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martes, 13 de marzo de 2012

PETROLERO SHUTTLE ABERDEEN (II)

PROPULSION, VELOCIDAD Y AUTONOMIA
El buque está propulsado por un motor diesel de dos tiempos AESA – B&W 7S60MC, que desarrolla una potencia máxima continua de 14.280kw (19.460 BHP) a 105 r.p.m., y que, a través de la correspondiente línea de ejes, acciona una hélice de paso controlable de 7 m de diámetro, ambas suministradas por ULSTEIN.

El consumo medio del motor propulsor a la potencia 100% MCR es de 173 g/kw.h.

Con el motor funcionando al 75% de su potencia MCR (10.710kw), con un calado medio de 14,5 m y con un estado de mar y viento inferior a Beaufort 3, el buque alcanza una velocidad de 14,62 nudos.

La autonomía del buque es de 16.500 millas a la velocidad de servicio de 14,62 nudos y en las condiciones señaladas en el párrafo anterior.

La hélice ha sido proyectada para absorber 10.710 kw a 105 r.p.m., en condición de pruebas. Con el buque parado, la hélice es capaz de proporcionar un empuje hacia atrás superior al 70% del empuje en marcha libre avante.

Motor diesel MAN-B&W 7S60MC

MANIOBRA Y POSICIONAMIENTO DINÁMICO
Los petroleros del tipo “shuttle” necesitan una capacidad de maniobra muy elevada, por lo que tiene un timón de alta sustentación (con flap), Willi Becker, accionado por un servomotor rotativo, marca Porsgrun.

Para aumento de la maniobrabilidad, el buque tiene instaladas tres hélices transversales de una potencia de 1.200 kw cada una, dos de ellas en proa y la tercera en popa, suministradas por la empresa Ulstein.
MV Aberdeen in Harland & Wolff en December 2009. Bow Thrusters.

MV Aberdeen in Harland & Wolff en December 2009.
Las exigencias de mantenimiento de una posición fija durante la carga, hacen necesario un sistema de posicionamiento dinámico muy complejo y sofisticado. El sistema de posicionamiento dinámico suministrado por la empresa BESA ENGINEERING y la firma CEGELEC está constituido por equipos que son capaces de mantener la posición del buque controlando bien automáticamente o manualmente la hélice propulsora, las tres hélices de maniobra y el timón, basándose en la información acerca de la posición recibida de un sistema de referencia de superficie, un sensor sumergido hidroacústico, anemómetro, anemoscopio, etc.

Para el control de la posición, el buque dispone del siguiente conjunto de sistemas de referencia que indican con exactitud la posición correcta del buque:

· Artemis, que es un sistema basado en una conexión entre el buque y la plataforma mediante onda corta.

· Microfix, sistema basado en emisiones de onda corta para situar el buque mediante la posición de puntos fijos de referencia.

· Sistema HPR (Hydracustic Positioning Reference System), basado en el contacto de un sensor de ondas acústicas, situado en el fondo del buque y que detecta las ondas emitidas por un emisor situado fijo en el fondo marino, calculando de esta manera la posición relativa del buque.

· DGPS, el sistema de posicionamiento por satélite está también conectado al sistema de posicionamiento dinámico.

· Sensores para medición del cabeceo, balance y movimiento vertical.

· Sensores para la medición del viento y su dirección.

El sistema de posicionamiento dinámico es redundante (duplicado), su control es desde el puente de gobierno y es capaz de permitir el posicionamiento del buque para cargar con las siguientes condiciones:
- Altura  significativa de ola:....................................4,5 m.
- Máxima altura de ola:..........................................8,0 m.
- Periodo máximo de ola sin exceder de:................15 sg.

Una vez comenzada la carga, el buque es capaz de mantener la posición con las siguientes condiciones:
- Altura  significativa de ola:...................................5,5 m.
- Máxima altura de ola:..........................................9,5 m.
- Periodo máximo de ola sin exceder de:................15 sg.

Con objeto de asegurar la capacidad del buque de mantener la posición en cualquier situación se ha realizado un estudio de FMEA (Failure Mode Effect Analisys).

PLANTA ELECTRICA
La energía eléctrica que necesita el buque es suministrada por dos alternadores ALCONZA de 2.200 Kw, 450 V. 60Hz, accionados por dos motores Wartsila Diesel 6R32E de 2430 Kw a 720 r.p.m., y por dos alternadores ALCONZA de 1.300 Kw, 450 V. 60 Hz, accionados por dos motores Wartsila Diesel 4R32D de 1480 Kw a 720 r.p.m.

Motor Wartsila Diesel 6R32E

Los motores auxiliares queman el mismo combustible que el motor propulsor (HFO), e incorporan los equipos de lubricación, refrigeración, filtros y precalentador de combustible, enfriador de agua de camisas y sistema común de refrigeración de motor y alternador.
 
El buque dispone también de un grupo de emergencia accionado por un motor Volvo.

La instalación eléctrica, incorpora un cuadro eléctrico principal, cuadros secundarios, transformadores y consola de control.

CARGA Y DESCARGA
El buque puede transportar dos segregaciones de carga al 50 % aproximadamente.

Está preparado para cargar en instalaciones offshore desde estaciones sumergidas “UKOLS”, desde plataformas articuladas “ALP” y desde unidades flotantes de producción y almacenamiento “FPSO”.

La descarga se realiza mediante cuatro bombas centrífugas de la marca SHINCO, accionadas eléctricamente, de una capacidad de 2000 m³/h a 150 m.c.a. de presión de carga.


Petrolero Shuttle Aberdeen descargando en Rotterdam.
El sistema de accionamiento de las bombas de carga es el normal con bomba en la cámara de bombas y el motor eléctrico en la cámara de máquinas. Las bombas están equipadas con un sistema de cebado por vacío. Dos de los motores eléctricos de las bombas son de velocidad variable y los otros de dos velocidades.

Como complemento de las bombas de carga hay una bomba de reachique  de 400 m³/h de capacidad.

Los tanques de carga están equipados con serpentines de calefacción. El diseño de los serpentines permite mantener la temperatura de la carga a 66º C y aumentar la temperatura de 44º a 66º C en ocho días (192 horas) con la carga y condiciones ambientales siguientes:
- Peso específico de la carga:...................................0,9325 t/m.
- Calor específico de la carga:..................................0,5 kCal/KgºC
- Temperatura del aire:.............................................2º C.
- Temperatura del agua del mar:...............................5º C.

El vapor necesario para calefacción de tanques y otros servicios, se obtiene por medio de dos calderas de mecheros SUNROD de 9.000 Kg/h a 7 bar y un economizador de gases de escape del motor principal SUNROD, de 1.800 Kg/h a 7 bar.
Esquema de funcionamiento de una caldera de gases de escape de 1800 Kg/h a 7 bar.
El sistema de control del buque cuenta con un equipo de niveles a distancia, que en los tanques de carga es del tipo de radar y que además comprende los tanques de lastre, agua dulce y combustible, suministrado por SAAB-ARIES junto con el computador de carga y las alarmas de alto nivel.

El buque cuenta con un sistema de gas inerte que utiliza los gases procedentes de los motores diesel de la planta eléctrica, teniendo además un generador de gas inerte. La capacidad de la planta de gas inerte es de 10.000 m³/h.

El sistema de carga se completa con el equipo de carga por proa (BLS), que proporciona un medio eficaz para cargar crudo de petróleo desde unidades flotantes de producción, almacenamiento y descarga “FPSO”, así como de unidades flotantes de almacenamiento “FSU” al  petrolero “shuttle”. El sistema permite también fondear y cargar desde plataformas de carga articuladas “ALP” y sistemas de carga “LO”.

Petrolero Shuttle cargando de la unidad FPSO
Una de sus características más importantes es la junta de bola en el colector de carga, que proporciona una conexión de “momento nulo” entre la manguera de carga y el acoplamiento. Aumenta así la vida en servicio de la  manguera, su pieza de conexión y el acoplamiento.

Explotación petrolífera mediante plataforma fija (jacket) + FPSO + petrolero lanzadera.

La descarga a shuttle es una operación de riesgo que precisa del máximo control para evitar que se produzcan colisiones entre el Petrolero y la unidad FPSO.



Distintas Secuencias de carga de Petroleros Shuttle.

Video de Petrolero Shuttle cargando del FPSO Petrojarl Foinaven (Construido por Astano):



POTENCIA INSTALADA Y PRODUCCIÓN DE VAPOR:

POTENCIA PROPULSORA (100%)
1 MOTOR DE 14.280 Kw
POTENCIA DIESEL GENERADORES
4 MOTORES DIESEL SEMIRRAPIDOS: 7.820 Kw
              2 de 2.430 Kw.
              2 de 1.480 Kw.    +  (GRUPO DE EMERGENCIA)
POTENCIA ELECTRICA
4 GENERADORES: 7.000 Kw.
               2 DE 2.200 Kw.
               2 DE 1.300 Kw.                            
POTENCIA ABSORBIDA POR LA HELICE PRINCIPAL (75% DE LA POT. DEL MOTOR)

10.710 Kw. A 105 rpm
POTENCIA CONSUMIDA POR LAS HELICES DE POSICIONAMIENTO DINAMICO

3 de 1.200 Kw.: 3600 Kw.
POTENCIA CONSUMIDA POR LAS BOMBAS DE CARGA
4 BOMBAS (2.000 m³  a 150 m.c.a )
APROXIMADAMENTE: 4.000 – 5.000 Kw.

PRODUCCION DE VAPOR DE LA CALDERA DE GASES DE ESCAPE

1 de 1.800 Kg/h
PRODUCCION DE VAPOR DE LAS CALDERAS DE MECHEROS

2 de 9.000 Kg/h
PRODUCCION TOTAL DE VAPOR
19.800 Kg/h
Tabla: Potencia instalada y producción de vapor.

DEMANDA DE POTENCIA Y DE VAPOR:


MAR
PUERTO
POSICIONAMIENTO DINAMICO
CARGA DE LA HELICE (Kw.)
10710
0
2000 - 4000
PRODUCCION DE ELECTRICIDAD (Kw.)
700 - 900
4000 - 5000
3000 - 6000
TIEMPO EN SERVICIO (DIAS)
-
-
-
Tabla: Demanda de Potencia.


NAVEGACION
PUERTO


NAVEGANDO NORMAL
CALENTANDO TANQUES
LIMPIANDO TANQUES
NAVEGANDO EN LASTRE
DESCARGANDO
MANIOBRA
DEMANDA DE VAPOR (Kg/h)
1669
15780
19645
1634
1473
1252
Tabla: Demanda de Vapor.


Gráficas de producción/demanda de vapor en petrolero MV Aberdeen, para distintas condiciones de operación (Navegación normal, calefación tanques de carga, limpieza de tanques y Navegando en lastre).

COMENTARIOS ACERCA DE LA PLANTA PROPULSORA; MOTOR PRINCIPAL DIESEL LENTO Y AUXILIARES DE MEDIA VELOCIDAD
La planta que lleva el petrolero shuttle Aberdeen tiene muy buen consumo específico en condiciones de navegación, ya que el consumo específico del motor MAN B&W es de solamente 173 g/kw.h (a la pot. nominal) y  el de los auxiliares Wartsila es de 197 g/kw.h (a la pot. nominal). Todos los motores consumen el mismo combustible: fuel-oil con una viscosidad de 6.000 seg. Redwood.

Los consumos en condiciones de navegación todavia podrían ser mejorados si el buque incorporara un alternador de cola, con la ventaja adicional de que se le quitarían horas a los motores auxiliares, posiblemente se descartó esta solución por el estudió operacional del buque, ya que el campo de petroleo "Captain" está muy próximo al puerto base de Aberdeen en escocia, donde este petrolero efectua la descarga. Otros motivos que pudieron pesar para descartar el alternador de cola son el precio y simplificar la maquinaria instalada, quitando la posibilidad de complicaciones técnicas.

El vapor necesario para el tratamiento del combustible se obtiene de la caldera de gases de escape del motor principal, que además proporciona vapor para todos los consumidores del buque en condiciones de navegación normal.

La seguridad de funcionamiento y fiabilidad de los motores lentos es muy elevada (la avería más frecuente es la turbosoplante, pero lleva las soplantes eléctricas que le permiten continuar navegando a más baja velocidad). La fiabilidad de los motores semirrápidos es menor, pero como son cuatro se puede compensar una hipotética avería en uno de ellos. Además el número de horas en funcionamiento de cada uno de ellos es muy inferior a la del motor principal ya que se van alternando en su funcionamiento.

La capacidad de maniobra y ciada queda solucionada con la hélice de paso variable y las hélices transversales de gran potencia.

Las diferentes situaciones de consumo eléctrico (posicionamiento dinámico, descarga en puerto, navegación  normal, etc.) son bien realizadas gracias a la flexibilidad que proporcionan los cuatro auxiliares, permitiendo que estos funcionen siempre con una buena carga y óptimo rendimiento.

Por otra parte el funcionamiento del motor principal, en condiciones de maniobra en posicionamiento dinámico, con niveles de potencia en ocasiones muy bajos y  cambiantes, hacen que el consumo del motor principal se dispare y funciona en malas condiciones (producción de humos negros), por lo que se han incluido para solucionar este problema soplantes eléctricas más potentes que las del motor standard.

Los mayores inconvenientes que presenta este tipo de planta propulsora son el elevado peso, ya que solo el motor principal ya pesa 442.000 kg, su gran volumen ocupado y su precio elevado.
Motor MAN B&W de la serie 60 MC, sección transversal.

Sección sala de máquinas del Petrolero Aberdeen cuaderna 31, mirando a popa (Fr. 31 look aft)


Sección del Petrolero Aberdeen, vista longitudinal de la sala de máquinas (amidships).


Sección del Petrolero Aberdeen, vista superior de la sala de máquinas, (low platform level).


Entradas relacionadas: PETROLERO SHUTTLE ABERDEEN (I)

Fuentes: Wikipedia, Astilleros Españoles, Revista Ingeniería Naval, MAN DIESEL, Wartsilla Diesel, Teekay, Offshore-technology.

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