Formación especializada sobre buque tanque para el transporte de gas licuado

FORMACIÓN ESPECIALIZADA
SOBRE BUQUE TANQUE PARA EL TRANSPORTE
DE GAS LICUADO
En cumplimiento con el convenio
Internacional de formación, Titulación
y Guardia para la gente de Mar de
1978y su Código de 1995
(§TCW7S/95)

CAPITULO UNO
Introducción
PROPIEDADES FÍSICAS
En términos generales, un gas licuado es la forma líquida de una substancia que a temperatura
ambiente y a presión atmosférica normales, sería un gas. La única propie-lad * más importante
de un gas licuado, en relación a su manejo comercial, es su presión de vapor saturado, la cual
es la presión absoluta ejercida cuando el líquido está en equilibrio con su propio vapor a una
temperatura dada. Una definición más específica de un gas licuado relacionará por tanto la
presión del vapor a la temperatura, y, la Organización Marítima Internacional (IMO) para
Gaseros, ha adoptado una definición de “Líquidos que tienen una presión de vapor que excede
de 2.8 bar absoluta (Ver. 2.15) a una temperatura de 37.8°C”. Una forma alternativa de
relacionar la presión del vapor a la temperatura para un gas licuado en particular, es citar la
temperatura en la que la presión del vapor es igual a la presión atmosférica (su punto de
ebullición atmosférico). En la tabla l.L los gases licuados comunes son comparados en
términos de su presión de vapor a 37.8°C y de sus puntos de ebullición atmosférica.
Gas Licuado
Presión del Vapor a
37.8° C (Bars
Absolutos)
Punto de Ebullición a
presión
■ Atmosférica (°C)
Metano (CH4) Gas* -161
Propano (CjHs) 12.9 -43
n-Butano (C4H10) 3.6 -0.5
Amoníaco (NH3) 14.7 -33
Cloruro de Vinilio (C2H3C1) 5.7 -14
Butadieno (C4H6) 4.0 -5
Oxido de Etileno (C2H4O) 2.7 +10.7
* La temperatura crítica del metano es -82.5°C, mientras que la presión crítica es de 4-1.72
bars.
Sobre la base estricta de la anterior definición IMO, el óxido de etileno no calificaría del
todo para se descrito como un gas licuado. Está incluido en el Código IMO para la

Construcción y Equipo de Barcos que Transportan Gases Licuados a Granel (referido a
menudo como el Código del Gas) y la Guía de Seguridad de Buque Tanques ICS (Gas
Licuado), debido a que su punto de ebullición a presión atmosférica es tan bajo que sería
difícil transportar la substancia por cualesquiera otros métodos que los previstos para los gases
licuados, Igualmente, los productos químicos tales como el éter dietílico (diethyl ether), el
óxido de propileno y el isopreno, no son estrictamente gases licuados, pero tienen altas
presiones de vapor y riesgos a la salud y de inflamabilidad que han dado por resultado que
éstos y algunos otros componentes similares estén enlistados en ambos Códigos 3MO para el
Gas y para Productos Químicos a Granel. Cuando son transportados en secciones de buque
tanques, dichos productos químicos requieren ser.cargados a menudo en tanques
independientes, en vez de en tanques integrados.
1.1 PRODUCCION DE GAS LICUADO
El gas licuado del petróleo (GLP) es una expresión genérica para el propano, butano y mezclas
de los dos y se produce de dos’ fuentes distintas. Primero, se obtiene el procesamiento del
petróleo crudo en refinerías o como un subproducto de las plantas de productos químicos. Este
GLP se consigue normalmente sólo en forma presurizada y se puede comerciar locamente en
cilindros a presión o tanques pequeños a presión. En • segundo lugar, el GLP se produce de
corrientes de gas natural o de petróleo crudo en o cerca del punto de producción. El gas natural
proveniente de un pozo consiste mayormente de metano, pequeñas cantidades de hidrocarburos
más pesados que se conocen colectivamente como líquidos de gas natural (LGN), y cantidades
variantes de agua, bióxido de carbono, nitrógeno y otras substancias no hidrocarburos. La
relación entre el gas natural, GNL y GLP, se muestra en la Figura 1.1.
El gas natural se puede presentar ya sea en estructuras que son predominantemente portadoras
de gas (gas no - asociado), en depósitos de condensado que producen relativamente grandes
cantidades de gas por barril de hidrocarburos Equidos Hgeros, o junto con grandes cantidades
de petróleo crudo (gas asociado), ya sea en solución con crudo, o como gas “gas - cap” sobre
el mismo.
Las cantidades de GNL contenidas én el gas natural de los campos de gas, aunque cambian
de una. estructura a otra, son generalmente pequeñas en comparación con las

contenidas en los depósitos de condensado y gas asociado. Cualquiera que sea su origen, el
gas natural requiere de tratamiento para eliminar los líquidos de hidrocarburo más pesados y
componentes no hidrocarburos, para asegurar que el producto esté en una condición
técnicamente aceptable para su licuado o para su uso en forma gaseosa.
La Figura 1.2 es un diagrama típico de flujo de una planta grande de licuado de gas natural. Si
el gas de alimentación crudo contiene condensados (pentanos e hidrocarburos más altos), estos
serán eliminados primero seguidos de gases ácidos (CO2 y H-^S).
El proceso de eliminación de gas ácido habrá saturado la corriente de gas con vapor de agua
que es eliminado entonces por la unidad de deshídratación. Entonces el gas pasa a una unidad
fraccionadora donde eliminan y fraccionan los GNLs generalmente a sus componentes de
propano y butano. El gas, ahora muy predominantemente metano, será entonces licuado parea
producir el producto principal, el gas natural licuado (GNL). Para bajar la temperatura del gas
metano a 1a. temperatura de ebullición atmosférica del GNL de unos -160°C, la unida de
licuado usa generalmente un ciclo de refrigerantes consistente -de una mezcla de nitrógeno, y
algunos de los hidrocarburos ya extraídos del gas de alimentación. Al enfriar y licuar el gas
metano en un gran intercambiador de calor criogénico, el refrigerante se vaporiza. El vapor
refrigerante es comprimido entonces y relicuiado de nuevo en etapas por intercambio de calor,
primero contra el agua de enfriamiento y subsecuentemente contra el refrigerante de
evaporización mezclado antes de regresar al intercambiador de calor criogénico. El
combustible para la planta es proporcionado predominantemente por gas apagado proveniente
del proceso de caso necesario, el combustible se puede suplementar del gas de alimentación
crudo o de los condensados extraídos. Dependiendo de las características del GNL producido
y de los requerimientos del comercio, se puede volver a inyectar algo del (GNL) extraído a la
comente de GNL.
En sencillo diagrama de flujo que ilustra la producción de propano y butano de los depósitos
de petróleo y gas, aparece en la Figura 1.3. En este ejemplo del metano y el eíano extractados,
se usan por la estación de energía de. la terminal, mientras que el propano y el butano, después
del fraccionado y enfriamiento, son pasados a tanques de almacenamiento en tierra, antes de
trasegar la carga al muelle.

A muelles 4-
A muelles 4
A muelles 4
Gas Crudo de LA NACIONAL DE MARINA MERCANTE petróleo y »
alimentación
"Almirante Miguel Grau” Gas
Crudo
------P -------
Elim inación
de
condensado
Eliminación de
gas ácido
Gas ácido
' Deshidratación
Agua
Fraccionamiento
Licuado
Almacenamiento GLP
Almacenamiento GNL
—p.------
>
Pentano a
almacenamien
to
Combustible
a planta
A muelles
Electricidad
y vapor para
el lugar
A muelles 4
A muelles 4
Alinacenamiento
de Petróleo crudo
.
Estación
de energía
Almacenamien
to de Propano
Almacenamien
to
Butano
IT
F.nfv»*»ntAnt.n •
1 __ 1 i
Separadores
Compresores
:
rionalmente
cVet 3as.
Desentonan dor
Depropaj mador
Debutanizador
Pentanos a
almacenamien
to
Figura 1.2 Típico diagrama de Flujo de una planta de licuado de GNL. Figura 1.3 Diagrama típico de flujo de petióleo/gas. 4

Un diagrama esquemático simplificado para la producción de los gases químicos,
monómero de cloruro de vinilo, etileno y amoniaco, aparece en la Figura. 1.4.
Los tres gases químicos se pueden producir indirectamente del propanó. El propano se
fracciona (desintegra) primero catalíticamente a metano y etileno, los que se pueden
sintetizar a' monómero de cloruro de vinilo con cloro. El metano del fraccionador
(desintegrador) catalítico, es primero refromado por vapor a hidrógeno y luego
reaccionado con nitrógeno para producir amoníaco. Las interrelaciones de producción
importantes entre el cloro, el propano, el monómero de cloruro de vinilo, el etileno y el
amoníaco, se pueden ver claramente.
Propano
Vapor
Nitrógeno
Figura 1.4 Diagrama de flujo que muestra una producción de gases químicos
Mientras los gases de hidrocarburos, metan-, eíano, propano y butano se pueden
considerar principalmente como fuentes de energía para combustibles, iauto el propano
como el butano son importantes en la producción de gases químicos. El metano,
propano y el butano, se embaí-can frecuentemente en cantidades

substanciales en buque tanques grandes como combustibles limpios. Sin embargo el
propano y el butano algunas veces son transportados en cantidades menores en
aprovisionamiento para la industria química para la producción de los gases químicos
importantes que, a su vez, son también transportados en cantidades pequeñas. El propano
y los gases químicos se pueden embarcar también en gaseros pequeños parea equilibrar
el abastecimiento de las refinerías y de proceso químico y los requisitos de la demanda
y para cumplir con las necesidades locales.
1.2 TIPOS DE GASEROS
Los buques gaseros varía en tamaño desde barcos muy grandes totalmente aislados y
refrigerados, de más de 100,000 m3 para el transporte de GNL y GLP a presión casi
atmosférica, hasta buques pequeños de 5,000 m3 para el embarque de propano, butano y
los gases químicos en recipientes de presión a temperatura ambiente. Entre estos dos
tipos distintos de buques, se encuentra un tercer tipo de gasero, el buque gasero semi-
presurizado/refiíg erado. Estos barcos van en tamaños de 1000 a 20,000 m3 y pueden
transportar cargas ya sea en estado totalmente refrigerado o en un estado semirefrigerado
con presiones de transporte normalmente entre cinco y nueve atmósferas.
- Los transportes de gas tienen ciertas características de diseño en común con otros tipos
de buque tanques, tales como los de petróleo crudo y los químicos. Los buques de
productos químicos transportan sus cargamentos más peligrosos en los tanques centrales
que algunas veces están rodeados por coferdams, mientras que las cargas menos
riesgosas se pueden transportar en los tanques de lastre. Los nuevos buque tanques
petroleros de crudo deben llevar tanques de lastre segregados localizados de manera que
protejan la carga. El objetivo en estos dos casos es el de proteger contra el derrame
lucrado en una colisión (abordaje). Este mismo principio se aplica al transporte de gas,
pero en este caso, todos los tanques de carga están separados a los tanques de carga bajo
presión positiva para prevenir el ingreso de ceñudos de carga. Los transportes de gas
utilizan procedimientos ceñudos de carga y descarga y normalmente no se permite el
venteo del vapor hacia la atmósfera. Se toman medidas para emplear una línea de retomo
de vapor entre el barco y tierra, para circular el vapor desplazado por el trasiego de la
carga.
Los tanques gaseros deben cumplir con las normas de los Códigos 1MO para el Gas, los
de la Convención Internacional para la Seguridad de la Vida en el Mar y todos los
requisitos comunes a otros barcos. Los requisitos de equipo para los buques gaseros
incluyen el monitoreo de temperatura y presión, detección de gas e indicadores de nivel
del tanque de carga, los que están provistos de alarmas e instrumentos auxiliares.
El equipo, junto con el sistema de gas inerte y, de ser necesario, la planta de relicuado,
hacen del buque gasero uno de los barcos más sofisticados de la: actualidad. Estas
características, siempre que el equipo reciba un mantenimiento adecuado y sea bien
operado, proporcionan normas muy altas de seguridad en; comparación con otros barcos.
Mientras los gases de hidrocarburos, metano, etano, propano, y butano se pueden
considerar principalmente como fuentes de energía para combustible, tanto el propano
como el butano sin importantes en la producción de gases químicos. El metano, propano
y el butano, se embarcan frecuentemente en cantidades
5

1.3LA INTERFASE BARCO / TIERRA
Existe también mucha variación en el diseño, la construcción y operación de las
terminales. No todos los muelles se dedican únicamente al manejo de los gases
licuados.
Muchos manejan varios productos tales como el petróleo crudo y el gas licuado, o el
gas licuado y productos químicos. Los muelles pueden tener que cargar y descargar
barcos de varios tamaños con una amplia gama de equipo de manejo de carga. El muelle
puede ser relativamente nuevo, construido de concreto reforzado con equipo altamente
sofisticado para el trasiego de la carga o, a la inversa, puede ser relativamente viejo,
construido de madera con mangueras sencillas para trasegar la carga. Muchos muelles
caen dentro de estos dos extremos en alguna parte. Las terminales de GNL son una
excepción están dedicadas a este producto (ocasionalmente también GLP y/o
condensados) y en la mayoría de los casos han sido construidos para un proyecto
específico de exportación / importación de GNL. Las instalaciones de conexión para la
carga/descarga buque/tierra; pueden ser todo manguera, mitad metal/mitad manguera,
o de construcción de todo metal (brazo duro). Las terminales de GNL emplean
únicamente brazos duros. El brazo duro puede ser contrapesado o operado
hidráulicamente con dispositivos de rápido acoplamiento o de sistemas sofisticados de
liberación de emergencia. La variación en la construcción del buque gasero y las
instalaciones del muelle, hacen de la interfase buque/muelle un área muy importante a
considerar.
Del examen de datos de accidentes, se puede mostrar que los buques gaseros gozan de
un record de seguridad bastante bueno. Sin embargo, los procedimientos de manejo de
carga son a menudo complejos y la carga misma potencialmente riesgosa. Por estas
razones, el personal que opera tales barcos y muelles requiere tener una comprensión
absoluta de las propiedades de las cargas que se manejan y procedimientos seguros de
operación a fin de mantener este record. Las estadísticas de accidentes que involucran
buques gaseros demuestran también que el riesgo de que ocurra un incidente durante
las operaciones de manejo de carga al costado de un muelle, es mayor que cuando el
barco está en el mar. Por esta razón, es conveniente, en esta área, que la atención se
concentre en las actividades del personal del buque y de tierra.
La interface barco/tierra es el área en la que las actividades del personal del barco y de
tierra se combinan durante las operaciones del manejo de carga. Muchas acciones
tomadas por un lado afectarán al otro y la responsabilidad en el más amplio sentido, no
termina en el múltiple, ya sea para el personal del barco o de tierra. Estas interface
comprende el equipo, los procedimientos y el personal tanto en el barco como en tierna,
y cada uno de estos aspectos puede originar' dificultades y malos entendidos que
pueden contribuir a la ocurrencia de un incidente, especialmente donde existen
problemas de idioma. Los capítulos siguientes tratan sistemáticamente con los
cargamentos, equipo.
.11 PRINCIPIOS DE REFRIGERACIÓN
Los principios de transferencia de calor, evaporación y condensación arriba
mencionados se aplican en refrigeración. La figura 2.8 ilustra los componentes

básicos y el ciclo de operación de un simple refrigerador. El refrigerante líquido fío
se evapora en un seipentín evaporador, que siendo más fío que sus alrededores, toma
calor de los mismos para proporcionar el calor latente de vaporización. El vapor fio
es extraído por un compresor, que sube tanto la presión como la temperatura del vapor
y lo pasa al condensador. Habiéndose aumentado la presión del vapor, tiene ahora el
vapor una temperatura de condensación substancialmente mayor a la del fluido
enfriador condensador. El vapor se condensa en un líquido de alta presión y el calor
sensible de el vapor junto con el calor Latente de la condensación, se elimina vía el
enfriador del condensador que se calienta en el proceso. El líquido de alta presión
pasa entonces por una válvula de expansión h hacia el lado de baja presión del
refrigerador y, al hacerlo, se e vapora instantáneamente a una mezcla bifásica del
líquido frío y vapor. Esta mezcla pasa luego al evaporador para continuar el ciclo. Si
Qi es la proporción del flujo dentro de los alrededores del evaporador, Q2 es la
proporción de calor equivalente al trabajo realizado por la compresora sobre el vapor
-y Q3 es la proporción de calor rechazada por el agua de enfriamiento del
condensador, entonces, si el sistema fuese 100% eficiente Qi + Qi = Q3. En el caso
de refrigeración comercial, se usaría un vapor no inflamable o refrigerante, como eí
R12 o R22. Estos gases refrigerantes tienen características similares de
presión/temperatura de vapor, a los de la gama de gases licuados GLP. Dé esta manera
se aplican los mismos principios al ciclo de relicuado de los vapores de carga de gas
licuado cuando el tanque de carga y sus vapores reemplazan al evaporador como aquí
se muestra.
El relicuado práctico del vapor de la carga, se estudiará con más detalle en la sección
2.19 de este Capítulo y la Sección 4.5 del Capítulo Cuatro.
Calor
Enfriador Calor Rechazado (Q3)
Flujo de calor de los alrededores (Qi) •
Figura 2.8 Ciclo Sencillo de refrigeración, evaporación/condensación.
a

2,12 TEMPERATURAS Y PRESIONES CRÍTICAS
La temperatura crítica de un gas es la temperatura arriba de la cual no se puede licuar
la substancia por grande que sea la presión. La presión crítica de un gas es la presión
requerida para comprimir un gas a su estado líquido en su temperatura crítica. Las
temperaturas y presiones críticas para los gases principales se enlistan en la Tabla 2.4.
Como se verá, todos los gases con la excepción del metano GNL, etano y etileno, se
pueden licuar a presión sólo a temperaturas dentro del ambiente normaL Para el
transporte o almacenamiento del GNL o del etileno como líquido, se requiere de cierto
proceso de refrigeración.
2.13 RELACIONES DE VOLUMEN LIQUIDO/VAPOR
Como una guía para la dimensión relativa de la planta para manejar un vapor en
comparación con una para manejar su condensado líquido, se recomienda notar la
relación de condensación de los diversos gases licuados. Esta relación proporciona
aquella cantidad de líquido (en dm3) a su punto de ebullición atmosférica, que se
condensará de lmJ de su vapor en las condiciones normales de 1 bar absoluto y 0°C.
Si el gas estuviera arriba de su temperatura crítica a 0°C (como para el metano), se da
la relación para el vapor al punto atmosférico de ebullición del líquido. En la Tabla
2.5 se enlistan las relaciones de condensación.
2.14 LEYES DEL GAS IDEAL
Un gas ideal es aquel que obedece las leyes del gas exactamente por virtud de que sus
moléculas están tan separadas que no ejercen fuerza alguna entre ellas. De hecho, no
existe tal gas, pero a la temperatura de la habitación y a presiones moderadas, muchos
gases se acercan bastante al ideal para la mayoría de los propósitos. Las leyes del gas
gobiernan la relación entre presión absoluta, volumen y temperatura absoluta para
una masa fija de gas. La relación entre dos de estas variables es investigada
comúnmente manteniendo constante la tercera variable.
Figura 2.9 (a)
Ley de Boyle para gases
(temperatura constante)
Figura 2.9 (b)
Ley de Charlese para gases
(presión constante)
Figura 2.9 (c)
(Ley de Presión para gases
(volumen constante)

La ley de Boyle establece que una temperatura constante, el volumen de una masa
fija de gas varía en foima inversa con la presión absoluta. La relación se ilustra en la
Figura 2.9 (a) y se puede escribir:
PV = constante o Pi V] = P2 V2
El efecto total de refrigeración del ciclo .es proporcionado por la difrencia en entalpia
del vapor llevado hacia la compresora en “A” y la de regreso de condensad© en “D”
(aproximadamente 188 - 112 - 76 kcal/kg).
.20 INFLAMABILIDADY EXPLOSION
La combustión es una reacción química iniciada por una fuente ignición, en la que un
vapor inflamable se combina con oxígeno en proporciones adecuadas para producir
bióxido de carbono, vapor de agua y calor. Bajo condiciones ideales se puede escribir
la reacción del propano como sigue:
C3Hs + 502 Combustión 3C02 + 4H20 + Calor
Propano oxígeno ------------- Bióxido Vapor
de carbono de agua.
Bajo ciertas circunstancias, cuando por ejemplo, el suministro de oxígeno a la fuente.
de combustible se restringe, se puede producir monoxido de carbono o carbono.
Los tres requisitos que para la combustión tienen que estar presentes, son
combustibles, oxigeno e ignición. Las proporciones de vapor inflamable de oxígeno
o de aire, deben estar dentro de los límites de inflamabilidad.
Los gases producidos por la inflamación son calentados por la reacción de la
combustión. En espacios abiertos, no confinados, la consecuente expansión de estos
gases no es restringida y la reacción de la combustión puede proceder suavemente sin
que se desarrollen indebidas sobrepresiones. Si la libre expansión de los gases
calientes se ve restringida en alguna forma, las presiones se elevarán y la velocidad
del viaje de la flama se aumentará, dependiendo del grado de confinamiento
encontrado. La velocidad aumentada de la llama da origen a su vez a un incremento
más rápido en la presión con el resultado de que se pueden producir sobrepresiones
dañinas y, aún al aire libre, si el confinamiento resultante de la tubería, planta y
edificios circundantes es suficiente, la combustión puede adoptar el carácter de una
explosión. En condiciones severas de confinamiento, como dentro de un edificio o el
tanque de un barco, donde los gases en expansión nc se pueden liberar
adecuadamente, la presión intema y su grado de aumento puede ser tal que llegue a
romper el recipiente. Aquí, la resultante explosión no es tan directamente debida a los
altos grados de combustión y velocidad de la llama como la violencia expulsión de la
alta presión contenida al romperse el recipiente.

La explosión del vapor en expansión del líquido en ebullición (BLEVE), “Boiling
Liquid Expanding Vapour Explosión”, es un fenómeno asociado con la repentina y
catastrófica falla de la contención presurizada de líquidost inflamables en la presencia
de un fuego circundante. Tales incidentes han ocurrido con recipientes de presión
dañados de carros tanque de ferrocarril o vehículos de tanques de carretera, sujetos a
calor intenso de fuego circundante. Este calor ha aumentado la presión interna, y
especialmente en aquella parte del recipiente no mojada por producto líquido, se
debilita la estructura del recipiente hasta el punto de fallar. La repentina liberación del
contenido del recipiente hacia la atmósfera y la inmediata ignición de la resultante
nube de vapor que se expande rápidamente, han producido sobrepresiones destructivas
y radiación de calor.
No ha habido ejemplos de este tipo, ni.es probable que ocurran, con los tanques de
carga a presión en los buque tanques de gas licuado en los que, por requisito, las
válvulas de alivio de presión están diseñadas para hacer frente al fuego circundante,
los tanques están provistos de rociadores de agua y el diseño general minimiza
grandemente las posibilidades que se presente un incendio en los alrededores.
El término grado inflamable, proporciona una medida de las proporciones de vapor
inflamable en aire necesario par que sea posible la combustión. El grado inflamable es
el grado entre las concentraciones mínima y máxima de vapor (por ciento por
volumen) en aire que forma una mezcla inflamable. Estos términos se abrevian
generalmente a LFL “Lower Flammable Liquid” (límite inferior de inflamabilidad) y
UFL “Upper Flammable Liquid” (Limite superior de inflamabilidad).
Este concepto se ilustra para el propano, en la Figura 2.17. todos los gases licuados,
con excepción del cloro, son inflamables pero los valores del grado inflamable son
variables y dependen del vapor en particular. Estos están enlistados en la tabla 2.8. La
escala de inflamabilidad de un vapor en particular, se amplía ante la presencia en
exceso de oxígeno del que existe normalmente en el aire; el .límite inferior de
inflamabilidad no se afecta mucho, mientras que el límite superior de inflamabilidad
se eleva considerablemente. En la Tabla 2.9 se citan grados comparativos de
inflamabilidad en aire y en oxígeno para el propano, n- butano y monómero de cloruro
de vinilo. Todos los vapores inflamables exhiben esta propiedad y como resultado
normalmente, no debe introducirse oxígeno en una atmósfera donde existan vapores
inflamables. Los cilindros de oxígeno asociados con quemadores de oxiacetileno y
resucitadores de oxígeno, sólo deben introducirse en áreas peligrosas bajo condiciones
estrictamente controladas.

Escala
de inflamabilidad
(en aire)
D
C
B
A
100%
Vapor de propano * en
aire (% por volumen)
9.5%
2.1%
0%
Propano
Figura 2.17 Escala de inflamabilidad del propano.
Tabla 2.8 Propiedades de ignición de gases licuados.
Gas licuado Punto de inflamación
(°C)
Escala de
inflamabilidad (% pro
vol. en aire)
Temperatura de auto
- ignición Í°C)
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
a-Butileno - 80 1.6-9.3 440
(3-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
Amoníaco - 57 16 -25 615
Cloro No inflamable
Tabla 2.9 Grado de inflamabilidad en aire/oxígeno para varios gases licuados.

.
Cerrado de Inflamabilidad (% by volumen)
(en aire) (en oxígeno)
Propano 2.1-9.5 2.1-55.0
n-Butano 1.8-8.5 1.8-49.0
VCM 4.0-33.0 4.0 - 70.0
El punto de inflamación 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 presión de alto vapor, tales como los gases licuados, tienen puntos de inflamación
extremadamente bajos, como se puede ver en la Tabla 2.8. Sin embargo, aunque los gases
licuados nunca se transportan a temperaturas por debajo de su punto de inflamación, los
espacios de vapor arriba de dichas cargas no son inflamables, ya que son virtualmente
100 por ciento ricos con vapor de carga y están por tanto bastante arriba de su límite de
inflamabilidad. ■
La temperatura de auto - ignición de una substancia es la temperatura a la que el vapor en
aire debe calentarse para que se encienda espontáneamente. La temperatura de auto -
ignición no está relacionada a la presión de vapor o al punto de inflamación de la
substancia y, dado que las fuentes de ignición en la práctica son llamas o chispas externas,
es el punto de inflamación y no las características de auto - ignición de una substancia, la
que se usa generalmente para la clasificación de inflamabilidad de los materiales
riesgosos. Sin embargo, en términos 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 licuados, es digna de tomarse en cuenta y se lista también en la tabla 2,8.
Como ya se ha mencionado, las fuentes inadvertidas de ignición más comunes de una
mezcla de vapor inflamable son las llamas, chispas (thermite ) (debidas al impacto de
metal a metal) y las chispas eléctricas. La mínima energía de ignición necesaria para
iniciar la combustión de los vapores de hidrocarburos es muy baja, especialmente cuando
la concentración de vapor está a la mitad del grado de inflamabilidad.
Las energías mínimas de ignición para mezclas de vapor inflamable de los gases licuados
en aire, son típicamente menos de un millijoule, un nivel de energía que es
substancialmente excedido por cualquier llama visible, por la mayoría de la iluminación
eléctrica o por chispas de interrupción de energía o por descargas electrostáticas hasta el
nivel más bajo detectable generalmente por contacto humano. La presencia de oxigenó
en exceso de su proporción normal en ahfe, reduce aún más la energía mínima de
ignición. De los gases licuados sólo las > mezclas inflamables de amoníaco tienen
energías mínimas de ignición por fuera de su alcance típico y requieren de energías unas
600 veces más altas que los otros gases para ignición. Sin embargo, se puede descontar
la posibilidad de ignición de los vapores de amoníaco por llamas bastante moderadamente
pequeñas o rupturas del circuito eléctrico.

Si llegara a derramarse un gas licuado en un espacio abierto, el líquido se evaporará
rápidamente para. Producir una nube de vapor que se dispersará gradualmente a favor
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 2.18.
La región “B” inmediatamente adyacente a la zona de derrame “A” no sería inflamable
debido a que es sobre-rica, v.g. contiene un porcentaje demasiado bajo de oxígeno
para ser inflamable. La Región “D” tampoco sería inflamable debido a que es
demasiado pobre, v.g. contiene demasiado poco vapor para ser inflamable. La zona
inflamable sería entre estas dos regiones, como lo indica “C”.

CAPITULO TRÈS
Principios de Diseño y Construccion del Transpórte de Gas.
La distribución general de un transporte de gas (gasero) es similar a la del buque tanque
petrolero convencional. Sin embargo, la contención de la carga y su incorporación al casco
del gasero, es muy diferente debido a la necesidad de transportar su carga bajo presión, o
refrigerada o bajo una combinación de presión y refrigeración.
Los gaseros diseñados para cargas presurizadas se pueden identificar por lo general
fácilmente por sus tanques cilindricos o esféricos que pueden proyectarse, y por algunos de
los tanques que pueden estar totalmente arriba de la cubierta. Similarmente, los transportes
de GNL con tanques esféricos se pueden reconocer fácilmente. Los gaseros diseñados para
transportar su carga a presión atmosférica en tanque prismáticos, no son fácilmente
distinguibles de los petroleros, a no ser debido a que su francobordo es significativamente
mayor ya que sus cargas son de densidad relativamente baja y se requiere de tanques
separados para lastre.
Para examinar el diseño de estos barcos en mayor detalle, es conveniente consultar los
Códigos IMO y las Reglas de las Sociedades Clasificadoras de barcos más importantes, que
en años recientes se han vuelto a redactar para incorporar todos los requisitos de los Códigos
IMO.
El Código IMO para la Construcción y Equipo de Barcos que Transportan Ciases Licuados a
Granel, cubre los barcos contratados en o después del 31 de octubre de 1976; el Código IMO
para Barcos Existente que transporten Grases Licuados a Granel, cubre barcos construidos
antes de la fecha de aplicación del nuevo código de barcos. Juntos, estos Códigos se conocen
como los Códigos IMO de1 Gas. Un código adicional, el Código Internacional para la
Construcción y Equipo de Barcos que Transportan Gases Licuados a Granel, con el título
corto dé Código Internacional del Buque Gasero (IGC), “International Gas Carrier”, se aplica
a b arcosd contratados en o después del Io de Julio de 1986. Con su redacción enmendada y
aclarada, este Código IGC incluye todos los requisitos actualizados de ios Códigos de Gas
anteriores para barcos nuevos. EL Código IGC ha sido incorporado a la Convención para la
Seguridad de la Vida en el Mar (SOLAS) 1974 y en 1986 será obligatorio para todas las
Banderas cuyos gobiernos sean signatarios de la Convención SOLAS.
Algunos de los factores que deben tomarse en consideración que afectan el diseño de lo¿
barcos gaseros, pro ejemplo, son: j
Tipos dé caris a transportar
- Condición de transporte (v.g. totalmente presurizados, semi-refrigerado, totalmente
refrigerado) ;

- Tipo de comercio, el que a su vez determina el grado de flexibilidad en el manejo de la
carga requerida por el barco.
- Instalaciones disponibles en la terminal al cargar o descargar el buque.
Tal vez más que cualquier otro tipo individual de barcos, el buque tanque gas ero abarca
muchas diferentes filosofías de diseño. En ninguna parte es más aparente que en considerar
los diferentes tipos de sistema de contención de carga que se han adoptado.
3.1 SISTEMAS DE CONTENCIÓN DE CARGA
El Código IMO identifica cinco tipos diferentes de sistemas de contención de carga:
a) Tanques independientes
b) Tanques de membrana
c) Tanques de semi-membrana
d) Tanques integrales
•e) Tanques con aislamiento intemo.
Los tipos independientes y de membrana de sistema de contención son los de mayor
importancia, y la mayoría de los transportes de gas licuado construidos hasta ahora
utilizan uno u otro de estos dos tipos.
a) Tipos de tanque independiente
Estos tipos de tanque son completamente independientes y no forman parte del
casco del barco y no contribuyen a la resistencia del casco. Dependiendo
principalmente de la presión de diseño, existen tres tipos diferentes de tanques
independientes para transportes de gas, Tipos A,B y C.
(i) Tanques Tipo A
Los tanques independientes Tipo A se construyen principalmente de
superficies planas. La máxima presión de espacio de vapor permisible
del tanque de diseño en est tipo de sistema es, por el Código, 0.7 barg;
esto significa que las cargas deben transportarse en condición totalmente
refrigerada a o cercana a la presión atmosférica (normalmente por
debajo de 0.25 barg). La Figura 3.1 nos muestra una sección de este tipo
de tanque como se encontraría en un transporte de GLP totalmente
refrigerado. Este es un tanque prismático independiente que requiere de
un refuerzo intemo convencional. Los esfuerzos que pueden ocurrir en
los tanques Tipo A no pueden ser determinados con tanta precisión
como por ejemplo, en un tanque de tipo de recipiente de presión; por lo
tanto, para poder garantizar la seguridad en el caso de una fuga de
tanque de carga, se requiere de un sistema secundario de contención,
para proteger el casco del barco contra las bajas temperaturas. Este sistema
secundario de contención se conoce “Barrera Secundaria” y es una
características de todos los buques con tanques Tipo A capaces de
transportar cargas por debajo de 10ºC.

Lnntro do Agun
Figura 3.1 Tanque prismático independiente Tipo A para un transporte
de gas totalmente refrigerado.
Para un típico transporte de GLP totalmente refrigerado (el que no llevará
cargas por debajo de -55°C), la barrera secundaria debe ser una barrera
completa capaz de recibir todo el volumen del tanque a un ángulo definido
de inclinación y puede formar parte del casco de la nave; este enfoque es el
que se adopta generalmente, v.g. partes adecuadas del casco del barco son
de acero especial capaz de resistir bajas temperaturas. La alternativa sería
construir una barrera secundaria separada alrededor de cada tanque de
carga. Cualquier barrera secundaria debe poder contener las fugas del
tanque por un período de 15 días.
El espacio entre el tanque principal (algunas veces conocido la “Barrera
principal), y la barrera secundaria, se conoce como el espacio de bodega.
Donde se transportan cargas inflamables, estos, espacios deben llenarse con
gas inerte para prevenir la creación de una atmósfera inflamable en el caso
de fuga del tanque principal.
Se puede aplicar aislamiento térmico ya sea al exterior del tanque principal
o al casco interior.
(ii) Tanques Tipo B
Los Tanques tipo B se pueden construir ya sea de superficies planas o de tipo
de recipiente a presión. Este tipo de sistema de contención está sujeto a un
análisis de esfuerzo más preciso en comparación al sistema ¿ Tipo A. Dicho
análisis debe incluir el análisis de fatiga y de propagación de grietas. Los
tanques esféricos son tanques Tipo B bien conocidos y se muestran en la
Figura 3.2. j
Debido a estos factores de diseño, un tanque Tipo B requiere sólo de una
barrera secundaria parcial y esta consiste generalmente de una charola

de goteo y una barrera de salpicadura. El espacio de bodega en este diseño
se llena normalmente de gas inerte seco, pero se puede ventilar con aire
siempre que se haya alcanzado la inertización de los espacios en el caso de
que un sistema de detección de vapor detecte una fuga de carga. Un domo
protecto de acero cubre la barrera principal arriba del nivel de cubierta y se
aplica aislante a la parte exterior de la superficie de la barrera principal. Los
tanques esféricos del tipo Bse aplican casi exclusivamente 1 os barcos GNL
cuando la reducción de costo lograda por el requisito ‘"reducido” de barrera
secundaria sea una paite significativa del total. Un tanque tipo B, sin
embargo, no necesita ser esférico. Los tanque tipo B de forma prismática
están en servicio con GLP y se están desarrollando para el servicio de GNL.
Donde se usa la forma prismática, la máxima presión de diseño del espacio
de vapor, para los tanques de tipo A, se limita a 0.7 barg.
Figura 3.2 Tanque esférico auto-soportable Tipo B.
(iii) Tanques tipo C
Les tanques tipo C son recipientes a presión, normalmente esféricos o
cilindricos con presiones de vapor de diseño superiores a 2 barg. Los
recipientes cilindricos se pueden montar ya sea. vertical u horizoníalmente.
Este tipo de sistemas de contención se usa siempre en los transportes de
gas líquido semi-refrigerado y totalmente presurizado; se usa también
comúnmente para transporte totalmente refrigerado siempre que se usen
aceros adecuados de baja temperatura en la construcción del tanque.
Los tanques Tipo C son diseñados y construidos conforme a códigos de
recipientes convencionales de presión y como resultado, se pueden sujetar a
análisis prec'scs de esfuerzo. Además, los esfuerzos de diseño se mantienen
razonablemente bajos de manera que, donde se usa este tipo de sistema, no
se requiere de barrera secundaria y se pude llenar el espacio de bodega ya sea
con gas inerte o aire.
18

En el caso de un barco típico totalmente presurizado, v.g. donde la carga se
transporta a la temperatura ambiente, los tanques se pueden diseñar para
una máxima presión de trabajo de 17 barg o más. Para un barco semi-
presurizado/totalmente refrigerado, los tanques de carga y equipo
relacionado, se diseñan para una presión de trabajo de aproximadamente 5-
7 barg y un vacío del 50%. Los aceros del tanque son típicamente capaces
de resistir temperaturas de transporte de -48°C para GLP y - 103°C para
etileno y GLP.
La Figura 3.3 muestra los tanques tipo C en un típico transporte de gas
totalmente presurizado. Con una distribución como esta, existe un empleo
comparativamente malo del volumen del casco; sin embargo, esto se pue-
de mejorar mediante el uso de recipientes de presión transversales o tanques
"tipo lóbulo” que también se,- afinan en el extremo de proa del barco. Esta
es una distribución común en los barcos semi - presurizados/totalmenle
refrigerados, como se indica en la Figura 3.4.
Figura 3.3 Tanques Tipo C como se encuentra Figura 3.4 Tanques
Tipo C como se en los transportes de gas totalmente utiliza en los
transportes
presurizados. de gas
semipresinizados
totalmente refrigerados.
b) Tipos de tanque de membrana
El concepto del sistema de membrana de contención de carga está basado en
barreras principales muy delgadas, o membranas, que son soportadas a través del
aislante, por el casco del barco.
No son independientes como los tanques independientes descritos en la sección
anterior en el sentido de que el casco interior forma la estructura de soporte de la
carga. Los sistemas de contención de carga en caso de fuga de la barrera principal.
La membrana está diseñada en tal forma que la expansión o contracción térmica o
de otra naturaleza se compensa sin un esfuerzo indebido de la membrana misma.
Existen dos tipos principales de sistema de membrana en uso comibq ambos
llamados como las compartas que los diseñaron y ambos diseñados principalmente
para el transporte de GNL.
(f) Sistema de membrana de “Gaz Transport”

El sistema original 4kGaz Transport” que se muestra en la Figura 3.5,
comprendía una barrera principal Invar de 0;5 mm de espesor unida a la
superficie interna (fría) de cajas de madera triplay con relleno de perlita de
200 mm de espesor, empleada como aislante principal; éstas van unidas
como la capa interior de una barrera secundaria Invar indéntica de 0.5 mm
de espesor y cajas de triplay rellenas de perlita de 200 mm de espesor para
aislante secundario. El Invar se selecciona para las membranas debido a su
muy bajo coeficiente de expansión térmica, haciendo así innecesarias las
juntas de expansión o corrugación en las barreras. Los diseños más
recientes de sistema de “Gaz Transport”, utilizan mebranas Invar de 0.7
mm de espesor y cajas de triplay reforzado, para retener el aislante de
perlita. La perlita es siliconizada para hacerla impermeable al
agua/humedad.
Figura 3.5 Sistema de contención de membrana Gaz Transport, como se
emplea en los transportes.
Sistema de membrana Techmgaz:
El sistema Technigaz, que se muestra en la Figura 3.6 (a), presenta una
barrea principal (primaria) de acero inoxidable de 1.2 mm de espesor con
corrugaciones elevadas, o “waffles”, para permitir la expansión y la
contracción. El aislamiento que apoya las membranas principales, consiste
de panales de madera de balsa laminada entre dos capas de triplay; la capa
interior de triplay (fría), forma la barrera secundaria. Los paneles de madera
de balsa están interconectados con juntas especialmente diseñadas que
constan de cuñas de PVC y cubrejuntas de triplay y están soportadas sobre
el casco interior del barco por plantillas de madera. En el último diseño el
aislante de madera de balsa es reemplazado por espuma celular con una
barrera secundaria de tela de fibra de vidrio/laminado de aluminio. La
Figura 3.6 (b) muestra una sección recortada a través del sistema básico de
contención Technigaz.

Figura 3.6 (a) Sistema de contención de membrana Figura 3.6 (b) Detalle de la construcción de k
barrera
Technigaz, como se emplea en los de membrana y del asilante del
TEchnigaz
transportes de GNL de mayor tamaño.
c) Tanques de semi - membrana
El concepto de semi - membrana es una variación del sistema de tanque de
membrana. La barrera principal es mucho más gruesa que la del sistema de
membrana, con los lados planos y grandes ángulos radiales. El tanque es
autoestable cuando está vacío pero no lo es en la condición cargada, en la que las
presiones del líquido (hidrostática) y de vapor sobre la barrera principal, son
transmitidas a través del aislante hacia el casco interior, como es el caso con el
sistema de membrana. Los ángulos y orillas están diseñados para amoldarse a la
expansión y a la contracción.
Los tanques de semi - membrana se desarrollaron originalmente para el transporte
de GNL, sin embargo, no se ha construido todavía un transporte de GNL de tamaño
comercial con este diseño. Sin embargo, el sistema ha sido adoptado para usarse en
los barcos de GLP y en años recientes se han entregado varios transportes de GLP
totalmente refrigerados, de construcción japonesa, conforme a este diseño.
d) Tanques integrales
Los códigos IMO establecen que los “tanques integrales forman una parte
estructural del casco del barco y están influenciados en la mismamanera y por las
mismas cargas que someten a esfuerzo la estructura del casco”. Establecen además
que los tanques integrales no son permitidos normalmente si la temperatura de la
carga es inferior a -10°C. Ciertos tanques en un número limitado de los transportes
de GLP de fabricación japonesa, son del tipo integral para el transporte dedicado a
butano.
e) Tanques de aislamiento interno
Algunas veces llamados tanques integrales, los tanques aislados internamente, J son
en realidad un sistema de tanque integral que emplea materiales aislantes fijados a
las planchas del casco interior del barco o una superficie independiente que soporta
y asila la carga. El sistema no autoestable obvia la necesidad de un tanque
independiente y permite transportar caigas totalmente refrigeradas' a temperaturas de
transporte menores de -Í0CC.
21

Se han incorporado sistemas de aislante intemo en un número muy limitado de
transportes de GLP totalmente refrigerados, pero el concepto no ha resultado
satisfactorio en el servicio.
3.2 MATERIALES DE CONSTRUCCION
La selección de los materiales del tanque de carga la dicta la temperatura mínima de
servicio y, en un grado menor, la compatibilidad de las cargas que se transportan. La
propiedad más importante a considerar en la selección de los materiales del tanque de
carga, es la tenacidad a la baja temperatura, ya que la mayoría de los metales y aleaciones
(con excepción del aluminio), se toman quebradizos debajo de una determinada
temperatura.
El tratamiento de grano fino para los aceros al carbón estructurales, se puede usar para
lograr características de baja temperatura y los códigos IMO especifican límites de baja
temperatura para diferentes grados de dicho acero hasta —30°C para el grado E. Deben
consultarse los códigos IMO y las Reglas de la sociedad • clasificadora, por detalles
específicos de los diversos grados de acero.
Los barcos que transportan cargamentos de GLP totalmente refrigerados, deben tener
tanques capaces de resistir temperaturas de hasta -55°C. Para lograr esta temperatura de
servicio, se usan aceros de aleación tales como acero al carbón con manganeso, aleado
algunas veces con 0.5 por ciento de níquel (Ni).
Cuando un barco ha sido diseñado específicamente para transportar etileno totalmente
refrigerado (con un punto de ebullición a presión atmosférica de - 104°C, o GNL (punto
atmosférico de ebullición —163°C), deben usarse aceros aleados con níquel, aceros
inoxidables o aluminio, como el material de construcción del tanque.
3.3 AISLAMIENTO DEL TANQUE
Debe adaptarse aislamiento térmico a los tanques de carga refrigerada por las siguientes
razones:
. a) Para minimizar el flujo de calor hacia los tanques de carga y así reducir la
vaporización.
b) Para proteger la estructura general del barco alrededor de los tanques de carga de los
efectos de la baja temperatura.
Para uso a bordo de transportes gaseros, los materiales aislantes deben poseer las
siguientes características principales:
(i) Baja conductividad térmica.
(ii) No inflamables o U «uío - exiinción
(iii) Capacidad de soportar cargas

(iv) Capacidad para resistir daño mecánico
(v) Peso ligero
(vi) El material no debe ser afectado por el líquido o vapor de la carga.
Las propiedades selladoras de vapor del material para prevenir el ingreso de agua o de
vapor de agua, son muy importantes. No sólo puede el ingreso de humedad resultar en
pérdida de eficiencia del aislante, sino que la progresiva condensación y congelación
puede originar un daño extenso al aislamiento.
Por lo tanto, deben conservarse las mínimas condiciones de humedad en los espacios de
bodega.
Los siguientes son los materiales usados normalmente para aislamiento en la
construcción de un transporte de gas, junto con valores aproximados de sus
conductividades térmicas a 10°C.
a) Poliuretano
Pre - formado, rociado o espumado
Conductividad térmica 0.02 - 0.03 W/mK (watts por metro por °K)
b) Lana Mineral (o de asbesto)
En láminas o rollos
Condcutivdad térmica 0.03 W/mK
c) Balsa
Aislante soportador de carga usado en los diseños del sistema de contención
de GNL.
Conductividad térmica 0.05 W/mk
d) Perlita
Conductividad térmica 0.04 W/mK.
e) Poliéstireno
Conductividad térmica 0.036 W/mK.
Se puede aplicar aislante térmico a varias superficies, dependiendo el diseño del sistema
de contención. Para los sistemas de contención tipo B y C, se aplica el aislante
directamente a las superficies extemas del tanque de carga. Para los tanques de carga
tipo A el aislante se puede aplicar ya sea directamente al tanque de carga o al casco
intemo; aunque su aplicación al tanque de carga es más común.
3.4 TIPOS DE TRANSPORTE DE GAS
Los transportes de gas se pueden agrupar en seis categorías diferentes, de acuerdo con la
carga que lleven y la condición de transporte, v.g. !
a) Barcos totalmente presurizados
b) Barcos semi - refrigerados / semi - presurizados

c) Barcos semá - presurizados / totalmente refrigerados.
d) Barcos GLP totalmente refrigerados
e) Barcos de etileno
f) Barcos de GNL
Los barcos tipos (a), (b) y (c) son los más adecuados para el embarque de cargamentos
de menor tamaño de gases GLP y químicos, en rutas marítimas cortas y cercanas,
mientras que el barco tipo (d) se usa extensivamente para transportar cargamentos
grandes de GLP y amoníaco en rutas de alta mar.
A principios de 1985, de aproximadamente 756 transportes de gas en servicio, 75 se
diseñaron para GNL y 50 para etileno.
(a) Barcos totalmente presurizados
Estos barcos son los más sencillos de todos los transportes de gas en términos de
sistemas de contención y de equipo para manejo de carga y llevan sus . cargamentos
de la temperatura ambiente. Deben usarse tanques tipo C - recipientes a presión
fabricados en acero al carbón con un típica presión de diseño de 17.5 barg,
correspondiente a la presión propano de 45°C. Están en servicio barcos con
presiones de diseño más altas: 18 barg es bastante común - unos cuantos barcos
pueden aceptar hasta 20 barg. No es necesario el aislante térmico o la planta de
relicuado y el producto puede descargarse usando ya sea bombas o compresores.
Debido a su presión de diseño, los tanques son extremadamente pesados. Como
resultado, los barcos totalmente presurizados tienden a ser pequeños con máximas
capacidades de carga de alrededor de 4,000m3 y se usan para transportar
principalmente GLP y amoníaco. El lastre se lleva en dobles fondos y en los tanques
laterales superiores. Debido a que estos barcos emplean sistemas de contención del
Tipo C, no se requiere de barrera secundaria y el espacio de bodegas debe ser
ventilado con aire. La Figura 3.3 nos muestra una sección a través de un barco típico
totalmente presurizado.
(b) Barcos semi - refrigerados
Estos barcos son similares a los barcos totalmente presurizados en el sentido de que
incorporan tanques Tipo C - en este caso recipientes a presión típicamente
diseñados para una máxima presión de trabajo de 5 - 7 barg. Los barcos van en
tamaños de hasta 7,500 m° y se usan principalmente para llevar GGLP.
Comparados con los barcos totalmente presurizados es posible una reducción en el
espesor del tanque debido a la menor presión, pero al costo de añadir una planta de
refrigeración y el aislamiento del tanque. Los tanques en estos barcos se construyen
de aceros capaces de resistir temperaturas tan bajas como -10°C-. Pueden ser
cilindricos, cónicos, esféricos o bilobulares.
(c) Barcos semi - presurizados / totalmente refrigerados
ov uuiistrayen sti tamaños que van desde los 1,500 hasta los 30,0Cú nd, este tipo
de transporte de gas se ha desarrollado como el medio óptimo para transportar la
gran variedad de gases, desde el GLP y el “VCM” hasta el propileno y el butadieno
y se encuentran en los movidos mercados costeros de gas alrededor del
Mediterráneo y el Norte de Europa. Actualmente, este tipo de
*24

barco es el más popular entre los operadores de gaseros. de “menor tamaño”. Como
los anteriores dos tipos de barcos, los buques tanques gaseros “SP/FR”, usan
tanques de recipientes de presión tipo C, y por tanto n o requieren de una barrera
secundaria. Los tanques están hechos ya sea de aceros de baja temperatura para
hacerse cargo de las temperaturas de transporte de -48°C que es adecuada para la
mayoría de los cargamentos de GLP y gas químico, o de aceros o aluminios de
aleación especial para permitir el transporte de etileno a - 104°C (ver también barcos
para etileno). El flexible sistema de manejo de la carga “SP/FR”, está diseñado para
poder cargar, o descargar hacia instalaciones de almacenamiento, presurizado y
refrigerado. En la Figura 3.4 se muestra una sección típica de un barco SP/FR “Semi
Presurizado; Fully Refrigerated”.
(d) Barcos para GLP totalmente refrigerados
Los barcos totalmente refrigerados (FR) llevan sus cargas a presión
aproximadamente atmosférica y se diseñan generalmente para transportar grandes
cantidades de GLP y amoníaco. Se han usado cuatro sistemas diferentes de
contención de carga en tos barcos FR; tanques independientes con doble casco,
tanques independientes con tanque lateral sencillo al casco pero tanques de doble
fondo y de tolva, tanques integrales y tanques de semi - membrana, teniendo estos
dos últimos un casco doble. La distribución más ampliamente usada es el tanques
independiente con tanque lateral sencillo al casco con el tanque mismo siendo una
unidad autoestable prismática Tipo A, capaz de resistir una máxima presión de
trabajo de 0.7 baig (Figura 3.1). Los tanques están construidos de aceros de baja
temperatura para permitir temperaturas de transporte tan bajas como -48°C. Los
barcos “FR” van en tamaños desde 10,000 hasta 100,000 m3.
Un típico transporte de GLP totalmente refrigerado debe tener hasta seis tanques de
carga, cada tanque adaptado con planchas transversales de lavada y un mamparo
longitudinal en la línea central para mejorara la estabilidad. Los tanques están
apoyados generalmente sobre cuñas de madera y unidos al casco para permitir la
expansión y la contracción, así como para prevenir los movimientos del tanque bajo
cargas estáticas y dinámicas. Los tanques están provistos también con cuñas anti -
flotación. Debido a las condiciones de transporte a baja temperatura, debe adaptarse
aislamiento térmico y planta de relicuado.
El transporte “FR” de gas está limitado con respecto a flexibilidad.de operación.
Sin embargo, se usan con frecuencia calentadores de carga y bombas de refuerzo
para permitir la descarga hacia instalaciones de almacenaje presurizado.
Donde se hayan adaptando tanques Tipo A, se requiere de una bafrera secundaria
completa (Ref.’3.1 (a) (i)), los espacios de bodega deben ser inertizados cuando se
lleven cargas inflamables. El lastre se lleva en dobles fondos y en loe -tanque»
laterales superiores o, cuando existan, en los tanques: de lastre laterales.

diseños de barcos GNL tienden hacia la disposición de mayor aislamiento del tanque
(para reducir la vaporización), una planta de relicuado y propulsión con motor a
diesel.
3.5 DISTRIBUCIÓN GENERAL DEL TRANSPORTE DE GAS (GASERO)
Los gaseros tienen muchas características que no se encuentran en ningún otro tipo de
buque tanques. El Capítulo Cuatro trata específicamente de los sistemas de manejo de
carga, destacando algunas de estas diferencias básicas. Otras características origínales
se pueden identificar al observar la distribución y arreglo general de los gaseros.
No se permite que un cuarto de bombas se colocado debajo de la cubierta superior; ni se
puede tender la tubería de carga abajo del nivel de cubierta; por lo tanto, deben usarse
bombas de pozo profundo o sumergibles para descargar el producto. La tubería de carga
hacia los tanques que están debajo del nivel de cubierta debe llevarse a través del domo
de un tanque de carga que penetra la cubierta.
Cuando un gasero está adaptado con una planta de relicuado, esta planta está •localizada
en un cuarto para compresor sobre cubierta. Contiguo a este cuarto para compresor, se
encuentra un cuarto para el motor eléctrico que contiene los motores para mover las
compresoras de la planta de relicuado y las bombas reforzadas, cuando se han adaptado.
El cuarto del motor eléctrico y el del compresor deben estar separados por un mamparo
hermético al gas.
Los Códigos IMO detallan los requisitos para ventilación mecánica de estos cuartos.
Debe proporcionarse una ventilación positiva de presión para el cuarto del motor
eléctrico con ventilación negativa de presión para el área del compresor de carga,
asegurando así una diferencia de presión positiva entre los cuartos. Un acceso obturado
por aire al cuarto del motor eléctrico desde la cubierta superior, con dos puertas
herméticas al gas separadas por los menos 1.5 metros, impide la pérdida de esta
diferencia de presión al entrar al cuarto de motor. Para asegurar que ambas puertas no
sean abiertas simultáneamente, deberán poderse cerrar solas con alarmas audibles y
visuales a ambos lados de la esclusa de aire. Además, la pérdida de sobre presión en el
cuarto del motor deberá disparar los motores eléctricos que se encuentran dentro. La
importancia de estos sistemas de protección es fundamental para la seguridad del buque
tanque gasero. Otra característica de seguridad asociada al área del cuarto del
motor/compresor, se relaciona con el sellado de los ejes motores que penetran el
mamparo hermético al gas entre el cuarto del compresor y el del motor, que se estudia
con mayor detalle en el Capítulo Cuarto.
No se pueden usar, en los gaseros, los tanques de carga para propósitos de lastre y por
lo tanto se requiere de tanques de lastre separados. J
Los sistemas de contención y de manejo de carga deben estar totalmente separados de
los alojamientos, y de los espacios de maquinaria etc., por medio de coferdams de
separación u otros medios de sepaiddón estancos al gas entre la zona de % el cuarto
de máquinas, los tanques de combustible y los cuartos de cadenas. Los Códigos MO
dan también recomendaciones específicas para la colocación de puertas que
conduce3n de- los espacios de alojamiento a las zonas de carga.
27

Además, las entradas de aire para los espacios de alojamiento y de máquinas deben estar
situadas a una distancia mínima desde las salidas de ventilación asociadas a las zonas
peligrosas por gas. Todas las entradas de aire hacia los espacios de alojamiento y de
servicio, deberán estar adaptadas con dispositivos de cierre.
Los gaseros están adaptados con un sistema fijo de rocío de agua para propósitos de
protección contra incendios. Esto cubre los domos de los tanques de carga, las : zonas de
los tanques de carga arriba de cubierta, las áreas del múltiple, el frente del área de
alojamiento, los límites de cuartos de control frente a la zona de carga, etc. Deben
alcanzarse proporciones de flujo de agua mínimo de 10 litros/m3 por minuto para
superficies horizontales y de 4 litros/nT por minuto para superficies verticales. Además
de este sistema de rociado con agua, deberán adaptarse todos los tanques con una
instalación fija de polvo químico seco capaz de combatir los incendios en la zona de carga.
Por lo menos dos líneas de mangueras de mano deberán estar disponibles para cubrir el
área de la cubiertas. La instalación de polvo químico seco es activada por nitrógeno, el
que se estiba en recipientes a presión adyacentes a los envases del polvo.
3.6 CAPACIDAD DE SUPERVIVENCIA Y UBICACIÓN DEL TANQUE
Los Códigos IMO dividen a los gaseros en cuatro categorías, barcos tipos IG, IIG, IIPG
y IIIG, los que reflejan el grado de riesgo de las cargas que se van a transportar.
Por ejemplo, los buques tipo IG, en los que los tanques de carga están localizados a la
mayor distancia del casco lateral (y pueden también ser restringidos en capacidad),
deben usarse para cargamentos que representen el mayor riesgo, ej.
■ Cloro. Los barcos tipos IIG/HPG y IÜG, pueden transportar cargas que representan
riesgos ambientales decrecientes progresivamente y por tanto, requisitos de
construcción progresivamente menos estrictos con respecto a la capacidad de
supervivencia de daño en el caso de una colisión o varada.
Un buque totalmente refrigerado, digamos con tanques Tipo A, diseñado para GLP,
debe cumplir con los requisitos de ubicación de tanques y capacidad de supervivencia
de un buque de categoría IIG, mientras que un barco semi - refrigerado con tanques
Tipo C que transporte GLP, puede cumplir con los requisitos de un tanque IIG o de un
EPG.
Para el segundo caso, los recipientes a presión Tipo C, deben diseñarse para una presión
de vapor de diseño de por lo menos 7 barg, y una temperatura de diseño de no menos
de -55°C. La categoría IIPG toma en cuenta el hecho de que el diseño del recipiente a
presión proporciona una mayor capacidad de supervivencia cuando el barco es dañado
por colisión o varada.
Deben consultarse los Códigos IMO y las reglas de clasificación en cuanto a requisitos
detallados de construcción para cada categoría de buque
23

3.7 INSPECCIONES Y CERTIFICACION
Un buque que cumpla con un Código DvíO podrá recibir un certificado de Aptitud, lo
que significa que se ha alcanzado una norma mínima de seguridad construcción. A fin
de que un barco cumpla con el código durante toda su vida, debe justificarse a
reinspecciones para mantener la validez.

CAPITULO CUARTO
CAPITULO CUARTO
EQUIPO E INSTRUMENTOS DEL BARCO
4.1 TUBERÍA Y VÁLVULAS DE CARGA
4.1.1 Tubería de Carga
Los gaseros están provistos normalmente de válvulas de paso en los múltiples
de líquido y vapor a la mitad del barco, conectados su vez a cabezales de líquido
y vapor con conexiones a cada tanque de carga. La línea de carga de líquido es
llevada hasta el fondo de cada tanque de carga; la conexión de vapor se toma de
la parte superior de cada tanque de carga. En los barcos GLP semi - refrigerados
y totalmente refrigerados, se lleva una conexión de vapor al cuarto del
compresor para relicuado del vaporizado, de donde se regresa a través de una
línea de retomo de condensado, hacia cada tanque de carga. En el caso de los
barcos de GNL, los vapores de la vaporización se pueden alimentar
directamente a las calderas del barco o a la planta de propulsión a diesel a través
de un compresor y un calentador, para ser usado como combustible principal de
propulsión o en el caso de tonelaje más nuevo, se puede relicuar y regresar como
condensado a los tanques de carga.
Como se establece en el Capítulo Tres, no se permite tubería de carta debajo del
nivel de cubierta en los gaseros; por lo tanto, todas la conexiones de tubería a
los tanques; por debajo del nivel de cubierta, deben llevarse a través de los
domos de los tanques de carga que penetran la cubierta. Las válvulas de alivio
de vapor también se adaptan a los domos del tanque; estos descaigan hacia tubos
verticales de ventilación, cuya altura y distancias seguras desde los espacios de
alojamiento, etc., se especifican en los Códigos MO.
Deben tomarse disposiciones en el diseño y adaptación de sistemas de tubería
de carga para acomodar la expansión y la contracción térmicas. Estos se puede
hacer ya sea usando fuelles de expansión y curvas de expansión fabricadas o
donde sea adecuado, usando la geometría natural de la instalación de la tubería.
Cuando se usen fuelles de expansión en una sección de tubería, es importante
no interferir con los soportes de la tubería una vez que el barco ha entrado en
servicio, ya que forman una parte integral de las disposiciones de expansión.
Similarmente, cuando se cambien partes tales como pernos, varillas fijas, etc.,
debe tenerse mucho cuidado en asegurar que las partes nuevas son del material
correcto para el servicio

3.7 INSPECCIONES Y CERTIFICACION
Un buque que cumpla con un Código IMO podrá recibir un certificado de Aptitud, lo
que significa que se ha alcanzado una norma mínima de seguridad construcción. A fin
de que un barco cumpla con el código durante toda su vida, debe justificarse a
reinspecciones para mantener la validez. .

Las piezas del carrete removibles se usan en las tuberías para interconectar
secciones de línea para razones especiales de operación, tales como el uso de
planta de gas inerte o asegurar la separación de los cargamentos incompatibles.
4.1.2 Válvulas de Carga
Deben proporcionarse válvulas aisladoras para los gaseros de acuerdo con los
requisitos IMO. Cuando los tanques de carga tiene un MARVS superior a 0.7
barg (tanques de carta Tipo C), todas la conexiones principales de vapor líquido
(excepto las conexiones de la válvula doble que comprenda una' válvula de
globo de operación manual con una válvula aisladora de operación remota en
serie con esta válvula manual. Fara los tanques de cargas tipos A y B, con el
MARVS menor de 0.7 barg, los Códigos IMO permiten válvulas de cierre de
emergencia de operación remota en las válvulas de paso de líquido y vapor de
todos los buques gaseros. La Figura 4.1 muestra la tubería y disposición de
válvulas del domo del tanque de carga para un buque típico semi - refrigerado.
Varillo
' Figura 4.1 Distribución de Tubería del domo del tanque de carga.
En varios lugares alrededor del barco, v.g. el Lente del puente, las paralelas, el
cuarto del compresor, el cuarto de control’de cargas, y las estaciones de control
de emergencia, se dispone de válvulas neumáticas de ventilación o botones de
contacto eléctrico que, al ser operados, cierran las válvulas de J activación
remotas y paran las bombas y compresores de carga en donde sea necesario -
creando efectivamente un “barco muerto” por lo que respecta al manejo de
carga. También sr requiere que L interrupción de emergencia (ESD)
“Emergency Shut Down” sea automática al perderse ia energía eléctrica o de
control, en la energía del activador de válvulas o por incendio en los domos del
tanque o en el múltiple, donde se localizan en forma apropiada elementos
fusibles para activar el sistema de señales ESD. Se

requiere que al activarse un sensor de sobrellenado en el tanque al que están .
conectadas. Las válvulas ESD pueden ser de operación neumática o hidráulica,
pero en cada caso deben ser a prueba de falla, esto es, cerrarse automáticamente
al perder la energía activadora.
La posibilidad de generación de golpes de ariete cuando se activa el sistema
ESD del barco durante la carga, es una consideración vitaL La situación varía
de una terminal a otra y es una función de la velocidad de carga, de la longitud
de la tubería en la terminal, del grado de cierre de la válvula y de la característica
de la válvula misma (ver también 10.5). El fenómeno de la generación de golpe
de ariete es complejo y sus efectos pueden ser extremos, tales como la ruptura
de mangueras o juntas del brazo rígido.
Por lo tanto, deben ser tomadas las precauciones necesarias para evitar la
posibilidad de daño. Las terminales pueden tener que verificar las capacidades
(o grado) de cierre de la válvula ESD del barco y ajustar las capacidades de
carga o colocar a bordo un medio por el que el barco pueda activar el sistema
ESD de la terminal y así detener el flujo de la carga antes de que se empiecen a
cerrar las válvulas ESD del barco. NOTA: Siempre debe existir una consulta
entre el barco y tierra para poder establecer los parámetros inherentes a la
generación de golpes de ariete y para ponerse de acuerdo en una capacidad
segura de carga (ver también 6.5.4).
Los tipos de válvulas aisladoras que se encuentran normalmente en los buques
gaseros, son los de bola, globo de compuerta o de mariposa.' Estas válvulas se
adaptan usualmente con activadores neumáticos u, ocasionalmente hidr áulicos.
Las válvulas de bola para servicio de GNL y Etileno, están provistas de ciertos
medios de alivio de presión interna; generalmente, se perfora un agujero entre
la cavidad de la bola y el lado corriente debajo de la válvula. Las válvulas
también deben ser del tipo a prueba de incendios.
Normalmente se disponen filtros en las conexiones del múltiple para
carga/descarga. Es importante no eliminar estos filtros y asegurar que se
chequeen y limpien con frecuencia. Los filtros se instalan para proteger la planta
y equipo de manejo de carga contra daños por objetos extraños. Muchos filtros
están diseñados sólo para flujo en un sentido.
4.1.3 Válvulas de alivio
Los Códigos IMO requieren por lo menos de dos válvulas de alivio de presión
de igual capacidad adaptadas a cualquier tanque de carga con capacidad
superior a los 20 m3. En capacidades menores, una es suficiente. Los tipos de
válvulas que se adaptan normalmente son válvulas con resorte de
compensación o válvulas de alivio operadas por piloto. Las válvulas de alivio
operadas por piloto, se pueden encontrar en los Tanques Tipos AB y C.
'.ni.entí’ss que !**. válvulas de alivio con reseñe de compensación se usan
generalmente sólo en los tanques Tipo C. El uso de las válvulas de alivio
operadas por piloto en los tanques Tipo A, asegura una operación precisa en
condiciones de baja presión prevalecientes mientras que su uso en los
31

tanques Tipo C, por ejemplo, permite lograr ajustes de válvulas de alivio usando
la misma válvula. Esto se puede hacer cambiando el resorte piloto. La Figura
4.2 muestra una típica válvula de alivio operada por piloto de este tipo. Existen
otros tipos de válvula piloto para ajustes de “Presión de ajuste” y “Presión de
evacuación”.
Entrili*
{?n«43n drltanquil.
Figura4.2 Válvula de alivio operada por piloto.
El ajuste graduable de las válvulas de alivio operadas por piloto, se usa
principalmente en dos funciones diferentes. Primero, se puede usar para
proporcionar una presión de ajuste más alta (pero que no exceda el MARVS) de
los normal durante el manejo de la carga (ajuste de puerto). En segundo lugar,
en los tanques Tipo C permiten un medio aceptable de reducir el MARVS para
cumplir con los reglamentos USCG, (United States Coast Guard), los que
imponen factores de seguridad más estrictor en el diseño del tanque de presión
que los requisitos del Código 1MO.
Siempre que se usan tales válvulas para más de un ajuste de presión debe
mantenerse un registro adecuado de cualesquier cambio en los resortes de la
válvula piloto, siempre se puede volver a tapar el montaje del piloto de hacer
tales cambios (v'f.r también 7.5)
Las válvulas de alivio del tanque de carga descargan hacia uno o más tubos
verticales de ventilación. Deben proporcionarse drenes del tubo -de

ventilación y chequearse regularmente, para constatar que no existe
acumulación de agua de lluvia, etc. en el tubo. La acumulación del líquido tiene
el efecto de alterar el ajuste de la válvula de alivio debido a la resultante de
mayor contrapresión.
Los Códigos IMO requieren que todas las tuberías o componentes que puedan
estar aislados cuando estén llenos de líquidos, sean provistos de válvulas de
alivio que permitan la expansión térmica del líquido. Estas válvulas pueden
descargar, ya sea hacia los tanques de carga mismos o, alternativamente pueden
ser llevados a un tubo vertical de ventilación mediante depósito de recolección
de líquido, en algunos casos, con protección de interruptor de nivel y una fuente
de evaporación de líquido.
4.2 BOMBAS DE CARGA
Las bombas de carga adaptadas a bordo de los buque tanques gaseros refrigerados, son
normalmente del tipo centrífugo, ya sea de pozo profundo o sumergidas, que operan solas
o en serie con una bomba de refuerzo montada en cubierta donde se requiere calentar la
carga al descargar hacia un almacenaje a presión desde un • recipiente refrigerado (ver.
4.3). Algunos barcos totalmente presurizados descargan el producto presurizando los
tanques y requieren de bombas de refuerzo para auxiliar en el trasiego de la carga hacia
tierna.
Curvas de funcionamiento de la bomba
Es importante entender la importancia de una curva de comportamiento de la
bomba al considerar el trabajo hecho por las bombas de carga. La figura 4.3
muestra un cuadro típico de curvas de comportamiento para una bomba de pozo
profundo fase múltiple.
Caída, carga
Figura 4.3 Curvas de comportamiento de la bomba para una bomba típica de pozo
Profundo
Curva A
La Curvi.’ A muestra la capacidad, dada tóiminos de proporción de flujo volumétrico
(normalmente m3/hr.), de la bomba como una función de la carga desarrollada por la
bomba, dada en términos de columna de líquido en metros (mlc) “Meters Liquid
CoiumnA
34

Adoptando estos parámetros, la curva de capacidad/carga, es la misma sin importar el
fluido que se está bombeando. Tomando la curva de capacidad mostrada en la Figura
4.3, la bomba entregará 100 m3/hr con una caída de 115 mlc a través de la bomba. Para
convertir esta carga en una lectura de diferencia de presión, debe conocerse la gravedad
específica del producto que se está bombeando. Por ejemplo, a una carga de 105 mlc, la
presión .diferencial a través de la bomba cuando se está bombeando amoníaco a -33°C
con una gravedad específica de 0.68, sería de 105 x 0.68 = 71.4 mH; 0 = 71.4/10.2 = 7
bar.
Curva B
La Curva B muestra el requisito de Carga Neta de Succión Positiva (NPSH) “Net
Postivie Suction Head”, para la bomba de cuestión como función de la capacidad de la
bomba. El requisitos NPSH a cualquier porcentaje de flujo a través de la bomba, es la
carga positiva del fluido requerido en la succión de la bomba sobre y por arriba del SVP
de la carga para prevenir la cavitación en el impulsor de la bomba. Por ejemplo, a una
capacidad de 10Gm7hr para el comportamiento de la bomba señalado en la Figura 4.3,
el requisito NPSH de la bomba es 0.5 mlc. Esto significa que con un grado de flujo de
100m7hr, se requerirá una caída mínima de carga equivalente a 0.5 metros en la succión
de la bomba para impedir la cavitación. Una sobrepresión de 0.03 bars en el tanque de
carga, sería equivalente a 0.5 metros de caída (carga) al bombear amoníaco a -33CC.
Las consideraciones NPSH son especialmente significativas al bombear gases licuados,
ya que el fluido que se está bombeando está esencialmente a su punto de ebullición.
Debe recordarse que si se permite que se presente la cavitación dentro de una bomba de
pozo profundo, por ejemplo, no sólo ocurrirá daño al impulsor de la bomba sino que los
cojinetes del eje estaría hambrientos de carga para enfriar resultando en un rápido daño
a lubricación y cojinetes.
Curva C
La Curva C muestra la energía absorbida como una función de la capacidad de la bomba.
Esta curva se da normalmente para el agua (SG = 1) “Specific Gravity” Gravedad
Específica, y se puede convertir para cualquier, fluido multiplicando por la gravedad
específica adecuada. A este respecto, de los productos normalmente transportados en
los gaseros, el'VCM tiene la gravedad específica más alta (0.97 a su punto de ebullición
de presión atmosférica). En los casos en que se han dimensionado los motores de la
bomba de carga con base en cargas GLP/NH, será necesario por lo tanto reducir las
proporciones de descarga cuando se bombee VCM a fin de evitar sobrecargar el motor.
Operando bombas en paralelo y en serie ;
Cuando descargan los gaseros, las bombas del tanque de carga se operan usualmente en
paralelo, pero cuando descarga un buque refrigerado hacia un almacenaje presurizado,
las bombas del tanque de carga se operan en serie con bombas de refuerzo, como se
explica en el Capítulo Siete.
Cuando se operan las bombas en paralelo, se pueden curvas: de comportamiento
individual para dar, por ejemplo, una curva de capacidad/carga para dos, tres o cuatro
bombas juntas. Tomando la bomba caracterizada por la Figura 4.3 la curva de
capacidad/carga, para operar dos bombas en paralelo, se

puede trazar fácilmente duplicando el grado de ílujo disponible en ia carga adecuada
para una bomba individual, como se muestra en la Figura 4.4. De manera similar, al
operar tres bombas en paralelo, se puede obtener la capacidad de flujo en la carga
adecuada desarrollada al multiplicar el grado de flujo en la misma carga para una
bomba individual, por tres. Así, se puede desarrollar una serie de curvas partiendo de
la curva de una bomba individual.
Figura 4.4 Operando bombas centrifugas en paralelo Figura 4.5 Operando
bombas centrífugas en señe - características de bomba combinada. -
características de bomba combinada.
Cuando las bombas se operan en serie, nuevamente se pueden combinar curvas de
comportamiento individual para dar la curva apropiada para la configuración de la serie.
La Figura 4.5, muestra cómo se puede hacer usando por ejemplo, 2 bombas
caracterizadas por la Figura 4.3 en serie. Esta vez, por cada valor de grado de flujo, se
duplica la caída adecuada desarrollada por la bomba para dar la caída desarrollada por
dos bombas en serie.
Los promedios de flujo de carga logrados por cualquier bomba o combinación de
bombas, dependerá de la contrapresión encontrada debido a carga estática (diferencia
en niveles de Mquido deí tanque receptor y- tanque que se está descargando) y la
resistencia a fluir en la tubería de conexión. Para determinar el porcentaje o promedio
de flujo en cualquier circunstancia particular, debe sobreponerse la característica de
flujo de la tubería sobre la característica de bombeo. Esto se estudia en el 7.7, pero basta
hacer notar aquí que debido a la forma en que se eleva la conírapreseión con el mayor
porcentaje de flujo, las bombas en serie o en paralelo proporcionarán porcentajes de
flujo mucho menores de lo que se puede imaginar inicialmente por el aumento de “mlc”
o capacidad volumétrica de flujo respectivamente de la serie o combinación paralela.
Debe emplearse la mínima energía de bomooo necesaria a fin de reducir la exiliada de
calor al producto y la elevación en presión de vapor saturado de la carga entregada.
(Ver. 7.7.2).

Bombas de pozo profundo
Las bombas de pozo profundo son el tipo más común de bomba de carga para los
transportes de GLP. La Figura 4.6 muestra un montaje típico de bomba de pozo
profundo. La bomba es operada eléctrica o hidráulicamente por un motor que va
embridado por fuera del tanque. El eje motor es guiado en cojinetes de carbón dentro
del tubo de descarga y estos cojinetes son a su vez lubricados y enfriados por el flujo
hacia arriba para salir por el tubo de descarga.
El montaje del impulsor se monta en el fondo del tanque de carga y comprenderá con
frecuencia dos o tres fases del impulsor junto con un inductor de primera fase; este
último es un impulsor axial de flujo usado para minimizar e el requisito NPSH de la
bomba. El arreglo de sello del eje consiste en un sello mecánico doble con una descarga
de aceite. Es importante la instalación precisa y alineación del acoplador del motor, el
cojinete de empuje y el sello mecánico de aceite.
Figura 4.6 Montaje típico de bomba de pozo profundo.
Bombas sumergidas
Este tipo de bomba se usa en todos los transportes de GNL y en muchos de los
transportes mayores de GLP totalmente refrigerados. El montaje de la bomba y el motor
eléctrico se acoplan e instalan en el fondo del tanque de carga; la energía es suministrada
al motor de la bomba a través de cables de cobre o de acero inoxidable , forrados, que
pasan a través de un sello hermético al gas en el domo del tanque y terminan en una caja
de distribución a prueba de flamas. Las bombas sumergidas y sus motares se enfrian y
lubrican por 1 a carga y son por tanto susceptibles a daño<; por pérdida ¿e proporción
de flujo. La Figura 4.7 muestra un montaje típico de bomba/motor sumergida.

D»«e»'5* d* I* bomba
Caja ijn tdmriliuclrtit ila cabin—
1 Efa malar
di»1
molar
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Las Mochas
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dal liquido do 1*
corn
Parla dal liquido
bombasti«?
dirigirla * través
ria cojlnalai Como
lubricant«
El producto
bombando actúa
como tnlrladar
Estator dal motor
Motor da! motor
Impulsor da la bomba
Inductor da la bomba
Succión da lo bomba.
Figura 4.7 Montaje típico de bomba / motor sumergible.
Bombas de refuerzo (Booster)
Las bombas de refuerzo son también de tipo centrífugo y pueden ser ya sea bombas
en línea vertical montadas sobre cubierta en la línea adecuada de descarga e
impulsadas por un motor eléctrico de “seguridad aumentada” o alternativamente,
bombas horizontales instaladas sobre cubierta o en el cuarto del compresor de
carga, impulsando a través de un mamparo hermético al gas por un motor eléctrico
instalado en el cuarto del motor eléctrico. Las Figuras 4.8 y 4.9 muestran ejemplos
de estos tipos de bomba. Las bombas que se muestran están adaptadas con un sello

Inyección de metano] a las bombas de carga
La formación de hielo o hidratos puede ocurrir en los buques que transportan productos
de GLP refrigerados o semi — refrigerados, o pueden ser transferidos desde tierra
durante las operaciones de carga. Dichas formaciones pueden penetrar a las bombas de
carga, bloquear las vías de lubricación, desiquilibrar el impulsor o adherirse a los
cojinetes.. Para prevenir dicho daño es práctica común inyectar metanol o un producto
descongelante, dentro de la bomba de carga para facilitar el deshielo. Debido al peligro
de contaminación de metanol a ciertas cargas GLP, deben controlarse estrictamente las
cantidades de la inyección. Los hidratos formados deben eliminarse mediante filtros de
la inyección. Los hidratos formados deben eliminarse mediante filtros de carga en las
líneas de cargas. Se inyecta a menudo una pequeña cantidad de metanol en las bombas
de carga, especialmente las sumergidas, para asegurarse de que cualquier hielo que se
forme de la humedad en la bomba durante el enfriamiento inicial sea liberado antes de
empezar a bombear.
4.3 CALENTADORES DE CARGA
Al descargar cargamentos total o parcialmente refrigerados hacia tanques de '
almacenamiento presurizados en tierra, es frecuentemente necesario calentar la carga para
evitar la posibilidad de hacer quebradizos los tanques y la tubería de tierra por bajas
temperaturas.
Los calentadores de carga son normalmente del tipo de casco horizontal y tubo
intercambiador, montado sobre cubierta. El agua de mar se usa comúnmente como
medio calefactor a través de tubos con la carga pasando por los tubos.
Los calentadores están típicamente diseñados para elevar la carga de propano totalmente
refrigerada desde -45°C a -5°C; sin embargo debe hacerse notar que la proporción de
flujo de carga a la que esta elevación de temperatura se puede lograr, se puede reducir
en forma significativa en áreas de agua de mar fría.
La Figura 4.10 muestra una típica disposición de un calentador, nótese el requisito de
controles y alarmas de temperatura para evitar la congelación.
Válvula de Seguridad
39

4.4 VAPORIZADORES DE CARGA
Un medio de proporcionar vapor de carga proveniente del líquido se requiere a menudo
en los buques gaseros, por ejemplo, para purgar los tanques de carga o mantener la
presión del tanque de carga durante la descarga en la ausencia de una línea de retomo
de vapor de tierra. Usualmente se instaba un vaporizador a bordo para el propósito. Se
emplean intercambiadores de calor de casco y tubo, ya sea verticales u horizontales con
vapor, agua de mar, o en algunos casos líquido de la carga, como íuente de calor.
4.5 PLANTA DE RELICUADO Y CONTROL DE LA VAPORIZACION
Con excepción de los gaseros totalmente presurizados, deben proporcionarse medios
para controlar la presión del vapor de la.carga de los tanques, tanto durante la carga
como durante la travesía. En el caso de buque tanques de GLP y de gases químicos, se
adapta alguna forma de planta de relicuado; esta planta se diseña específicamente para
desarrollar las siguientes funciones esenciales:
' (1) Para enfriar los tanques de carga y la tubería asociada antes de cargar.
(2) Para relicuar el vapor de carga generado por evaporación instantánea;
desplazamiento del líquido y vaporización durante la carga cuando no hay vapor en
la línea de retomo a tierra.
(3) Para mantener o reducir la temperatura y presión de la carga dentro de los límites
de diseño prescritos del sistema de carga durante la travesía.
Existen dos tipos principales de plantas de relicuado:
(a) Ciclos director - donde el vapor de carga evaporado o desplazado es comprimido,
condensado y regresado al tanque, este es el sistema más usado comúnmente, pero
no se puede emplear para cierto gases. (Ver Código IMO Capítulo 17).
(b) Ciclos indirectos - donde se emplea un sistema de refrigeración externa, para
condensar el vapor de carga sin que sea comprimido. Este ciclo es relativamente
poco común ya que requiere, para se eficaz, de un refrigerante muy frío y de grandes
superficies.
Existen tres tipos principales de ciclo directo:
(i) Ciclo directo de una fase (fase sencilla)
Se muestra en las figuras 4.11 (a) y (b) un .diagrama de flujo simplificado de
un ciclo de relicuado de una sola fase de compresión. Este ciclo es adecuado
cuando las presiones de succión son relativamente altas, como en el transporte
de productos semi - refrigerados, los vapores de la vaporización provenientes
del tanque de carga son extraídos por el compresor y comprimidos. El proceso
de compre-iór. aumenta !r» presión y la temperatura del vapor, dejando que
sea condensado contra d ¿-¿‘¿a dé mar en el condensador. El líquido
condenado es entonces regresado hacia el tanque a través de una válvula de
expansión del flotador. La mezcla del líquido / vapor regresada al tanque de
caiga puede ser distribuida por un tubo de
40 ,

rocío en la parte superior del tanque de carga, o llevada al fondo del tanque para
evitar el perder la evapori zación, dependiendo de si el tanque está vacío o lleno,
respectivamente, (Ver también 2.19 y Figura 2.17).
V»oew pttvarwnli Ctmiyaw
VihruU dt orpiniián
P.
Uagiritmic»
Pf«»KÍn
logaritmici
Figura 4.11 (a) Ciclo director de relicuado Figura 4.11 (b) Ciclo director de relicuado de
una
De una sola fase. Sola fase. Diagrama Mollier.
(ii) Ciclo director de dos fases.
En las figuras 4.12 (a) y (b), se muestra un diagrama de flujo simplificado de un
ciclo director de dos fases. El ciclo de dos fases de enfriamiento entre - etapas
se usa cuando las presiones de succión son bajas y, como resultado, las
relaciones de compresión altas (suponiendo condensación de agua de mar)
comparado con el ciclo de una fase. La comprensión de dos fases con
enfriamiento entre etapas, es por tanto necesario algunas veces para limitar las
temperaturas de descarga del compresor que aumentan significativamente con
una mayor relación de compresión.
Compresor
da expansión.
Figura 4.12 (a) Ciclo de relicuado directo de
entre etapas.
> n Trunì - ep. U>

Figura 4. 12 (b) Ciclo director de relicuado de dos fases Diagrama Mollier.
El vapor de la descarga de la primera etapa se lleva a un enfriador intermedio
donde se elimina el sobre calor. El medio enfriador es líquido de la carga
‘Expansionada1’ a presión del interenfriador desde el condensador / receptor de
agua de mar enfriada. Las partes restantes del ciclo son similares al ciclo de una
sola fase.
(iii) Ciclo director de cascada
El sistema de cascada usa un refrigerante como el R22 para condensar vapores
de carga; en la Figura 4.13 se muestra un diagrama de flujo simplificado. La
compresión de una sola fase del vapor de carga es idéntica a la del ciclo directo
de una sola fase, pero el condensado de carga, se enfría usando R22 en vez de
agua de mar. La carga, al condensarse, evapora el R22 líquido y los vapores
R22 son llevados a través de un ciclo de refrigeración cenada de R22
convencional condensado contra agua de mar - de ahí el término y las
capacidades de la planta no son tan afectadas por los cambios de temperatura
del agua de mar como otros ciclos de relicuado.
Compresor de GLP
i
JLL ----
0
0
i
Compresor
R22
'■C? '
!
5'
Candtn
aidor
*22 í
Agu
a de
mar
i__ ~~ --------- Recept
or de
R22.
Figura 4.13 Ciclo simplificado de relicuado en cascada (agua de mar).

4.6 COMPRESORES DE CARGA Y EQUIPO ASOCIADO
El compresor es el corazón de la planta de relicuado. Se usan dos tipos principales
de compresores, reciprocantes o de tomillo.
4.6.1 Compresores reciprocantes
La vasta mayoría de compresores de carga reciprocantes usados a bordo de los
gaseros son del tipo libres de aceite. En el compresor Sulzer libre de aceite que
se muestra en la Figura 4.14, el sellado entre el pistón y la pared del cilindro
entre la varilla del pistón y el collarín, se logra usando laberintos maquinados.
Consecuentemente, no se necesita lubricación en aquellos espacios del
compresor barridos por los vapores de la carga. La ausencia de cualquier
contacto en los sellos hace que el desgaste sea ligero y el consumo de aceite
lubricante sea mínimo. El lado libre de aceite del compresor y el engranaje de
la manivela lubricado, están separados por anillos montados sobre la varilla del
pistón. La varilla leva también un anillo que impide que la capa molecular de
aceite se corra por la varilla hacia arriba. La distancia entre el engranaje de la
manivela y el collarín es tal, que la parte aceitosa de la varilla del pistón no
puede penetrar el collarín libre de aceite. Si se llegara a fugar gas por el collarín
es regresado al lado de la succión. El cárter y el espacio de separación son
mantenidos bajo presión de succión. Donde el cárter deja la caja, está adaptado
con un sello de eje que opera en aceite. El control de la capacidad de compresor
se logra levantando las válvulas de succión durante el golpe de compresión.
Estos elevadores de placas de válvulas son normalmente de aceite lubricante.
Cuando se para el compresor, el vapor de la carga en el cárter se puede
condensar dando lugar a problemas de lubricación; para evitar esto, deben
tomarse provisiones para calentar el cárter cuando la compresora está ociosa.
Cuando está operando el compresor, debe proporcionarse enfriamiento para el
cárter, para las crucetas y para la chumacera. Normalmente, un sistema de
circulación de glicol/agua dulce de ciclo cerrado, suple el calor cuando la
compresora está parada y el enfriamiento cuando la compresora está
funcionando.
Figura 4.14 C-Gmipesora Sulzer libre de aceite con pistón de laberinto.

En la figura 4.15 se muestra otro tipo común de compresora reciprocante
libre de aceite en las plantas de relicuado de un gaserò. Esta máquinas es
fabricada por Linde. Tiene anillos de pistón PTFE en vez del pistón de
laberinto de las máquinas Suizer. Las eficientes volumétricas tienden a ser
más altas con esta máquina de diseño de anillos PTFE.
Figura 4.15 Compresora Linde libre de aceite con anillos PTFE
4.6.2 Compresoras de Tornillo
Las compresoras de tomillo para ser usadas con cargamentos de gas licuado
pueden ser máquinas secas libres de aceite o inundadas de aceite. En las
máquinas secas los rotores de tomillo no hacen contacto físico sino que se
mantienen engranados y son impulsados por engranajes extemos.
Ijebido a los efectos de fuga a través de los espacios libres entre los rotores son
necesarias altas velocidades para mantener una buena eficiencia (típicamente
12000 rpm). La Figura 4.16 muestra un diagrama de un típico ajuste de rotor
con la combinación común de cuatro y seis hojas, aspas o lóbulos. Las aspas se
entrelazan y el gas se comprime en las cámaras 1,2,3, el cual es reducido en
tamaño al girar ios rotores. La envoltura de la compresora lleva las lumbreras
de succión y de descarga.
Figura 4.16 Típico ajuste de rotor de compresor? de tomillo seca libre de aceite

La máquina inundada deaceite depende de la inyección de aceite en los rotores
y esto elimina la necesidad de engranajes de distribución pasándose la
transmisión de uno a otro rotor, actuando el aceite inyectado como lubricantes
y enfriador.
Debido al sellado de aceite entre los rotores, es mucho menor la fuga de gas y
por tanto las máquinas inundadas de aceite pueden operar a velocidades
menores (3,000 rpm). Un separador de aceite sobre el lado de la descarga de las
máquinas, elimina el aceite del gas comprimido. El control de la capacidad de
las compresoras de tomillo se puede lograr de varias maneras, siendo la más
común el uso de una válvula de deslizamiento que reduce efectivamente el
tiempo de trabajo de los rotores. Esto es más eficiente que el estrangulamiento
de la succión. Las compresoras de tomillo consumen más energía que las
reciprocantes..
4.6.3 Separador de líquido de succión de la compresora
Es necesario proteger a las compresoras de vapor de carga contra la posibilidad
de que el líquido sea jalado hacia la compresora. Esta situación podría dañar
seriamente a las compresoras, ya que el líquido es esencialmente
incomprimible. Por tanto, es práctica normal instalar un separador de líquido
sobre la línea de succión de la compresora desde los tanques de carga, siendo el
propósito de este recipiente, el de reducir la velocidad del vapor y, como
resultado, permitir quitar de la corriente de vapor cualquier líquido que haya
sido transportado. El recipiente del separador se adapta con sensores de alto
nivel que apagan una alarma y desconectan la compresora.
4.6.4 Condensador de gas de purga
Muchas plantas de re licuado están adaptadas con un intercambiador de calor
acorazado montado arriba del condensador de carga. El propósito de este
intercambiador de calor es el de condensar cualquier vapor de carga que,
mezclados con gases incondensables tales como el nitrógeno, hagan fallar el
condensamiento a la presión y temperatura existentes en el condensador.
principaL Por ejemplo, el propano comercial que puede tener dos por ciento de
etano en la fase líquida, tendría tal vez 14 por ciento de etano en la fase de vapor,
siendo el etano el componente más volátil. Esto puede originar dificultades en
el condensador convencional de agua de mar enfriada.
La Figura 4.17 muestra un sistema típico de condensador de gas de purga. Los
gases no condensados en el condensador principal son desplazados hacia el
casco del condensador de purgado. Aquí son sometidos ala misma presión que
existe en el condensador principal pero a una temperatura de condensación
equivalente a la temperatura de la salida desde la válvula de expansión, ya que
todo el líquido o parte del mismo pasa por el tubo del lado del condensador de
purgado. Esta menor temperatura de condensación permite que se condensen
los vapores de la carga con cualquier gases incondensables que se estén
purgando de «a parte superior del condensador del gas de purgado por un
sistema de control de presión.

p*lnclf>W.
’ Figura 4.17 Sistema típico de condensador de gas de purgado.
4.6.5 Sistemas de manejo de vaporización de GNL y de vapores
Los buques de GNL emplean compresores axiales de turbina de vapor para
manejar los vapores producidos durante el enfriamiento, la carga y las travesías
cargadas y en lastre. Normalmente, una compresora de bajo rendimiento maneja
el vaporizado durante la travesía; una compresora de alto rendimiento maneja
los vapores producidos durante el enfriamiento y la carga, regresando estos
vapores de tierra.
Durante la travesía la compresora de bajo rendimiento recoge el vaporizado
desde un cabezal común conectado a cada tanque de carga, lo pasa por un
calentador de vapor hacia el frente de la popa, de donde entra a un sistema
troncal de doble ducto diseñado especialmente, que lleva a los frentes de la
caldera o a los sistemas de motor diesel para dos combustibles. Este troncal se
vigila continuamente por fugas y tiene una protección de paro automático en
caso de mal funcionamiento del sistema o de fugas.
Las compresoras están provistas de controles de golpe de ariete y otros
dispositivos de protección.
4.7 SISTEMAS DE GAS INERTE
El gas inerte se usa en los buque tanques gaseros para inertizar los espacios vacíos
y los tanques de carga de purgado. Las embarcaciones para GNL generalmente
están provistas con facilidades de almacenamiento para nitrógeno líquido. Sin
embargo, la cantidad de nitrógeno es rara vez suficiente para las operaciones de
purgado de tanques y se usa principalmente para inertizar lo« espacios enre barreras.
Cuando «e requiere inertizar purgarlos buques GNL, el nitrógeno o el gas inerte
generado por combustión son suministrados generalmente desde tierra o chalanes.

La máquina inundada deaceite depende de la inyección de aceite en los rotores
y esto elimina la necesidad de engranajes de distribución pasándose la
transmisión de uno a otro rotor, actuando el aceite inyectado como lubricantes
y enfriador.
Debido al sellado de aceite entre los rotores, es mucho menor la fuga de gas y
por tanto las máquinas inundadas de aceite pueden operar a velocidades
menores (3,000 rpm). Un separador de aceite sobre el lado de la descarga de las
máquinas, elimina el aceite del gas comprimido. El control de la capacidad de
las compresoras de tomillo se puede lograr de varias maneras, siendo la más
común el uso de uña válvula de deslizamiento que reduce efectivamente el
tiempo de trabajo de los rotores. Esto es más eficiente que el estrangulamiento
de la succión. Las compresoras de tomillo consumen más energía que las
reciprocantes..
4.6.3 Separador de líquido de succión de la compresora
Es necesario proteger a las compresoras de vapor de carga contra la posibilidad
de que el líquido sea jalado hacia la compresora. Esta situación podría dañar
seriamente a las compresoras, ya que el líquido es esencialmente
incomprimible. Por tanto, es práctica normal instalar un separador de líquido
sobre la línea de succión de la compresora desde los tanques de carga, siendo el
propósito de este recipiente, el de reducir la velocidad del vapor y, como
resultado, permitir quitar de la corriente de vapor cualquier líquido que haya
sido transportado. El recipiente del separador se adapta con sensores de alto
nivel que apagan una alarma y desconectan la compresora,
4.6.4 Condensador de gas de purga
Muchas plantas de relicuado están adaptadas con un intercambiador de calor
acorazado montado arriba del condensador de carga. El propósito de este
intercambiador de calor es el de condensar cualquier vapor de carga que,
mezclados con gases incondensables tales como el nitrógeno, hagan fallar el
condensamiento a la presión y temperatura existentes en el condensador
principal. Por ejemplo, el propano comercial que puede tener dos por ciento de
etano en la fase líquida, tendría tal vez 14 por ciento de etano en la fase de vapor,
siendo el etano el componente más volátil: Esto puede originar dificultades en
el condensador convencional de agua de mar enfriada.
La Figura 4.17 muestra un sistema típico de condensador de gas de purga. Los
gases no condensados en el condensador principal son desplazados hacia el
casco del condensador de purgado. Aquí son sometidos ala misma presión que
existe en el condensador principal pero a una temperatura de condensación
equivalente a la temperatura de la salida desde la válvula de expansión, ya que
todo el líquido o parte del mismo pasa por el tubo del lado del condensador de
purgado. Esta menor temperatura de condensación permite que se condensen
los vapores de la carga con cualquier gases incondensables que se estén
purgando de «<* parte superior del condensa'lor del gas de purgado por un
sistema de control de presión.

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