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Ref. T5/1.01
MEPC.1/Circ.680
27 julio 2009
INFORMACIÓN TÉCNICA SOBRE LOS SISTEMAS Y SU FUNCIONAMIENTO PARA
FACILITAR LA ELABORACIÓN DE PLANES DE GESTIÓN DE LOS COV
1
El Comité de Protección del Medio Marino, en su 59º periodo de sesiones (13 a 17 de
julio de 2009), aprobó las Directrices para la elaboración de un plan de gestión de los
compuestos orgánicos volátiles (COV) para los buques tanque que transporten petróleo crudo
(resolución MEPC.185(59)).
2
Al examinar las Directrices, el MEPC 59 acordó también que contar con información
técnica adicional sobre los sistemas de control de la presión del vapor y su funcionamiento
serviría de ayuda al sector en la elaboración de planes de gestión de los COV. En consecuencia,
el MEPC 59 aceptó la información técnica sobre los sistemas y su funcionamiento para facilitar
la elaboración de planes de gestión de los COV para los buques tanque que transporten
petróleo crudo, información que se recoge en el anexo del presente documento.
3
La información técnica trata del equipo y los sistemas generales utilizados, su
funcionamiento y las condiciones a bordo de los petroleros para crudos con respecto a la
formación y emisión de COV, así como de la capacidad de controlar la formación y las emisiones
de COV.
4
Se invita a los Gobiernos Miembros a que pongan la presente circular en conocimiento
de sus Administraciones, organizaciones de transporte marítimo pertinentes, organizaciones
reconocidas, compañías navieras y otras partes interesadas y a que alienten a éstas a tenerla
en cuenta al aplicar las Directrices para la elaboración de un plan de gestión de los COV para
los petroleros para crudos.
***
I:\CIRC\MEPC\1\680.doc
MEPC.1/Circ.680
Anexo, página 1
ANEXO
INFORMACIÓN TÉCNICA SOBRE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE LA PRESIÓN
DEL VAPOR Y SU FUNCIONAMIENTO PARA FACILITAR LA ELABORACIÓN
DE PLANES DE GESTIÓN DE LOS COV PARA LOS BUQUES TANQUE
QUE TRANSPORTEN PETRÓLEO CRUDO
INTRODUCCIÓN
Esta información de carácter técnico se ha recopilado de conformidad con las
prescripciones de la regla 15.6 del Anexo VI del Convenio MARPOL y contiene una descripción
general del equipo, las operaciones y las condiciones a bordo de los petroleros para crudos con
respecto a la emisión y la capacidad de controlar las emisiones de compuestos orgánicos
volátiles (COV).
En las directrices para la elaboración de un plan de gestión de los COV se establece lo
siguiente:
1
Objetivos
.1
El objetivo del plan de gestión de los COV es cerciorarse de que, en
las operaciones de los buques tanque a los cuales se aplica lo
dispuesto en la regla 15 del Anexo VI del Convenio MARPOL, se
evitan o se reducen al mínimo posible las emisiones de COV.
.2
Las emisiones de COV pueden evitarse o reducirse a un mínimo
mediante:
.1
la optimización de los procedimientos operacionales para reducir a un
mínimo las emisiones de COV; y/o
.2
la utilización de dispositivos, equipo o modificaciones de proyecto
que permitan evitar o reducir a un mínimo las emisiones de COV.
.3
El cumplimiento del plan requiere evaluar las fases de embarque y
transporte de las cargas que generan emisiones de COV y la
redacción de procedimientos que garanticen que las operaciones del
buque se ajustan a las mejores prácticas de gestión para evitar o
reducir al mínimo posible las emisiones de COV. Si se utilizan
dispositivos, equipo o modificaciones de proyecto para reducir al
mínimo dichas emisiones, deberían describirse e incorporarse en el
plan de gestión de los COV, según corresponda.
.4
Además de mantener la seguridad del buque, el plan de gestión de
los COV debería alentar y, si procede, establecer las mejores
prácticas de gestión siguientes:
.1
I:\CIRC\MEPC\1\680.doc
deberían considerarse los procedimientos de carga,
teniendo en cuenta las posibles fugas de gas debidas a la
baja presión y, siempre que sea posible, la conducción de
los hidrocarburos desde los colectores de petróleo crudo los
tanques debería efectuarse de manera que se evite o se
reduzca a un mínimo el estrangulamiento excesivo y una
gran velocidad del flujo en las tuberías;
MEPC.1/Circ.680
Anexo, página 2
2
.2
debería determinarse un nivel óptimo de presión
operacional para los tanques de carga. Dicha presión
debería ser lo más alta posible funcionando en
condiciones de seguridad, y el buque debería tratar de
mantener los tanques a ese nivel durante el embarque y el
transporte de la carga pertinente;
.3
cuando sea preciso ventilar los tanques para reducir la
presión, la caída de presión de los tanques debería ser la
mínima posible a fin de mantener la presión del tanque lo
más alta posible;
.4
debería añadirse el mínimo posible de gas inerte. El aumento
de la presión de los tanques mediante la adición de gas inerte
no evita el escape de los COV pero puede aumentar la
aireación y, en consecuencia, las emisiones de COV; y
.5
cuando se considere la posibilidad de efectuar un lavado
con crudos, debería tenerse en cuenta su efecto en las
emisiones de COV. Dichas emisiones pueden reducirse
acortando la duración del lavado o utilizando un programa
de lavado con crudos de ciclo cerrado.
Otros aspectos que deben considerarse
.1
Nombramiento de la persona encargada de la ejecución del plan:
.1
.2
Procedimientos para evitar o reducir a un mínimo las emisiones de
COV:
.1
.2
.3
Se deberían redactar o modificar los procedimientos
específicos de cada buque a fin de abordar la cuestión de
las emisiones de COV pertinentes, tales como las siguientes
operaciones:
.1
embarque de la carga;
.2
transporte de la carga; y
.3
lavado con crudos.
Si el buque cuenta con dispositivos o equipo de reducción de
los COV, la utilización de éstos debería incorporarse en los
procedimientos anteriormente mencionados, según proceda.
Formación:
.1
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En el plan de gestión de los COV se designará a la persona
responsable de aplicarlo, la cual podrá designar al personal
apropiado para llevar a cabo las tareas pertinentes.
En el plan se deberían describir los programas de formación
para facilitar las mejores prácticas de gestión en las
operaciones del buque destinadas a evitar o reducir al
mínimo las emisiones de COV.
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Anexo, página 3
SECCIÓN 1 – EL CASCO Y SUS LIMITACIONES DE PRESIÓN
1.1
Presión admisible y sus limitaciones de presión
1.1.1
La estructura de los tanques de carga ha sido proyectada para resistir una serie de
cargas de proyecto, y ciertas partes de la estructura de los tanques también contribuyen a la
resistencia longitudinal general del buque. En la verificación del proyecto estructural se aplican
las condiciones y las cargas especificadas por las sociedades de clasificación, entre las que
cabe mencionar la presión combinada que ejercen la carga líquida y la presión en el espacio
vacío del tanque. La presión mínima en el espacio vacío del tanque será como mínimo
de 25 kN/m2 o igual a la presión de apertura del dispositivo reductor de presión (válvula de
presión y vacío), si este último valor es mayor. Por consiguiente, se considerará normalmente
que la presión máxima admisible en el espacio vacío de un buque tanque normal es de 25 kN/m2
(es decir, aproximadamente 2 550 mmWG). Sin embargo, cabe señalar que, debido a las
consideraciones sobre la resistencia general y las repercusiones de otras cargas de proyecto, la
presión real admisible podría ser mayor.
1.1.2
Por lo que respecta a la subpresión, la regla II-2/11.6 del Convenio SOLAS establece
una subpresión admisible de -700 mmWG. Desde un punto de vista estructural, la subpresión
máxima admisible en el tanque probablemente sea inferior.
1.1.3
Si se superan las presiones máximas admisibles pueden producirse fallos estructurales.
Si dicho fallo estructural provoca una apertura de la estructura del tanque a la atmósfera, se
producirán emisiones incontroladas de COV, así como la posibilidad de contaminación del mar
por hidrocarburos. Además, se puede producir una pérdida de la protección del gas inerte con el
consiguiente riesgo de incendio y explosión.
1.2
Sistemas típicos de respiración de los tanques de carga
1.2.1
El proyecto de los sistemas de respiración de los tanques de carga y de gas inerte se
rige por las reglas II-2/11.6 y 5 del Convenio SOLAS. La mayoría de los petroleros para crudos
tienen una tubería común para la respiración de los tanques de carga y para el sistema de gas
inerte, que sirve igualmente para controlar las emisiones de vapor (véase la sección 4). Las
ramificaciones hacia cada uno de los tanques de carga están equipadas con válvulas de
aislamiento y dispositivos obturadores. Por regla general, las válvulas de aislamiento y los
obturadores se emplean únicamente para la entrada en el tanque. En el capítulo II-2 del
Convenio SOLAS se prescribe que las válvulas de aislamiento deben estar equipadas con
medios de enclavamiento para evitar que dichos tanques se abran o cierren accidentalmente. La
tubería principal de conducción del gas inerte y de respiración de los tanques de carga está
conectada a un mástil de respiración. El mástil de respiración tiene una altura mínima
de 6 metros con un parallama aprobada por la OMI, en su salida. Entre la tubería principal de
conducción del gas inerte y de respiración de los tanques de carga y el mástil de respiración hay
una válvula de aislamiento. Algunos proyectos llevan una válvula de presión y vacío de pequeña
capacidad instalada en una derivación que pasa por la válvula de aislamiento. Esta última
permite la respiración térmica desde los tanques de carga cuando la válvula de aislamiento esta
cerrada. Normalmente hay un interruptor de presión y vacío lleno de líquido conectado con la
tubería principal de ventilación de los tanques de carga y de conducción del gas inerte. Este
interruptor tiene capacidad para soportar el flujo de gases procedentes de los tanques durante la
carga (125 % de la tasa de carga y de descarga). La tubería principal de conducción del gas
inerte y de respiración de los tanques de carga se usa normalmente durante las operaciones de
carga y descarga. Durante la carga, la válvula del mástil de respiración está abierta (a menos
que se realice un control de la emisión de vapores) y los COV se expulsan a la atmósfera.
Durante la descarga, esta misma válvula está cerrada y se utiliza gas inerte para llenar la
atmósfera del tanque. La tubería principal de ventilación de los tanques de carga y de
conducción del gas inerte se utiliza también durante el viaje, pero la válvula del mástil de
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Anexo, página 4
respiración se acciona únicamente en caso de que aumente la presión en los espacios vacíos
de los tanques.
1.2.2
Además de la tubería común de conducción del gas inerte de respiración de los
tanques de carga, cada uno de los tanques de carga debe estar equipado con un dispositivo
reductor de la presión y/o el vacío para la respiración térmica en caso de que el tanque quede
aislado de la tubería común de conducción del gas inerte de respiración de los tanques de
carga. Aunque las sociedades de clasificación aceptan que estos dispositivos puedan soportar
los volúmenes de gases resultantes únicamente de las variaciones de la temperatura de la carga
(es decir, respiración térmica), las prácticas más recientes del sector han llevado a instalar
dispositivos capaces de soportar todo el flujo de gas resultante de la operación de carga de los
tanques.
1.3
Ajustes típicos de los dispositivos reductores de presión y vacío
1.3.1
Si bien la presión de proyecto de los tanques de carga generalmente es de +2 500 WG
y -700 mWG, el ajuste normal de las válvulas de presión y vacío de los petroleros para crudos es
de +1 400 mmWG y -350 mmWG.
1.3.2
Los ajustes normales de los interruptores de presión y vacío son de 1 800 mmWG y
de -500 mmWG. Cabe señalar que al realizar los ajustes de los interruptores de presión y vacío
llenos de líquido hay que tener en cuenta el movimiento del buque (balance y cabeceo)
especificado por las sociedades de clasificación.
SECCIÓN 2 – SISTEMAS DE CONTROL Y LIBERACIÓN DE LA PRESIÓN DE LOS PETROLEROS PARA
CRUDOS
2.1
Introducción
2.1.1
Normalmente, el escape de vapor en los petroleros para crudos tiene lugar en tres
ocasiones distintas, a saber, durante el embarque de la carga, durante el viaje con carga al puerto de
descarga, y durante el lastrado de los tanques de carga en el puerto de descarga.
2.1.2
Desde la introducción del Convenio internacional para prevenir la contaminación por los
buques y su Protocolo en 1978 (Convenio MARPOL), todos los buques tanque construidos después
del 1 de junio de 1982 (regla 18), denominados buques tanque tipo MARPOL, se proyectan con los
tanques de lastre totalmente separados (destinados a tal efecto) según lo prescrito. De conformidad
con estas reglas en vigor, los tanques de carga nunca se utilizan para cargar lastre, excepto en muy
contadas ocasiones debido al mal tiempo, en las que uno de los tanques de carga lavado con crudos
se reserva para la recepción del agua de lastre. Por consiguiente, en los tanques de carga tipo
MARPOL ya no se produce el desplazamiento de vapor procedente del tanque de carga de crudos
en el puerto de descarga. Dada esta situación, únicamente se producen emisiones de vapor desde
los petroleros para crudos en dos ocasiones, a saber, durante el embarque de la carga y durante su
transporte.
2.2
Desplazamiento de COV en el puerto de carga
2.2.1
En los puertos de carga sigue produciéndose el desplazamiento de vapores de crudo. Las
causas de la existencia de estos volúmenes de este vapor desplazado, pero mezclado1, deben
subdividirse y atribuirse a dos operaciones distintas de los buques tanque, a saber, la existencia de
vapor en el sistema de tanques de carga y la emisión de vapor durante el programa de carga.
1
Las emisiones de vapor durante la carga son una mezcla de vapores de hidrocarburos y el gas inerte
introducido en el tanque de carga para lograr una presión positiva dentro del sistema de tanques de carga.
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MEPC.1/Circ.680
Anexo, página 5
2.2.2
La primera parte de vapor desplazado de los tanques de carga que debe tenerse en cuenta
es la emitida durante el programa de descarga anterior y, en particular, la generada como resultado
del lavado con crudos de los tanques. La concentración de esa proporción de vapor en la mezcla de
gases existente dentro de un tanque puede determinarse antes de comenzar el proceso de carga. La
segunda parte del vapor desplazado es la que se desarrolla o emite durante el programa de carga
propiamente dicho. Este vapor se emite como resultado de la turbulencia generada en los tanques
por el caudal volumétrico de la carga y de las diferencias de presión dentro del sistema de tuberías
que crean cierto grado de "centelleo" del vapor procedente del crudo que entra en el tanque.
2.2.3
Para ilustrar la presencia de estos gases dentro de un sistema de tanques de carga en un
buque tanque durante el proceso de carga, en la figura 2.1 se muestran las mediciones de las
concentraciones de vapores de hidrocarburos obtenidas en un buque tanque durante su programa de
carga. El eje "X" del gráfico representa el porcentaje de carga del buque tanque mientras que el eje
"Y" representa el porcentaje de la concentración de vapores de hidrocarburos (compuestos orgánicos
volátiles). Este gráfico registra en primer lugar la concentración total de gases de hidrocarburos en los
diferentes porcentajes de carga de los tanques de carga. Sin embargo, esta cifra total se divide y
subdivide luego matemáticamente, teniendo en cuenta el volumen decreciente de vapor en los
tanques de carga, en las dos concentraciones, a saber, los vapores presentes en el momento del
inicio del embarque de la carga (en este caso aproximadamente un 4 % del volumen total de vapor
del tanque) y la concentración de vapores que se emiten como resultado del proceso de carga.
2.2.4
Estos vapores son desplazados por los volúmenes de carga que entran durante el
periodo de carga y se liberan a través del sistema de tuberías de vapor del buque (tubería de
gas inerte) a la atmósfera mediante el mástil de respiración del buque. A fin de evitar presiones
excesivas dentro del sistema de tanques de carga, la válvula de aislamiento y control hacia el
mástil de respiración se encuentra totalmente abierta al inicio de la carga y se mantiene así
hasta que finaliza el embarque de la carga. Una vez que se ha cerrado la válvula del mástil de
respiración y ha terminado la carga se obtiene la presión positiva necesaria "en el tanque" para
evitar la entrada de aire y oxígeno en el sistema de vapor de los tanques de carga, tal como se
prescribe en el Convenio SOLAS.
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Anexo, página 6
% de concentración de COV
60
50
40
% vapor original
30
% vapor
desprendido
% total de vapor
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% de llenado de los tanques de carga
Figura 2.1 – Concentración de vapores de hidrocarburos en
fase de vapor durante la carga
2.2.5
En la figura 2.2 aparece una fotografía que muestra la cubierta de un tanque y en la que
se destacan los mecanismos pertinentes de control y liberación de la presión, a saber, el mástil
de respiración del buque, las válvulas de presión y vacío de cada uno de los tanques y el
mecanismo secundario de seguridad del interruptor de presión y vacío. Estos mecanismos se
explican detalladamente en la presente sección.
Mástil de
respiración
Válvulas de
presión y
vacío
Interruptor de
presión y vacío
Figura 2.2 – Cubierta principal de carga de un petrolero para crudos
2.2.6
Por regla general, un programa normal de carga tarda unas 24 horas en un superpetrolero con
una velocidad volumétrica de carga de hasta 20 000 m3/hora. Normalmente, el mástil de respiración se
utiliza durante la carga para controlar la presión de vapor en los tanques. Su punto de salida, que se
encuentra como mínimo seis metros por encima de la cubierta, permite que el crudo líquido que entra
haga fluir libremente los vapores desplazados de los tanques a la velocidad de carga. La velocidad de
desplazamiento de los vapores de los compuestos orgánicos volátiles procedentes del sistema de
tanques de carga será la misma que la velocidad de carga, pero la concentración de estos vapores en
la corriente desplazada será mayor en función de la magnitud y velocidad de evolución de los mismos
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Anexo, página 7
(aumento de vapor) desde la carga entrante que vendría a sumarse al volumen de la mezcla de gases y
vapores que ya existía en el tanque antes de la carga, tal como se ilustra en la figura 2.1.
2.3
Escape de compuestos orgánicos volátiles (COV) durante el viaje
2.3.1
La temperatura de los gases y/o vapores en los espacios vacíos de los tanques de carga y la
carga líquida varía durante el viaje. La fase gaseosa está formada por una mezcla de gases no
saturados (gas inerte – para la seguridad y protección de los tanques) y vapores saturados (vapores de
hidrocarburos emitidos por la carga). La temperatura de la fase gaseosa del tanque varía a lo largo del
día, alcanzando su valor máximo a media tarde y su valor mínimo en las primeras horas de la mañana.
La temperatura de la fase líquida varía mucho más lentamente y depende tanto del proyecto del casco
como de la temperatura del agua de mar circundante.
2.3.2
En la figura 2.3 se ilustran, a modo de ejemplo, los datos correspondientes a la presión de
vapor y la temperatura de la carga de un viaje de un petrolero de casco sencillo (pero con los tanques
de lastre segregados). En el gráfico, el eje "X" representa los días de viaje, mientras que el eje "Y"
representa la temperatura de la carga (oC) y la presión (mmWG) dentro de la fase de vapor del sistema
de tanques de carga. En el gráfico aparecen superpuestas tanto la presión de liberación operacional
normal como los niveles de presión de apertura de las válvulas de presión y vacío. Las lecturas de la
presión de vapor se registraron cada cuatro horas, mientras que las lecturas de las temperaturas de la
carga líquida (en azul) se registraron cada día.
30
1600
Presión de apertura de las válvulas de presión y vacío
1400
25
20
Temperatura (ºC)
1000
15
800
Presión mmWG
1200
Temp. tanque
Presión
600
10
400
Control de la presión operacional
máxima normal antes de que en el
buque se ordene la liberación manual
5
200
0
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Días
Figura 2.3 – Perfil de temperatura y presión durante el viaje
de un buque que transporta crudo
2.3.3
En la construcción de un petrolero para crudos de doble casco se prevé un hueco y/o
espacio de lastre entre el tanque de carga y el casco exterior, debido a lo cual la temperatura de
la carga líquida se mantiene más tiempo a un nivel más próximo a la temperatura de la carga
una vez efectuado el embarque de la misma debido al denominado "efecto de termo" o
aislamiento de la pérdida de calor que crea el hueco o el espacio de lastre vacío. El perfil de
temperatura de la carga, que se ilustra en la figura 2.3, refleja los cambios de temperatura de
una carga transportada previstos a bordo de un buque de casco sencillo, en el que se aprecia
más el efecto de la temperatura del agua de mar sobre la carga. Este aspecto puede observarse
con más claridad en la figura 2.3 en los primeros días o en los días intermedios del viaje,
de 47 días de duración, del mar del norte a extremo oriente.
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MEPC.1/Circ.680
Anexo, página 8
2.4
Mecanismos de control de la presión de vapor de un petrolero para crudos
2.4.1
Los petroleros para crudos se proyectan y construyen para resistir altas presiones de
vapor hasta un valor determinado. A fin de proteger la estructura del buque contra las presiones
excesivas se instalan dos niveles diferentes de mecanismos de seguridad para controlar y limitar
las presiones ejercidas en la fase de vapor del sistema de carga. La instalación de ambos
sistemas es obligatoria de conformidad con el Convenio internacional para la seguridad de la
vida humana en el mar (Convenio SOLAS). Estos mecanismos son los siguientes:
.1
la válvula de presión y vacío de cada tanque; y
.2
el interruptor común de presión y vacío.
2.4.2
La válvula de presión y vacío es el principal mecanismo de protección contra la
sobrepresión en los tanques de carga. Las prescripciones de proyecto y operacionales de las
válvulas de presión y vacío figuran en la norma ISO 5364:2000, pero el ajuste de la presión de
apertura y cierre de cada una de las válvulas se establece de acuerdo con la tolerancia de
proyecto de la estructura correspondiente tras aplicar los márgenes de seguridad necesarios.
Figura 2.4 – Proyecto y construcción de una válvula de presión y vacío2
2.4.3
En la figura 2.4 se muestra un proyecto de válvula de presión y vacío. La válvula está
instalada en una tubería vertical conectada directamente al espacio correspondiente al vapor de
un tanque de carga (véase la figura 2.2 supra). La válvula consta de dos secciones, a saber, la
sección de protección de vacío que aparece a la izquierda de la válvula en la figura, y el
mecanismo de control de presión, situado a la derecha. Ambos mecanismos utilizan un
diafragma con contrapeso que se eleva cuando se alcanzan las presiones previamente
establecidas. En el lado de la válvula correspondiente a la presión, la tobera de salida se ha
proyectado de tal manera que la velocidad de salida de los vapores sea la necesaria para
mantener la zona de trabajo de cubierta libre de vapores de hidrocarburos.
2
Cortesía de Pres-Vac Engineering A/S; www.pres-vac.com
I:\CIRC\MEPC\1\680.doc
MEPC.1/Circ.680
Anexo, página 9
2.4.4
Normalmente, todos los tanques de carga están equipados con sus correspondientes
válvulas de modo que estén totalmente protegidos en caso de quedar aislados del sistema común
principal de vapor instalado a bordo del buque tanque. El ajuste normal de la presión de una válvula
de presión y vacío se mide generalmente en milímetros de nivel de agua y se sitúa
entre 1 400 y 1 800 mmWG. Estas válvulas van instaladas en una tubería que se conecta con la
atmósfera del tanque a través de una tubería de 100 a 150 mm de diámetro y situada al menos dos
metros por encima de la cubierta. Debido a las prescripciones destinadas a evitar que estas válvulas
sufran daños mecánicos, la presión de cierre es controlada por un mecanismo de amortiguación
(para evitar el golpe de ariete de la válvula). Como resultado del mecanismo de amortiguación, la
presión de cierre de la válvula puede variar, pero será de entre 400 y 800 mmWG.
2.4.5
Para reforzar el sistema de seguridad contra la sobrepresión de la válvula de presión y
vacío, ésta lleva incorporado un mecanismo de seguridad secundario. En caso de que se
produzca una rápida fluctuación de presión dentro del sistema común de vapor, el interruptor de
presión y vacío reduce dicha sobrepresión. El único interruptor de presión y vacío instalado está
situado en la tubería común de vapor que conecta con todos los ramales de las tuberías de los
tanques de carga y termina en el mástil de respiración del buque (véase la figura 2.2).
Presión
de gas
Presión
de gas
Funcionamiento normal
Flujo
del aire
Flujo
del aire
Rebosadero
de líquido
Vacío
Rebosadero
de líquido
Vacío excesivo
Rebosadero
de líquido
Rebosadero
de líquido
Presión
de gas
Presión
de gas
Presión excesiva
Figura 2.5 – Proyecto y funcionamiento de un interruptor de presión y vacío3
3
Véase G.S. Marton, Tanker Operations – a Handbook for Ship’s Officers, página 76.
I:\CIRC\MEPC\1\680.doc
MEPC.1/Circ.680
Anexo, página 10
2.4.6
En la figura 2.5 se muestra la construcción y el funcionamiento de un interruptor de
presión y vacío. El ajuste de la presión del interruptor de presión y vacío se establece mediante
la columna de agua interna a una presión equivalente de aproximadamente 2 000 mmWG. La
columna de agua también evita que entre aire desde el exterior en la fase de vapor del sistema.
En caso de producirse un salto de presión excesivo dentro del sistema de vapor del tanque, la
columna de agua se desplaza fuera del interruptor hacia la cubierta en caso de presión
excesiva, o bien se retrae a los tanques de carga en caso de baja presión. De este modo, el
sistema de vapor se abrirá en su totalidad al entorno exterior y la presión atmosférica, y debido a
las dimensiones del equipo, se reducirá muy rápidamente la presión del sistema. Debido a su
ajuste de la presión, este mecanismo de seguridad únicamente se pondrá en funcionamiento si
las válvulas de presión y vacío de los tanques del buque no funcionaran o no tuvieran capacidad
suficiente para reducir el salto de presión.
2.4.7
No obstante, cabe señalar que, una vez que entra en funcionamiento el interruptor de
presión y vacío, como se ha indicado anteriormente, éste reducirá la presión dentro del sistema
de vapor de los tanques al valor de la presión atmosférica, permitiendo así la entrada de oxígeno
al sistema de tanques. Por este motivo, este sistema es un "último recurso" para evitar daños en
la estructura del buque tanque.
SECCIÓN 3 – SISTEMAS DE GENERACIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES A PARTIR DE LOS
CRUDOS
3.1
¿Por qué deben limitarse las emisiones de compuestos orgánicos volátiles a la
atmósfera? Los compuestos orgánicos volátiles contaminan el aire y actúan como precursores
en la formación del ozono troposférico, denominado comúnmente esmog.
Así pues, para controlar estas emisiones existen cuatro criterios que influyen sobre la cantidad y
velocidad de generación de compuestos orgánicos volátiles gaseosos procedentes de los
crudos y su posterior escape a la atmósfera. Estos criterios son los siguientes:
.1
.2
.3
.4
la volatilidad o presión de vapor del crudo;
la temperatura de las fases líquida y gaseosa del tanque de crudo;
el ajuste o control de la presión de la fase de vapor dentro del tanque de carga; y
el tamaño o volumen de la fase de vapor dentro del tanque de carga.
A continuación se define y explica brevemente cada uno de estos criterios, junto con las
interacciones entre los criterios en condiciones operacionales generales.
3.2
La volatilidad o presión de vapor del crudo
3.2.1
Presión de vapor de Reid (PVR) – se trata de un método de ensayo industrial
normalizado para determinar la presión de vapor absoluta de saturación del aire de los
hidrocarburos líquidos volátiles y no viscosos de conformidad con las prescripciones del
procedimiento de ensayo IP 69 del Instituto del Petróleo.
3.2.2
La PVR es la presión de vapor que se obtiene en el interior de un equipo de ensayo
normalizado para el vapor de hidrocarburos emitido a una temperatura de 100 ºF o 37,8 ºC. Los
parámetros normales del ensayo para determinar esta presión son importantes para identificar
un volumen fijo de líquido y un valor fijo de vapor y establecer la proporción de ambos. Esta
proporción es de una parte de líquido por cuatro partes de vapor. De este modo, la presión
indicada para este parámetro refleja, en principio, la presión que se registraría en los tanques
con una carga de aproximadamente el 20 %.
3.2.3
De lo que antecede se desprende la importancia de otros dos parámetros, en concreto,
la presión del vapor saturado y la presión del vapor no saturado. Estos dos parámetros y los
I:\CIRC\MEPC\1\680.doc
MEPC.1/Circ.680
Anexo, página 11
principios físicos en los que se basan ofrecen indicaciones y orientaciones más claras sobre la
volatilidad de un crudo con respecto a las operaciones de un buque y el control de las emisiones
de compuestos orgánicos volátiles.
3.2.4
Presión del vapor saturado (PVS)4 – presión de equilibrio generada por la fase líquida
correspondiente al volumen de vapor dentro de un sistema definido. La presión del vapor saturado se
genera únicamente a partir de los vapores de hidrocarburos emitidos en la fase líquida del crudo. Para
que exista vapor saturado, éste debe tener contacto con su propia fase líquida. Si la temperatura de la
fase líquida aumenta o disminuye, la presión del vapor saturado variará en consecuencia: un aumento
de la temperatura de la fase líquida provocará un aumento de la presión del vapor saturado.
3.2.5
Sin embargo, si el volumen de vapor correspondiente a una temperatura de fase líquida
conocida aumenta o disminuye, en teoría la presión debería mantenerse constante (para comprender
mejor este parámetro, véase el párrafo 3.5.2). Estas condiciones tan solo harán, respectivamente, que
el vapor se condense y vuelva a la fase líquida o que se emita más vapor en la fase líquida para
mantener la presión del vapor saturado. Esta característica física indica la existencia de presión de
equilibrio entre las fases líquida y de vapor dentro del sistema definido.
3.2.6
De lo que antecede se desprende que la presión del vapor saturado no debería variar en
función del volumen de vapor, sino únicamente en función de la temperatura de la fase líquida y no de la
temperatura de la fase de vapor.
3.2.7
Presión del vapor no saturado (PVNS) – a diferencia del concepto de presión del vapor
saturado, un vapor no saturado no está en contacto con su fase líquida. En este caso, el vapor se
obtiene de otras fuentes, como el aire o, más probablemente, del gas inerte. Así pues, de acuerdo con
las leyes de la física y con lo que se denomina la Ley de los gases ideales5 las variaciones de volumen
y/o de temperatura (en esta ocasión se trata de la fase gaseosa o de vapor) harán que varíe la presión
dentro de un sistema cerrado.
3.2.8
Desde una perspectiva operacional, este tipo de comportamiento es la principal causa de la
variación de las presiones dentro de un sistema de tanques de carga durante un periodo de 24 horas y
debe asociarse con la fase del gas inerte dentro del tanque de carga. Sin embargo, la presión que
genera este tipo de gas y/o vapor no es la presión total del vapor en el sistema de carga.
3.2.9
Detrás de la presión que generan los vapores no saturados (gas inerte) se encuentra la
presión generada por los vapores saturados (los vapores de hidrocarburos emitidos por la carga de
crudo). Como ya se ha indicado, esta presión se mantendrá constante para una temperatura de carga
y/o de fase líquida y, como es bien sabido, la temperatura de una carga no varía en la misma medida
que la temperatura del vapor debido al calentamiento o enfriamiento procedente de fuentes externas
(luz solar, temperatura del mar, temperatura del aire, etc.). Así pues, la variación de la presión total del
vapor observada en el tanque se debe a la presencia de gas inerte en el tanque de carga.
3.2.10
Presión total del vapor – esta presión es la presión total que debe alcanzarse dentro de un
sistema cerrado definido teniendo en cuenta los parámetros variables de volumen de vapor y las
diferentes temperaturas de control. De hecho es la combinación o adición de las presiones del vapor
saturado y del vapor no saturado (Ley de las presiones parciales de Dalton6) dentro de un sistema
cerrado y definido.
4
5
6
Existe una ecuación empírica para establecer una correlación entre la presión de vapor de Reid (psia) y la
presión del vapor saturado de un crudo a una temperatura constante de 37,8 ºC. Esta ecuación es:
*
P = (6,2106 Ln PR) + 4,9959; donde P es la presión del vapor saturado (psia) a 37,8 ºC y PR es la presión de
vapor de Reid (psia) a la misma temperatura.
La Ley de las presiones parciales de Dalton establece que: "La presión de una mezcla de gases es igual a la
suma de las presiones parciales de sus constituyentes".
La ecuación de la Ley de los gases ideales es: PV = nRT o P = (nRT)/V, donde: P = presión,
T = temperatura, > V = volumen y Nº son las constantes del gas.
I:\CIRC\MEPC\1\680.doc
MEPC.1/Circ.680
Anexo, página 12
3.2.11 De este modo, la presión medida dentro de un sistema de vapor a bordo de un buque
es igual a la presión total del vapor del sistema, la cual es igual a la suma de las dos presiones
generadas por los diferentes tipos de gases presentes en dicho sistema.
3.3
La temperatura del crudo en un tanque de carga
3.3.1
La medición y determinación de la temperatura en las dos diferentes fases en un
tanque de carga de crudo tiene distintos efectos sobre el alcance y la cantidad de presión
ejercida en un momento dado en su interior. A este respecto es necesario considerar por
separado los efectos de la temperatura de las dos fases.
3.3.2
La temperatura de la fase líquida en un tanque de carga de crudo – la temperatura de la
fase líquida en un tanque de carga de crudo variará poco durante el viaje, a menos que se
proceda a calentar la carga. Es esta temperatura la que determina la presión del vapor saturado
que ejercerán los compuestos orgánicos volátiles emitidos por el volumen de carga y contribuirá
a la presión total del vapor en el tanque de carga en un momento dado. Cuanto más baja sea la
temperatura de la fase líquida, menor será la presión del vapor saturado del crudo, pero hay que
tener cuidado de no dejar que las cargas céreas se enfríen demasiado y se provoque la
precipitación de cera.
3.3.3
La temperatura de la fase gaseosa o de vapor en un tanque de carga de crudo – la
temperatura de la fase gaseosa en un tanque de carga cambiará más rápidamente y variará
durante el ciclo día/noche. Puesto que esta fase del tanque de carga contiene una mezcla de
gases saturados (gases de hidrocarburos emitidos) y no saturados (gas inerte), la presión en
este espacio variará en función de la temperatura debido al comportamiento de la componente
del gas no saturado según la temperatura (Ley de los gases ideales). De este modo, durante el
día, cuando la fase gaseosa se caliente, la presión del tanque aumentará si existe una
componente de gas inerte en la fase gaseosa. Lo contrario se producirá durante la noche a
medida que se enfríe la fase gaseosa.
3.4
El ajuste o control de la presión de la fase de vapor dentro del tanque de carga
3.4.1
Las tecnologías existentes a bordo de los petroleros para crudos para controlar la
presión dentro del sistema de vapor de los tanques de carga se exponen en la sección 2. Sin
embargo, es importante tener en cuenta la importancia de la presión con respecto a la emisión
de vapores de hidrocarburos procedente de la fase líquida del crudo.
3.4.2
El control de la presión dentro de un sistema de vapor de un tanque de carga de crudo
determinará la cantidad de las futuras emisiones de vapor de la carga de crudo. Si la presión
dentro del sistema se controla al nivel de la presión del vapor saturado de la carga, se obtiene
una presión de equilibrio entre la fase líquida y la fase de vapor, y la carga no genera más
compuestos orgánicos volátiles. Sin embargo, si la presión en el sistema de vapor del tanque de
crudo se reduce por debajo de la presión del vapor saturado de la carga, se generarán
compuestos orgánicos volátiles para restablecer el equilibrio en el sistema.
3.5
El tamaño o volumen de la fase de vapor dentro del sistema de tanques de carga
3.5.1
El tamaño o volumen de la fase gaseosa o de vapor en el sistema de tanques de carga
(que generalmente en los petroleros para crudos es un sistema común debido a la interconexión
a través del sistema de tuberías del gas inerte) constituye un criterio importante para establecer
la presión dentro del sistema. Una vez más es necesario considerar por separado los dos tipos
diferentes de gases que se encuentran en la fase de vapor y la forma en que el volumen puede
influir sobre estos componentes gaseosos.
I:\CIRC\MEPC\1\680.doc
MEPC.1/Circ.680
Anexo, página 13
3.5.2
Los vapores saturados procedentes de la fase líquida del crudo – como se describe en
el párrafo 3.2.2, en condiciones teóricas la presión generada por los vapores saturados no se
verá afectada por los cambios del espacio volumétrico que ocupan los vapores. Sin embargo,
debido a las numerosas especies de tipos de hidrocarburos que se encuentran en el vapor
emitido por el crudo, se ha observado que un cambio volumétrico de la fase de vapor de un
volumen del 2 % (relación V:L de 0,02) a un volumen del 20 % (proporción V:L = 0,2) influirá
sobre la presión del vapor saturado de un crudo a temperatura constante. Si los volúmenes de
vapor son superiores al 20 % del volumen total, la presión se comporta de un modo similar al
previsto para un vapor saturado, es decir, casi de forma isobárica. Estas condiciones se pueden
observar en la figura 3.1 con una selección de tipos de crudo.
21
Champion
17
Forcados
Presión (psia)
19
Palanca
15
Brent
13
Maya
11
Oseberg
Oman
9
Iranian Light
Arabian Super
Light
Arabian Light
7
5
3
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Relación entre vapor y líquido
Figura 3.1
3.5.3
El cambio de presión respecto al volumen con un volumen porcentual de vapor
del 2 % al 20 % para fases de vapor complejas emitidas por los crudos se debe a la influencia
de cada tipo de hidrocarburos volátiles y sus distintas proporciones, tanto en la fase líquida
como en la de vapor, que contribuyen por separado a la presión del vapor saturado final en
condiciones de equilibrio. La proporción de concentración de los distintos compuestos de
hidrocarburos en la fase de vapor se debe a los coeficientes de partición de cada tipo de
hidrocarburo respecto a otro tipo. Ello provocará una distribución de las especies de
hidrocarburos distinta de la existente en la fase líquida cuando el volumen de la fase de vapor es
menor.
3.5.4
Los gases no saturados (gas inerte) en el sistema de la fase de vapor – este tipo de gas
se comporta de una forma simulada por la ecuación de la Ley de los gases ideales. Por
consiguiente, toda reducción del volumen que ocupa este gas provocará un aumento de la
presión que ejerce el gas a una temperatura dada.
SECCIÓN 4 – MÉTODOS Y SISTEMAS PARA CONTROLAR LAS EMISIONES DE COMPUESTOS
ORGÁNICOS VOLÁTILES (COV)
En la presente Sección se presentan algunos ejemplos de métodos y sistemas para controlar las
emisiones de COV.
4.1
Métodos y sistemas para controlar la emisión de COV durante la carga
4.1.1
Mejores prácticas y proyecto
.1
Procedimientos manuales de reducción de la presión (control de la presión de
los tanques);
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Anexo, página 14
4.1.2
.2
Estado y mantenimiento de las válvulas de presión y vacío;
.3
Estado de las juntas de las escotillas y tuberías;
.4
Procedimientos de llenado del gas inerte;
.5
Tanques parcialmente llenos;
.6
Secuencia y velocidad de carga; y
.7
Uso de los colectores y tuberías de retorno de vapor cuando se dispone de
servicios con base en tierra.
Sistemas de control de las emisiones de vapor
El principio en el que se basan estos sistemas es que los COV generados en los tanques
durante la carga regresan a la terminal de tierra para su procesamiento, en lugar de emitirse a la
atmósfera a través del mástil de respiración.
Los sistemas de control de las emisiones de vapor (SCEV) se introdujeron en 1990 para los
buques tanques que cargan crudo y sustancias líquidas nocivas en las terminales de los
Estados Unidos (USCG 46 CFR, Parte 39). La OMI hizo otro tanto con la introducción de la
circular MSC/Circ.585 "Normas para los sistemas de control de la emisión de vapores" en 1992.
A través de la regla 15 del Anexo VI del Convenio MARPOL, adoptada en 1997, se introdujeron
reglas internacionales que prescriben el control de las emisiones de vapor, aunque éste sólo se
exige para los buques que carguen en terminales se imponga obligatoriamente la aplicación de
las mencionadas normas, y que la OMI haya sido informada de ello.
A partir de 1990, la mayoría de los petroleros para crudos han instalado un sistema SCEV de
conformidad con las reglas del Servicio de Guardacostas de los Estados Unidos (USCG). Estas
reglas contemplan tanto la instalación técnica (tuberías y colectores de recuperación de vapor,
sensores y alarmas de presión de vapor, medición de niveles, alarmas de alto nivel y de
desbordamiento independientes), así como las restricciones operacionales y la formación. Las
restricciones operacionales figuran en un manual obligatorio sobre los SCEV que incluye
igualmente las velocidades máximas admisibles de carga. La velocidad máxima admisible de
carga queda limitada por uno de los siguientes factores:
.1
la caída de presión en el sistema SCEV desde el tanque de carga al colector
de vapor (que no debe superar el 80 % del ajuste de la válvula de presión y
vacío);
.2
la capacidad máxima de reducción de presión de la válvula de presión y vacío
para cada tanque de carga;
.3
la capacidad máxima de reducción de vacío de la válvula de presión y vacío
para cada tanque de carga (suponiendo que la operación de carga se
interrumpa mientras los ventiladores de vacío de la terminal siguen
funcionando); y
.4
el tiempo que transcurre entre la activación de la alarma de llenado excesivo y
el momento en que el correspondiente tanque de carga esté lleno
(mínimo: 1 min).
Los cálculos deben basarse en las densidades máximas de vapor y/o aire de la carga, así como
en el índice máximo de aumento del vapor de la carga, que a su vez más puede limitar las
cargas que pueden cargarse con el sistema SCEV.
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Anexo, página 15
Además, los cálculos deben realizarse tanto si se usa un solo tanque o se usan varios.
Las reglas del Servicio de Guardacostas de los Estados Unidos contienen asimismo
prescripciones complementarias sobre el equilibrio de vapor, es decir, para los buques tanque
que realizan operaciones de carga o descarga por medio de gabarras. Entre ellas se encuentran
prescripciones tanto operacionales como técnicas referentes a una barrera de detonación en
línea, sensores de oxígeno provistos de alarmas y, de ser posible, medios para evitar riesgos
derivados de las cargas electrostáticas.
En los buques equipados con un sistema SCEV con arreglo a las reglas de la OMI o del Servicio
de Guardacostas de los Estados Unidos, el control de las emisiones de compuestos orgánicos
no volátiles se realiza mediante el retorno de éstos a la terminal en tierra de acuerdo con los
procedimientos que figuran en el manual de a bordo del SCEV.
Las velocidades máximas admisibles de carga y las densidades máximas de vapor y/aire y de
aumento del vapor correspondientes deben especificarse en el plan de gestión de los COV.
4.1.3
Válvula de control de reducción de la presión de vapor (válvula VOCON)
La válvula VOCON funciona como una válvula hidráulica, y controla la presión de cierre de la
válvula. Por consiguiente, lleva a cabo un procedimiento similar al procedimiento del manual
VOCON que se describe en el párrafo 4.2.2. Sin embargo, durante el programa de carga, esta
válvula también permite que se mantenga una presión superior a lo largo de todo el proceso de
carga a fin de limitar la emisión de vapor a partir del crudo una vez que se alcanza la presión del
vapor saturado en el sistema de vapor de los tanques. Ésta válvula normalmente es una sola y
está instalada en el fondo del mástil de respiración a manera de tubería de derivación hacia la
válvula de control de dicho mástil. La presión de cierre de la válvula puede reglarse localmente o
a distancia desde la cámara de control de la carga dependiendo del grado de complejidad del
sistema instalado.
Figura 4.1 – Válvula VOCON de control hidráulico
Existen válvulas similares con dispositivos de presión fija que actualmente se instalan en los
buques tanques y se encuentran en la misma posición, a saber, en el fondo del mástil de
respiración a manera de tubería de derivación hacia la válvula de control de dicho mástil. Estas
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MEPC.1/Circ.680
Anexo, página 16
válvulas funcionan como válvulas "de respiración de los tanques", pero liberan vapor a través del
mástil de respiración.
4.1.4
Sistema de control de presión parcial de la tubería de carga (KVOC)
La finalidad de la instalación del sistema KVOC es reducir al mínimo el escape de COV a la
atmósfera al evitar la generación de COV durante la carga y el tránsito. El principio básico del
KVOC es instalar una nueva columna de tubería descendente especialmente proyectada para la
velocidad de carga prevista de cada buque tanque. La nueva columna de tubería descendente
normalmente tiene un diámetro mayor que el de una tubería descendente ordinaria. Este mayor
diámetro reduce la velocidad del crudo en el interior de la columna y, de este modo, hace que la
presión se ajuste por sí misma al punto de ebullición del crudo aproximadamente,
independientemente de la velocidad de carga. En la fase inicial del proceso de carga se pueden
generar algunos COV. La presión en el interior de la columna se ajusta por sí misma a la presión
del vapor saturado del crudo de manera que se establece un equilibrio entre la presión en el
interior de la columna y la presión del vapor saturado del crudo. Cuando se haya obtenido esta
presión en la columna, el crudo se cargará sin generar COV adicionales. Esto significa que la
columna del KVOC evita que se produzca baja presión en el sistema durante la carga.
El sistema KVOC no ha sido proyectado para eliminar todos los COV, sino para reducir al
mínimo la generación de éstos. Los COV que permanecen en los tanques procedentes de la
última carga y de las operaciones de lavado con crudos deben desplazarse de los tanques en el
momento de la carga. Además, si el punto de ebullición del crudo (presión de vapor saturado) es
superior a la presión del tanque, una parte del crudo generará COV en los tanques y se liberarán
más COV. Las condiciones meteorológicas adversas y un crudo muy volátil también harán que
aumenten las emisiones de COV debido a su presión del vapor saturado, incluso cuando se
utilice un sistema KVOC.
La columna del sistema KVOC influye sobre el escape de COV durante el tránsito, debido a que
evita que se formen burbujas de gas. Esto implica que se reduce la cantidad de burbujas de gas
en el crudo que pueden escapar durante el tránsito. Para reducir aún más el escape de COV, la
presión de los tanques de carga debe mantenerse lo más alta posible. Una alta presión de 800
a 1 000 mmWG, reducirá la posible ebullición y difusión de los COV en los tanques de carga de
crudo.
El sistema KVOC muestra un efecto similar sobre el H2S al de la reducción de la generación de
COV. Si se ha instalado un sistema KVOC, éste siempre debe utilizarse cuando se carguen
crudos ácidos a fin de reducir la concentración de H2S en los espacios vacíos y el escape
durante la carga y el tránsito.
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Anexo, página 17
Del colector de carga
De BLS
Tubería de carga
de cubierta
Válvula de
cubierta
reubicada
813
Válvula del compensador
KVOC 2000
Válvulas
existentes
en el fondo 813
Válvula
de drenaje
Tubería principal de carga en el fondo
813
Esquema del flujo de tuberías para el sistema KVOC
4.1.5
Aumento de los ajustes de reducción de la presión (aplicable igualmente en
condiciones de tránsito)
Como se describe en las secciones 2 y 3, siempre que la presión del tanque se mantenga por
encima de la presión del vapor saturado de la carga, se obtendrá una presión de equilibrio entre
la fase líquida y la fase de vapor de la carga, y ésta no generará más COV. Ello implica que, si
se aumentan los ajustes de reducción de presión y vacío, por ejemplo, a 2 100 mmWG, la carga
no emitirá COV mientras la presión del vapor saturado de dicha carga sea inferior al ajuste de
reducción de presión.
Como ya se ha señalado, la presión máxima de proyecto de un tanque de carga es al menos
de 2 500 mmWG y, por lo tanto, el aumento de los ajustes de los dispositivos de presión y vacío
hasta, por ejemplo, 2 100 mmWG no debería requerir refuerzo adicional. Sin embargo, será
necesario reglar o sustituir las válvulas de presión y vacío. Cabe señalar que en algunas de
estas válvulas, la presión aumenta tras la apertura inicial y el propietario debe tenerlo en cuenta
si tiene la intención de aumentar el ajuste de las mismas.
Huelga decir que también será necesario sustituir o modificar el interruptor de presión y vacío,
así como los circuitos de realimentación de los cierres hidráulicos de gas inerte de cubierta, y
también los ajustes de los sensores y alarmas de presión situadas en el sistema de gas inerte y
el SCEV. Asimismo es indispensable el ajuste de los procedimientos operacionales a bordo para
la liberación manual de presión.
Una ventaja adicional es que, al aumentar los ajustes de reducción de presión y vacío, aumenta
la velocidad de carga admisible durante el control de las emisiones de COV.
Aunque la principal ventaja de aumentar la presión establecida tendrá lugar durante el viaje,
también influirá sobre la carga, ya que el aumento de la presión establecida limitará la cantidad
de vapor en los tanques de carga, es decir, el vapor generado durante la descarga anterior y el
lavado con crudos.
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Anexo, página 18
En los buques en los que se han aumentado los ajustes de reducción de presión, las emisiones
de COV se controlarán cuando la presión del vapor saturado del crudo sea inferior al ajuste de
las válvulas aliviadoras de presión.
Es importante que los inspectores de las terminales y de la carga tengan en cuenta que, si los
buques con ajustes de presión más altos tienen que despresurizarse antes de las operaciones
de carga, este hecho limitará la capacidad de los buques para controlar las emisiones de COV.
4.1.6
Sistemas de recuperación de vapor – Generalidades
A finales de los años noventa, algunas Administraciones exigieron que las instalaciones mar
adentro redujeran sus emisiones de COV, lo que llevó al desarrollo e instalación de sistemas de
recuperación de vapor a bordo de los buques tanque lanzadera en el mar del Norte. Se
elaboraron distintos conceptos para reducir las emisiones de COV. La prescripción inicial en
materia de eficiencia se estableció en un 78 % (es decir, una reducción de las emisiones de
COV del 78 % cuando se utilizan sistemas de recuperación de vapor). Estos sistemas pueden
recuperar los COV en todas las fases operacionales.
En los buques provistos de sistemas de recuperación de vapor, las emisiones de COV se
controlan cuando la planta de recuperación está en funcionamiento.
La eficiencia de la planta de recuperación de COV, así como las limitaciones operacionales
relacionadas con, por ejemplo, la posibilidad de aplicar distintos modos de manipulación de la
carga (carga, tránsito, lavado con crudos), las velocidades máximas admisibles de carga o las
presiones de vapor del crudo deben especificarse en el plan de gestión de los COV.
4.1.6.1 Sistemas de recuperación de vapor – Generalidades
El principio es similar al de las plantas de relicuefacción de los buques de transporte de gas
licuado, es decir, condensación de los COV emitidos por los tanques de carga. En este proceso,
los COV pasan a través de un tambor separador antes de ser presurizados y licuados en un
proceso de dos fases. El gas licuado resultante se almacena en un tanque bajo presión en
cubierta y puede ser descargado a tierra o bien utilizarse como combustible (pues posiblemente
contiene metano y etano) para las calderas o motores bajo estrictas condiciones de seguridad.
El gas almacenado también podría utilizarse como alternativa al gas inerte, si lo acepta la
Administración.
Mástil de
respiración
Sobrepresión
Vacío
Gas inerte y algunos COV
Colector
Planta
de
condensación
Tanque de
almacenamiento para
COV líquidos
Gases HC
CRUDO
Lastre
Gases HC
Gases HC,
gas inerte + COV
Lastre
CRUDO
Lastre
Gas inerte + COV
Tanque en
proceso de
llenado
CRUDO
Lastre
Conexión
Crudo
Manguera
de carga
4.1.6.2 Sistemas de recuperación de vapor – Sistemas de absorción
Esta tecnología se basa en la absorción de los COV en un flujo contracorriente de crudo en una
columna de absorción. El vapor se introduce en la parte inferior de la columna y la corriente
lateral de crudo actúa como medio de absorción. A continuación, el crudo que contiene los COV
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Anexo, página 19
absorbidos se traslada desde el fondo de la columna de regreso a la línea de carga, donde se
mezcla con la corriente principal de carga de crudo. Para presurizar el crudo y el gas se utilizan
bombas y compresores. Los gases no absorbidos se liberan al mástil de respiración para
aumentar la eficiencia de recuperación. Se han elaborado conceptos similares que utilizan
absorbedores de turbulencia en lugar de una columna de absorción.
Gas
Crudo
COV/Gas inerte
Crudo con los
COV
absorbidos
4.1.6.3 Sistemas de recuperación de vapor – Absorción por regeneración al vacío del carbono
En el proceso de adsorción por regeneración al vacío, los vapores del crudo se filtran a través de
carbono activo, el cual adsorbe los hidrocarburos. A continuación se regenera el carbono para
recuperar su capacidad de adsorción y adsorber los hidrocarburos en el siguiente ciclo. La
presión en el lecho de carbono se reduce mediante una bomba de vacío hasta que alcance el
nivel en que los hidrocarburos son desadsorbidos del carbono. Luego, los vapores de muy alta
concentración extraídos pasan al absorbedor, donde el gas es absorbido por una corriente de
crudo procedente de los tanques de carga y que regresa a ellos.
Como los sistemas de adsorción de lecho de carbono normalmente son sensibles a las altas
concentraciones de hidrocarburos en la corriente de entrada de COV, esta corriente pasa
primero a través de un absorbedor de entrada en el que los hidrocarburos se eliminan por
absorción. La corriente de COV recuperados puede volver a absorberse en el crudo del que
procede en el mismo absorbedor de entrada.
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MEPC.1/Circ.680
Anexo, página 20
Aire purificado
Filtro de
carbono 1
Entrada de
gasolina
Filtro de
carbono 2
Bomba de vacío
Absorbedor
Entrada
de vapor
Retorno de la gasolina
incluido el producto
recuperado
4.2
Métodos y sistemas para controlar la emisión de compuestos orgánicos volátiles
(COV) durante el tránsito
4.2.1
Mejores prácticas/proyecto
.1
.2
.3
.4
.5
.6
.7
4.2.2
procedimientos manuales de reducción de la presión (control de la presión de
los tanques);
estado y mantenimiento de las válvulas de presión y vacío;
estado de las juntas de las escotillas y tuberías;
procedimientos de llenado del gas inerte;
tanques parcialmente llenos;
secuencia y velocidad de carga; y
procedimientos de lavado con crudos (ciclo cerrado7).
Procedimiento VOCON
Como puede observarse en las figura 4.2 a continuación, este procedimiento requiere la
vigilancia y el registro de la caída de presión durante el escape de gas del sistema de vapor de
los tanques de carga. Esta operación puede efectuarse utilizando el manómetro de gas inerte
situado en la cámara de control de la carga o, en su caso, en la tubería de gas inerte de
cubierta. En la figura 4.2 se muestra el perfil de una caída de presión utilizando el mástil de
respiración y la inflexión de la caída de presión, punto en el que la válvula del mástil de
respiración debe estar cerrada.
7
Por lavado con crudo de "ciclo cerrado" se entiende que el tanque de lavazas del buque tanque se utiliza
como depósito para el crudo usado en el lavado y éste se vuelve a extraer o se envía de regreso al tanque de
lavazas para ser reutilizado. De este modo, si se utiliza un volumen determinado de crudo para el lavado de
los tanques de carga especificados, la cantidad de VOC generados por el volumen del crudo de lavado será
menor que si se utiliza crudo nuevo durante todo el programa de lavado.
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MEPC.1/Circ.680
Anexo, página 21
Presión en mmV
Cierre la válvula en
este punto y detenga
la liberación en este
punto de inflexión
Tiempo (en minutos)
Figura 4.2 – Escape a través del mástil de respiración
El procedimiento operacional VOCON
1)
Antes de abrir el mástil de respiración, anote la presión en el sistema de tuberías de
gas inerte.
2)
Abra la válvula de reducción de la presión y registre o vigile la presión dentro de la
tubería de gas inerte a intervalos breves (cada 30 segundos cuando el escape se
produce a través del mástil de respiración).
3)
Trace el perfil de caída de presión ya sea manualmente o utilizando el registro de gas
inerte, oxígeno y presión en la cámara de control de la carga, pero será necesario
aumentar la velocidad de alimentación de papel para lograr la definición del trazado.
4)
Cuando la velocidad de caída de la presión sea constante (tras la rápida caída inicial de
la presión), detenga el escape de gases y cierre la válvula.
5)
Vigile la presión de los gases del tanque tras finalizar el escape controlado a fin de
comprobar la presión final obtenida dentro del sistema de vapor/gas inerte.
Observaciones:
A)
En la figura 4.2 se observa un claro cambio de la velocidad de la caída de presión
durante el periodo de escape. Si el escape de gases continúa después de este punto,
la presión del sistema del gas inerte se restablecerá rápidamente hasta alcanzar la
presión asociada con el punto en que cambia la velocidad de la caída de presión.
B)
Si se observa una caída lineal de presión sin inflexión a una presión de 800 mm WG,
cierre la válvula de escape de todas formas.
I:\CIRC\MEPC\1\680.doc
MEPC.1/Circ.680
Anexo, página 22
C)
Como se señala en la publicación de ISGOTT, deben adoptarse todas las medidas de
seguridad para reducir los riesgos derivados de los gases extraídos por el sistema de
ventilación de los tanques de carga.
4.2.3
Recuperación del exceso de compuestos orgánicos volátiles y absorción en los
tanques (sistema Venturi)
El sistema Venturi consiste en un proceso en que los COV generados vuelven a absorberse en la
carga. Generalmente, el sistema está formado por una bomba manométrica que introduce crudo en una
unidad provista de uno o varios Venturis. Los Venturis extraen COV, H2S y gases inertes de la tubería
principal común de ventilación de los tanques de carga/conducción del gas inerte. La unidad Venturi ha
sido proyectada para generar un tamaño de burbuja óptimo para que explote en la carga de crudo y se
absorba rápidamente. Si escapan cerca del fondo del tanque, la altura equivalente de presión del
tanque mantiene los compuestos solubles en estado disuelto. Finalmente, el gas inerte saldrá a la
superficie.
Se bombea crudo desde un tanque de carga a través
de la unidad Venturi. El gas es succionado desde
la tubería principal del gas inerte e inyectado
en el fondo del tanque.
En los buques provistos de sistemas de tipo Venturi, las emisiones de COV se controlan cuando el
sistema está en funcionamiento.
La eficiencia del sistema de control de las emisiones de COV, así como las limitaciones operacionales
relacionadas, por ejemplo, con la posibilidad de aplicar distintos modos de manipulación de la carga
(carga, tránsito, lavado con crudos), las velocidades máximas admisibles de carga o las presiones de
vapor del crudo deben especificarse en el plan de gestión de los COV.
4.3
Métodos y sistemas para controlar la emisión de COV durante la descarga y el
lastrado
Las emisiones de COV durante el lastrado tenían importancia cuando los buques tanque
introducían lastre en los tanques de carga por motivos de estabilidad y resistencia longitudinal,
desplazando así los COV de los tanques de carga en los que se introducía agua de lastre. Tras
la aplicación de las prescripciones relativas a la segregación de los tanques de lastre y, por
supuesto, a los buques de doble casco, el escape de COV durante la descarga y el lastrado ya
no constituye un problema.
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MEPC.1/Circ.680
Anexo, página 23
Durante la descarga de los tanques de carga es importante vigilar la presión a fin de evitar un
suministro excesivo de gases inertes a dichos tanques.
SECCIÓN 5 – VIGILANCIA Y CONTROL DEL ESCAPE DE COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES
5.1
Es necesario llevar un registro para documentar el cumplimiento de las prescripciones
del plan de gestión y, posiblemente, el nivel de liberación de gases de los tanques de carga de
crudo. La forma de este registro depende del formato específico del método utilizado para
reducir la emisión de COV desde la carga de crudo. Asimismo depende de la operación que
realice el buque que deba liberar COV, en concreto, durante la carga, el transporte o como
resultado de una operación de lavado con crudos.
5.2
Como ejemplo general del tipo y alcance del registro que debe llevarse a bordo del
petrolero se utiliza el procedimiento del manual VOCON. Los registros que deben anotarse son
los siguientes:
.1
La presión deseada o mínima dentro del sistema de vapor y/o gas de los
tanques para el viaje de que se trate
.1.1
Un registro de la hora y la presión dentro del sistema de gas y/o vapor de los
tanques antes de que se produzca la liberación.
.1.2
Un registro de la hora y la presión dentro del sistema de gas y/o vapor de los
tanques después de que haya finalizado la liberación.
5.3
Los datos y la información antes mencionados podrán ser recopilados por la sociedad
gestora o los armadores del buque a fin de evaluar o cuantificar la cantidad o el nivel de la
liberación de COV. Para llevar a cabo dicha evaluación pueden tomarse en consideración los
siguientes elementos:
.1
En los buques que realicen un control manual de las emisiones de COV
mediante el procedimiento VOCON, el volumen de gas y/o vapor liberado
podrá calcularse por medio de la relación entre el cambio de presión
(presiones de apertura a cierre) y el volumen total de gas y/o vapor en el
sistema de vapor de los tanques de carga (Ley de los gases ideales –véase la
sección 3).
Sección 6 – Programa de formación
6.1
Deberá elaborarse un programa de formación para las personas que se encarguen de
la gestión de las emisiones de COV a bordo de cada buque. Este programa comprenderá:
.1
Una introducción al objetivo del control de las emisiones de COV:
.1.1
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Los compuestos orgánicos volátiles (COV) pueden ser tóxicos y al
evaporarse en el aire pueden reaccionar con los óxidos de nitrógeno
(NOx) en presencia de luz solar y disociar las moléculas de oxígeno
presentes en el aire, formando así ozono troposférico, al que se
denomina comúnmente esmog. Esta capa de niebla parda no solo
provoca irritaciones oculares, sino que también es el origen de
enfermedades graves. El ozono es sumamente irritante para las vías
respiratorias y los pulmones, y provoca graves daños a las delicadas
células que recubren las vías respiratorias. Contribuye a disminuir la
función pulmonar y a agravar los síntomas y enfermedades
respiratorios.
MEPC.1/Circ.680
Anexo, página 24
.1.2
.2
.3
Una introducción a los principios del control de las emisiones de COV:
.2.1
Sistemas de generación de COV en los crudos (véase la sección 3)
.2.2
Sistemas de control/reducción de la presión de los petroleros para
crudos (véase la sección 2)
Opciones generales para el control de las emisiones de COV:
.3.1
.4
Métodos y sistemas específicos para controlar la emisión de COV en
los buques (véase la sección 4)
Vigilancia y registro del escape de COV:
.5.1
.6
Métodos y sistemas para controlar la emisión de COV (véase la
sección 4)
Opciones específicos para el control de las emisiones de COV en los buques:
.4.1
.5
Regla 15 del Anexo VI del Convenio MARPOL.
Métodos y sistemas para vigilar y registrar las emisiones de COV
(véase la sección 5)
Riesgos y seguridad en relación con el control de las emisiones de COV:
.6.1
El casco y sus limitaciones de presión (véase la sección 1)
.6.2
Riesgos para la seguridad del personal derivados de la exposición a
vapores de crudos
SECCIÓN 7 – PERSONA DESIGNADA
7.1
Se deberá designar a una persona para encargarse de la gestión general de las
emisiones de COV a bordo del buque.
A ser posible, la persona designada deberá:
.1
tener al menos un año de experiencia a bordo de petroleros para crudos,
durante el cual sus tareas habrán incluido operaciones de manipulación de
cargas relacionadas con la gestión de las emisiones de COV. En caso de no
tener experiencia en la gestión de las emisiones de COV, está persona deberá
haber cursado el programa de formación en gestión de emisiones de COV
indicado en el plan de gestión de los COV;
.2
haber participado al menos dos veces en operaciones de carga, operaciones
de lavado con crudos y transito en las que se hayan aplicado procedimientos
de gestión de las emisiones de COV, una de las cuales deberá haber tenido
lugar en el buque en el que dicha persona deba asumir la responsabilidad de
dicha gestión o un buque similar en todos los aspectos importantes; y
.3
conocer perfectamente el contenido del plan de gestión de los COV.
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Anexo, página 25
Sección 8 – Lista de dibujos
8.1
Se recomienda incluir los siguientes dibujos como apéndices del plan de gestión:
.1
Dibujo de la disposición general;
.2
Esquema del tanque;
.3
Dibujos esquemáticos del sistema de ventilación de los tanques de carga;
.4
Dibujo esquemático del sistema del gas inerte;
.5
Dibujo esquemático de los sistemas de control de las emisiones de vapor (si
procede);
.6
Dibujo(s) esquemático(s) del sistema de recuperación de vapor u otros
sistemas de control de las emisiones de COV; y
.7
Detalles de los dispositivos de reducción de presión y vacío, incluyendo sus
ajustes y capacidades.
Referencias:
.1
.2
.3
.4
.5
Manual del sistema de control de emisiones de vapor (si procede);
Manual del sistema de recuperación de vapor (si procede);
Manual de otros sistemas de control de emisiones de COV (si procede);
Manual del gas inerte; y
Manual de lavado con crudos.
___________
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