 19-20 nudos, alta potencia propulsora (35.000-40.000 CV), ritmos de carga muy elevados (menos de un día), y habitualmente consumen para su movilidad el propio gas que se evapora en sus tanques de carga  (boil off) en combinación con  fuel oil.

En función del aislamiento de los tanques, estos buques pueden ser de dos tipos:

Metaneros de membrana, llamados así porque sus tanques disponen de una membrana de acero corrugado y expandible. A simple vista se distinguen porque en su cubierta sobresale una gran estructura, normalmente prismática.

Metaneros Kvaerner Moss
, que incorporan varios depósitos construidos en una aleación de aluminio y de forma esférica que destacan sobre la cubierta.
Uno de los problemas que presentan este tipo de buques, es que debido a la baja gravedad específica de la carga, tienen un calado reducido en comparación con otras embarcaciones de similares características; hay que agregar el efecto de superficie libre producido por la carga contenida en los tanques; estos efectos requieren una especial atención debido a que afectan directamente la estabilidad del buque.


jueves, 19 de junio de 2014

El transporte marítimo y la eficiencia energética

Las empresas de transporte marítimo son conscientes de las ventajas de la eficiencia energética y ya se han puesto manos a la obra para ahorrar combustible y reducir las emisiones de los gases de escape de muy diversas maneras.

Reducción de la velocidad de los buques
A mayor velocidad, mayor consumo de combustible. Las compañías han decidido reducir la velocidad de sus buques, incluso un poco, con la intención de ahorrar una gran cantidad de combustible y reducir las emisiones sin necesidad de un gran gasto en innovación. Esta iniciativa demuestra que cuando se trata de transportar mercancías no perecederas puede resultar mucho más rentable y beneficioso para el medio ambiente hacerlo a una velocidad más lenta.

En comparación con otras formas de transporte, la navegación a bajas velocidades es más eficiente y menos contaminante (unas diez veces más eficiente que los camiones y al menos cien veces más que el transporte aéreo). Si la velocidad del barco aumenta, se pierde mucha de esta eficiencia.
La OMI calculó que una reducción del 10% de la velocidad en todos los barcos del mundo reduciría las emisiones en un 23,3%. Hapag-Lloyd redujo la velocidad de algunos de sus barcos en tan sólo 5 nudos (un 20%), lo que le ahorró un 50% de gastos de combustible.

Soluciones técnicas
Eficiencia Energética en Motores Marinos 
Podemos aplicar medidas funcionales de manera fácil y económica como ser:
a) Establecer la hoja de ruta según las condiciones meteorológicas 
b) Una mejor eficacia de la logística y planificación del viaje
c) Un funcionamiento óptimo de barcos y motores 

Otras tecnologías aplicables podrían ser: 
 
d) El uso de "energía marítima alternativa" en puertos, donde los barcos apagan sus motores diesel y se conectan a un suministro energético, reduciendo así sus emisiones directas en zonas de puerto y cubriendo sus necesidades energéticas con fuentes de bajas emisiones. 
e) Un mejor diseño de los cascos puede reducir las emisiones gracias a un menor consumo de combustibles.
f) Unos revestimientos especiales en las hélices pueden reducir el uso de combustible entre un 4 y un 5%, a la vez que se reducen las necesidades de mantenimiento. Esta inversión se recuperaría fácilmente en un año.
g) La navegación a vela o cometa funciona con energía eólica, sin emisiones, y ya se está planeando utilizar estas tecnologías en algunos buques contenedores nuevos o ya existentes. 

El uso de combustibles más limpios
El Fueloil residual utilizado por la mayor parte de los barcos es de baja calidad. El uso de MDO (Marine Diesel Oil) y MGO (Marine Gas Oil) reduce las emisiones de partículas finas y de óxido de nitrógeno en comparación con el uso de fueloil pesado.
El contenido de azufre del fueloil residual varía según el crudo, pero en general es de un 2,5%. Por el contrario, combustibles más limpios como el MDO contienen un 0,5% de azufre, mientras que el MGO sólo contiene un 0,1% de azufre.
Los proyectos de la OMI de pasar del fueloil pesado al MDO resultarían en una reducción de entre el 4% y el 5% del dióxido de carbono emitido por tonelada métrica de combustible consumido. También se reduciría el óxido nitroso en más de un 91%, de las partículas finas en un 63% y de los óxidos de nitrógeno en casi un 5%.
El LNG (gas natural licuado) es una nueva alternativa más limpia y barata al fuel ya que reduce, el 100% de las emisiones de SO2 y partículas, el 90% de las emisiones de NOX y casi un 30% de las emisiones de CO2.
La tabla comparativa muestra las diferencias entre las emisiones por kWh de CO2, SOx, NOx y partículas en la combustión de LNG y la combustión de un MDO (Marine Diesel Oil): 
Diferencias entre las emisiones por kWh  
Otras mejoras que aporta un motor alimentado con LNG es que elimina la necesidad de equipos secundarios como filtros, calentadores y disminuye el consumo de lubricantes para el motor.

Pero las iniciativas para aumentar la Eficiencia Energética no acaban aquí.
En una economía globalizada, muchas de las mercancías que adquirimos llegan hasta nosotros en contenedores vía barcos.
La compañía holandesa Cargoshell ha diseñado un contenedor de mercancías plegable, costruido de composite y aluminio. Al estar fabricado en material composite reforzado, su principal ventaja frente a un contenedor convencional es que es un 25% más ligero que el acero de los contenedores de iguales medidas.
Otras ventajas del composite:
Es un excelente aislante. Muy higiénico (no atrae hongos o insectos). Muy durable. Bajo mantenimiento. Fácil de limpiar. No se corroe.
A diferencia de las señales radiográficas de los contenedores de acero actuales, las paredes de composite permiten pasar a través de ellos a las ondas de radio. Por lo tanto, las señales de GPS pueden ser enviadas y recibidas, lo que permite, por ejemplo, el seguimiento de los envíos.

La ventaja de contenedores Plegables
Estos contenedores tardan sólo 30 segundos en plegarse o desplegarse, trabajo efectuado por una sola persona.
Una vez plegado ocupa sólo el 25% del espacio de un contenedor estándar, con lo que se podrían ahorrar millones de dólares al transporte marítimo en costes de transporte de contenedores vacíos. Estos ahorros de peso y de espacio reducen los costes operativos, lo que supone un atractivo más desde el punto de vista financiero.
El único inconveniente: su costo. Los Cargoshell cuestan tres veces más que un contenedor convencional. No obstante, desde la compañía aseguran que en poco tiempo las empresas podrán rentabilizar el gasto extra y al mismo tiempo mantener su compromiso con la conservación del medio ambiente.
En el video podemos apreciar cómo se despliega el contenedor:

 
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jueves, 29 de mayo de 2014

Prelude de Shell. La mayor plataforma para la extracción de gas natural

La demanda de gas impulsa las megaplantas flotantes. La compañía Royal Dutch Shell PLC y el proyecto Prelude FLNG.

La exploración de crudo y gas cada vez se adentra y sumerge más en las profundidades de los océanos donde hay grandes reservas de gas natural, algunas de las cuales se encuentran a cientos de kilómetros de distancia de tierra firme. Acceder a este gas ha sido casi imposible, hasta ahora.

En la actualidad, una vez que se ha perforado un pozo, el gas tiene que ser enviado por gasoductos submarinos a un complejo en tierra para ser licuado y luego transportado por buques metaneros.

Una FLNG acortaría este proceso y ahorraría costos: el gas natural licuado (GNL) sería cargado en un buque metanero en medio del mar para ser despachado a sus mercados de destino.

El Prelude FLNG no es exactamente un barco

Según informó la Shell, el "Prelude FLNG" (Unidad de Licuefacción y Almacenamiento Flotante de Gas Natural Licuado (FLNG por sus siglas en inglés), con sus 488 metros de eslora y 74 metros de manga, será una mega estructura flotante que tendrá todo lo necesario para extraer y producir gas natural de yacimientos submarinos hasta ahora inaccesibles o económicamente inviables de producir.

Prelude de Shell. Plataforma de extracción de gas natural
Dicha producción podrá ser sometida a un proceso "in situ" de licuefacción que reducirá 600 veces su volumen para almacenarlo en estado líquido a presión atmosférica y a -161°C convertido en GNL.
 
El concepto, sin embargo, no ha sido probado. Las instalaciones de hidrocarburos en buques existen desde hace décadas, pero estas plantas flotantes serán las primeras capaces de licuar gas a 160 grados bajo cero en alta mar.
 
Al tener las facilidades de producción y licuefacción flotando encima del yacimiento, ya no son necesarias las plataformas de compresión ni los costosos gasoductos submarinos para transportar el gas a tierra; tampoco se necesita la infraestructura en tierra.  La tecnología FLNG es un “todo en uno” que definitivamente cambiará el juego de la producción gasífera submarina.
 
La primera FLNG probablemente operará en la costa colombiana en el primer trimestre de 2015, como parte de un proyecto conjunto entre la estadounidense Excelerate Energy LP y la canadiense Pacific Rubiales Energy Corp. La embarcación, que es construida en China por Wison Group, tendrá capacidad para producir 500.000 toneladas de gas al año.
 
Pero el proyecto del que más se habla es la FLNG llamada Prelude, liderado por la anglo-holandesa Royal Dutch Shell PLC con socios que incluyen la japonesa Inpex Corp., la estatal Korea Gas Corp. y la taiwanesa CPC Corp. Una vez finalizada su construcción (algo previsto para el año 2017), será remolcado hasta  los campos submarinos que están a 200 kilómetros de la costa noroeste de Australia.
 
El proyecto está diseñado para producir el equivalente a 3.6 millones de toneladas por año (MTPA) de GNL. Se supone que en ese sitio existen reservas suficientes como para mantener ocupado al FLNG durante unos 25 años. Después, será remolcado hasta algún otro sitio con reservas semejantes.
 
Esta es la mejor alternativa para monetizar reservas gasíferas en sitios apartados (stranded gas), donde no es económicamente viable la producción. El gas natural producido será transportado a los mercados demandantes en buques metaneros.
 
La zona donde va a trabajar se suele ver afectada por una temporada de ciclones cada año, desde noviembre hasta abril. Por ello ha sido diseñado para soportar tales condiciones. Según los expertos, la plataforma podrá soportar ciclones de categoría 5 e incluso una tormenta excepcional con vientos de 300 km por hora y olas de 20 metros.


domingo, 4 de mayo de 2014

Gas Natural Líquido (LNG) como combustible en buques

En estos primeros años del siglo XXI, el transporte marítimo mundial necesita encontrar soluciones que le permita reducir las emisiones de gases, y demostrar al mismo tiempo, que dichas soluciones son técnicamente fiables, comercialmente viables y financieramente asumibles.


Gas Natural Líquido (LNG) en buques

Las regulaciones de la norteamericana EPA (Environment Protection Agency) y de la OMI (Organización Marítima Internacional) de Naciones Unidas, establecen calendarios de implantación de la reducción de las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx), de óxidos de azufre (SOx), (a 0.1 por ciento en las áreas de control de emisión (ECAs) antes de 2015 y 0.5 por ciento global antes de 2020) y de partículas (PM).

Nivel OMI de emisiones de gases de nitrógeno (NOx) en gramos por kW y hora, según la potencia
de los motores. Las gráficas señalan nivel Tier I (rojo), Tier II (azul) y Tier III (verde),
con indicación de las fechas límite.

Las nuevas regulaciones nos obligan a pensar en distintas soluciones para poder cumplirlas. El uso de paneles solares, sistemas automatizados de velas o las células de combustible son tecnologías que se están desarrollando en la actualidad.
La tendencia a usar el gas natural líquido (LNG) como combustible marino está ganando ímpetu como una alternativa limpia tendiente a reducir la dependencia del petróleo pesado que se utiliza actualmente. 
El metano, el principal componente del LNG, es el hidrocarbono con mejor rendimiento como combustible en términos de cantidad de energía por cantidad de carbono. Por consiguiente, trabajar con gas natural reduce las emisiones de otro contaminante principal (el dióxido de carbono) en un 20 % en comparación con el diesel.
El gas natural tiene unas características de quemado muy buenas en un motor, y debido a que es más ligero que el aire y tiene una elevada temperatura de ignición, es también un combustible seguro.
Según la sociedad de clasificación Det Norske Veritas el LNG se convertirá  en la fuente dominante de combustible para todos los buques mercantes en el plazo de 40 años.
Además de la sociedad de clasificación DNV, otras compañías -caso de Bureau Veritas o el Germanischer Lloyd- trabajan con astilleros y armadores en distintos proyectos, que involucran diferentes tipos de buques para el uso de motores a gas o duales.
En la figura podemos apreciar las zonas donde se aplicaran las regulaciones en el año 2010 (en rojo), 2015 (en negro) y el año 2020 (en verde).

La componente logística es fundamental y necesaria.
Desde el punto de vista del armador que desea iniciar la construcción de un buque con propulsión mediante LNG, se presenta ante una reducción del valor de dicho buque en el mercado de segunda mano.
 
Si no es posible el abastecimiento en todos los puertos, se limita la explotación del buque a determinadas rutas, lo que se traduce en un menor ámbito de internacionalización.
 
Además existe un factor de falta de competitividad económica del proyecto, en rutas en las que no exista LNG.

El huevo o la gallina

Costos originados alimentando los motores con LNG
Negativo
Existe un sobrecoste inicial de aproximadamente un 20% si la propulsión es mediante GNL que si es con MDO, amortizable en un plazo de 3 años.
 
Positivo
Importante reducción de los costes de combustible, dados los precios actuales del GNL.
La utilización del GNL como combustible genera una importante disminución de los costes de mantenimiento.
Por el contrario, la inversión tecnológica es mayor, pero de pronta amortización en el ciclo de consumo.
 
Requisitos a tener en cuenta en el uso del LNG:
1. Cumplir con los requisitos de emisiones de NOx del IMO Tier III, SIN post-tratamiento de los gases de escape
2. Empleo de gas a BAJA presión (< 10 bar) para evitar el uso de compresores o bombas
criogénicas
3. Capacidad de ser Dual Fuel: operar tanto en GAS como en HFO
http://www.maquinasdebarcos.blogspot.com.ar/2013/03/emision-de-gases-de-efecto-invernadero.html
 


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