Indice:
GRÁFICA (RELACIÓN GAS HIDROCARBURO/MEZCLA AIRE)
FUENTES DE GAS INERTE
MÉTODO DE SUSTITUCIÓN DE LA ATMÓSFERA DEL TANQUE
CONTROL DE LA ATMÓSFERA DE UN TANQUE
PRODUCCIÓN DE GAS INERTE
ESQUEMA DE UNA PLANTA DE GAS INERTE
SELLOS DE AGUA Y TIPOS
BIBLIOGRAFÍA
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Gráfica (Relación Gas
Hidrocarburo/Mezcla aire)
Gráfico de relación entre gas de hidrocarburo y oxigeno en una mezcla de aire/gas de hidrocarburo.
El gas de hidrocarburo que se encuentra en los petroleros NO puede arder en una atmósfera que contenga
menos de aproximadamente un 11% de oxígeno por volumen.
(En la práctica por motivos de seguridad se mantiene el 8%como límite recomendado a bordo de buques
tanques.)
Es importante mantener el nivel de oxígeno por debajo de ese porcentaje para proporcionar protección contra
el fuego o explosión en los tanques de carga.
Para mantener este porcentaje bajo se utiliza un dispositivo fijo de tuberías que introduce gas inerte(pobre en
oxígeno) en cada tanque de carga para reducir el contenido de oxígeno y convertir la atmósfera del tanque en
No inflamable ni explosiva.
Por motivos de seguridad ningún tanque se venteará con un porcentaje en gases de hidrocarburos por encima
del 2% en volumen.
Los LSI y LII (límites superior e inferior de inflamabilidad) varían según la composición del crudo
(procedencia),para propósitos prácticos se toman como referencia del 1% al 10% en volumen respectivamente.
Según se añade gas inerte a la mezcla aire-gas de hidrocarburo,el rango inflamable se reduce hasta llegar al
punto “E” donde el LSI y el LII coinciden (11% de O2 en volumen).
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Fuentes de Gas Inerte
Cualquiera que sea la fuente,el gas debe ser enfriado y limpiado con agua para eliminar partículas
sólidas(hollín) y ácidos de azufre antes de enviarlo a los tanques.
El gas de una caldera auxiliar o principal ,normalmente el nivel de oxigeno es menor al 5% dependiendo del
control de la combustión.
En un generador independiente de gas inerte o una planta de turbina de gas con quemador,el contenido de
oxigeno puede ser controlado automáticamente dentro de los mejores límites,normalmente dentro de un rango
de 1,5%a 2,5% en volumen.
Las posibles fuentes de gas inerte en los buques tanque y OBO (ore-bulk-oil carrier) son:
DESCARGA DE GAS INERTE DESDE LAS CALDERAS PRINCIPALES O AUXILIARES DEL BARCO.
GENERADOR INDEPENDIENTE DE GAS INERTE.
TURBINA DE GAS EQUIPADA CON QUEMADOR.
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Método de sustitución de la
atmósfera del tanque
La sustitución de la atmósfera de un tanque por gas inerte puede realizarse bien inertizando o purgando.
Inertizado =Desplazamiento del gas original por el gas inerte.
Purgado = Desplazamiento del gas inerte por el gas de carga.
En cada uno de estos casos métodos predominará uno de los siguientes procesos: Dilución o
Desplazamiento.
Cualquiera que sea el método empleado,es fundamental que se tomen mediciones de gas u oxígeno a varias
alturas y en cada sección del tanque para comprobar la eficiencia de la operación.
Cuando se ventea una mezcla de gas inerte y de petróleo y se mezcla con el aire puede llegar a
serinflamable.Las precauciones de seguridad normales tomadas cuando el gas de petroleo es venteado de un
tanque no deberán,por tanto,relajarse.
La Dilución: tiene lugar cuando el gas inerte introducido se mezcla con la atmósfera original del tanque para
formar una mezcla homogénea en todo el tanque de modo que si el proceso continúa,la concentración de gas
original disminuye progresivamente.
Importante*
El gas inerte introducido debe tener la una velocidad de entrada suficientemente alta como para penetrar hasta
el fondo del tanque.
Para asegurarse de esto,se pone un número límite de tanques que pueden ser inertizados a la vez,si se
desconoce el número de tanques límite,se debe inertizar uno a uno.
El Desplazamiento: se basa en el hecho de que el gas inerte es un poco mas ligero que el gas de
hidrocarburo asi que,mientras el gas inerte entra por la parte alta del tanque,los gases de hidrocarburos más
pesados salen por el fondo a través de una tubería.
Importante*
El gas inerte debe tener una velocidad de entrada muy baja para conformar una capa horizontal por
encima del gas original y poco a poco poder empujarlo hacia la toma de salida,si la velocidad es alta,puede
producirse una dilución mayor a la tolerada(siempre se produce alguna dilución por la turbulencia causada por
el flujo de gas).
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Control de la atmósfera de un
tanque de carga
Los tanques que usan sistema de gas inerte deberán mantener sus tanques de carga bajo la condición de no
inflamable en todo momento.
Esto significa que:
Los tanques que usan un sistema de gas inerte,mantendrán sus tanques de carga en una condición no
inflamable en todo momento excepto cuando es necesario desgasificarlos para inspección o trabajo;En este
caso el contenido de O2 no deberá superar el 8% en volumen y la atmósfera deberá mantenerse con una
presión positiva.
La atmósfera dentro del tanque deberá poder hacer la transición desde la condición de inerte a la condición de
libre de gas sin pasar por la condición de inflamable.
Cuando un barco está en una condición libre de gas antes de llegar al puerto de carga,debe inertizar los tanques
antes de cargar.
La planta de gas deberá:
Inertizar los tanques de carga vacíos
Cuando se inertizan tanques vacíos que están libres de gas,por ejemplo después de dique seco o entrada a
tanques,el gas inerte deberá ser introducido a través del sistema de distribución mientras ventea el aire del
tanque da la atmósfera.
Esta operación continuará hasta que el volumen de oxígeno en todo el tanque no sea mayor al 8% en volumen.
El nivel de oxígeno no se incrementará siempre y cuando la presión sea positiva,para ello se usa gas inerte
adicional cuando sea necesario.
Cargando en tanques inertes.
El buque llega a puerto con todos los tanques inertizados. Al comenzar la carga,a medida que el producto entra
en los tanques,se desprenden gases,los cuales al ser mas pesados que el gas inerte,se concentraran sobre la
superficie,desplazando al gas inerte al exterior,por medio de las válvulas P/V.(Purgado)
Finalizada la carga,se purga el tanque con gas inerte,expulsando los vapores de hidrocarburos por debajo del
2% en volumen.
Travesía en carga.
Se deberá mantener una presión positiva de gas inerte siempre en el espacio vació para prevenir el posible
ingreso de aire.
Si la presión cae por debajo del nivel de alarma de baja presión,será necesario arrancar la planta de gas inerte
para restablecer una presión adecuada en el sistema.
Las pérdidas de presión están normalmente asociadas por las aberturas en tanques y por el descenso de la
temperatura del gas y del mar.
Muchos productos del crudo,principalmente queroseno y diésel para aviación,pueden absorber oxígeno
durante el proceso de refinado y almacenamiento.Este oxígeno puede más tarde ser liberado dentro de una
atmósfera deficiente en oxígeno tal como un espacio vació en un tanque de carga inerte.Debido a procesos
como estos,el nivel de oxígeno debe ser controlado y vigilado para poder tomar las medidas necesarias.
Descarga de tanques inertes.
Debe mantenerse el suministro de gas inerte durante las operaciones de descarga para prevenir la entrada de
aire a los tanques (vacío).
Cuando la carga de la caldera es baja o fluctúa,el contenido en oxígeno en el gas inerte suministrado debe ser
vigilado cuidadosamente.
Para evitar una situación de vacío(entrada de aire por las válvulas P/V,la planta de gas inerte deberá poder
suministrar un 125% más del (máximo) régimen de descarga.
Si falla la planta de gas inerte durante la descarga,se perderá rápidamente la presión positiva en el
sistema.Inmediatamente deberá pararse la descarga para evitar que los tanques queden con vacío.No se
reanudará la descarga hasta arreglar el funcionamiento de la planta de gas inerte o proporcione una fuente
auxiliar de gas inerte.
Viaje en lastre.
Durante el viaje en lastre los tanques diferentes de aquellos que deben ir desgasificados permanecerán en una
condición inerte y con una presión positiva para prevenir el ingreso de aire.Si durante el viaje,la presión del
tanque baja,deberá arrancarse la planta de gas inerte para restablecer la presión.
SIEMPRE debe tenerse vigilado el contenido de oxígeno del gas inerte entregado.
Lavado de tanques,incluido el lavado con crudo.
Antes de que cada tanque sea lavado,debe determinarse el nivel de oxígeno,en un punto a un metro por debajo
de cubierta y en el nivel medio del espacio vacío.En NINGUNO de estos lugares deberá sobrepasar el 8% en
volumen.
Purgado.
Cuando se requiera desgasificar después del lavado con crudo,debería ser primero purgado con gas inerte para
reducir el contenido de hidrocarburos al 2% o menos.
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Producción de Gas Inerte
Los diseños de un sistema de gas inerte son varios,pero su funcionamiento es parecido,en todos consta de :
Una planta de producción(calderas,generador de gas inerte…).
Una planta de tratamiento(torre de lavado).
Un sistema de distribución.
Estos sistemas se dividen en dos zonas,zona de seguridad y zona peligrosa.
Zona de seguridad,en la que se encuentra la planta de producción y la planta de tratamiento(hasta la zona
de distribución)
Zona peligrosa,donde está el sistema de distribución y el equipo que protege a los tanques de una presión o
de un vacio excesivo y evita el retroceso de gases en caso de contra-presión.
El límite de separación entre una zona y otra lo marca la válvula reguladora de gas inerte o válvula principal de
control.
GAS INERTE PRODUCIDO EN CALDERAS
El gas inerte utilizado a bordo es el obtenido de la combustión de aire (79% nitrógeno y 21%oxígeno) y el fueloil (hidrógeno,carbono y azufre).En estas condiciones,es necesario el tratamiento de estos gases para reducir el
contenido de dióxido de azufre,de partículas sólidas(hollín),disminuir su temperatura y eliminar el vapor de
agua.
Nota*=Un gas inerte de buena calidad es incoloro.
GAS INERTE PRODUCIDO POR UN GENERADOR INDEPENDIENTE.
Estos generadores se utilizan para el relleno de los tanques cargados durante la travesía debido a las pérdidas
de presión que sufren por oscilaciones de temperaturas del aire y/o del agua de mar.
Estos generadores tienen una capacidad de 1.000 m3/h y produce gas inerte por la combustión de diesel oil
que se suministra a una presión regulada,y el aire proviene de un ventilador accionado por un motor eléctrico.
Los gases procedentes de la combustión se enfrían hasta una temperatura de 2ºC superior a la del agua de
refrigeración,eliminando un gran porcentaje de dióxido de azufre.
El generador produce un flujo constante de gas inerte con un porcentaje de oxígeno del o,5%,cuando la
demanda es baja el gas sobrante se exhausta mediante una válvula de seguridad a la atmósfera.
En buques modernos es menos frecuente encontrar estos generadores ya que las calderas modernas,de baja
presión y con instalaciones de precalentado,se pueden poner a régimen durante un período muy corto,para
ejecutar el relleno de los tanques.
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Esquema de una Planta de Gas
Inerte
1.
Válvula de aspiración de gas.
2.
Colector de gas.
3.
Torre de lavado (Scrubber).
4.
Filtro.
5.
Toma de aire de ventiladores.
6.
Ventiladores.
7.
Válvula de no retorno.
8.
Válvula reguladora de presión.
9.
Sello de cubierta.
10. Alimentación de agua del sello..
Explicación de la planta de Gas Inerte:
El gas producido en las calderas pasa por las válvulas de salid(1) a de los escapes a la parte inferior de la torre
de lavado(2),pasa por el sello de agua de la torre(3),el gas se rocía dentro con agua para enfriarlo y quitar la
mayor parte de dióxido de azufre y partículas sólidas(hollín).
El gas asciende a través del agua y atraviesa un colchón de polipropileno (4) o un secador ciclónico.
Las partes internas del lavador de gases deben ser de materiales anticorrosivos y su funcionamiento,a máxima
capacidad, debe quitar por lo menos el 90% del dióxido de azufre y partículas sólidas.
De la torre de lavado,el gas pasa por el secador(4) y luego a los ventiladores(6).
De la linea de ventiladores sale un ramal de menor diámetro por donde se re-circula el exceso de gas a través de
la válvula correspondiente(7).
Los ventiladores envían el gas inerte a los tanques a través de la válvula principal de control(8),que regula el
flujo hacia el sistema de distribución.
A partir de la válvula principal de control,los gases entran en la zona peligrosa por lo que el sistema dispone de
un equipo de seguridad para impedir que los gases retrocedan hacia la zona segura en caso de una contrapresión en los tanques.Este equipo lo componen el sello de agua de cubierta(9),la válvula de no retorno(12),la
válvula de aislamiento de cubierta(13) y el ruptor de presión-vació(16).
Entre la válvula principal de control y el sello de cubierta,va instalada una válvula de ventilación,la cual debe
estar cerrada cuando la planta de gas inerte está en servicio y abierta en caso contrario.
El sistema dispone de una bomba de agua de sellado(10) y de una bomba de refrigeración.
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Sellos de agua de cubierta
El sello de agua de cubierta es la barrera principal que permite el paso de los gases inertes e impide el retorno
de los mismos de la zona peligrosa a la zona de seguridad.Este mecanismo también permite la inspección y el
mantenimiento de la torre de lavado sin peligro de presencia de gases.
Para el correcto funcionamiento del sello debe mantenerse el suministro de agua,especialmente cuando la
planta está parada(el sistema debe contar con un sistema de suministro de emergencia).
El sello de agua de cubierta ha de llevar un serpentín al que se le aplicará vapor en caso de bajas temperaturas
para evitar que el agua se congele.
Existen 3 tipos de sellos:
Tipo Húmedo
Tipo Semi-seco
Tipo Seco
Tipo Húmedo:
Es el tipo mas sencillo.
Funcionamiento:
Durante el funcionamiento de la planta de gas,este entra en el interior del sello por el conducto,cuyo estremo
está sumergido en un contenedor de agua,el gas atraviesa la barrera de líquido por burbujeo y sale hacia el
colector de cubierta a través de un deshumidificador.
Al pararse el sistema,si la presión que hay en el colector es superior a la de entrada en el sello,por mal
funcionamiento de la válvula de no retorno,el gas presionará sobre la barrera de agua,provocando la subida de
ésta por el tubo,evitando de este modo el retroceso de gases a zona segura.
El inconveniente de este sistema es el posible arrastre de partículas de agua,lo cual,aunque no perjudica la
calidad del gas,aumenta la corrosión y puede contaminar ciertas cargas,por esta razón se instala un
deshumidificador después del sello.
Tipo Semi-seco:
En este caso el gas no atraviesa la barrera de agua por burbujeo,ya que el flujo de gas inerte empuja hacia una
cámara separada,donde se mantiene debido al efecto “Vénturi” creado por el flujo del gas mientras dura la
operación de inertizado.
Al pararse el sistema,cesa el flujo de gas,y por tanto,cesa el efecto “Vénturi” que mantenía el agua dentro del
tanque separado,y este,se introduce en el tubo en forma de “U” impidiendo el retroceso de los gases.
Tipo Seco:
En este tipo de sello,el llenado y vaciado del sello se realiza de forma automática,por medio de dos válvulas
automatizadas(A)y(B).
Cuando la planta está en funcionamiento,la válvula automatizada (A) está cerrada al detectar presión positiva
en el sensor colocado en la línea.Cuando el sensor detecta contra-presión(presión procedente de los tanques),el
sistema abre la válvula (A) al tiempo que cierra la (B) dando lugar al llenado del sello y evitando el retroceso de
gases a la zona segura como en los casos anteriores.
La ventaja de este tipo de sistemas es que arrastra poca humedad,pero el inconveniente es un posible fallo en
las válvulas automatizadas que controlan el sello.
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Bibliografía
Gas inerte, limpieza de tanques y desgasificación en buques petroleros.(David Dios Lustres)
Manual de Lavado con crudo y gas inerte.( José Luís Chinea López, Vicente Hernández Santaella. COMME)
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