ELEMENTOS PRINCIPALES Y MODO DE OPERACIÓN DETERMINALES DE REGASIFICACIÓN TERRESTRES.

III. MATERIALES Y MÉTODO

ELEMENTOS PRINCIPALES Y MODO DE OPERACIÓN DETERMINALES DE REGASIFICACIÓN TERRESTRES.

1. Introducción al funcionamiento de terminales terrestres

1.1 Producción de Gas: Capacidad y Condiciones

1.2 Operación de una terminal tradicional

- Descarga de buques metaneros

- Tanques de almacenamiento de LNG terrestres

- Intercambio de calor

- Manejo del boil-off y vapores desplazados

- Sistema de venteo

- Sistema de exportación de LNG

- Vaporizadores

- Sistema de fuel-gas

- Sistema de medida de gas natural

- Sistema de carga de camiones

2. Descripción de elementos principales de una terminal

2.1Instalaciones marítimas - Muelles de descarga

2.2 Tanques de almacenamiento

- Instalaciones terrestres

- Instalaciones marinas

2.3 Zona de proceso

- Descarga del buque

- Sistema de recuperación de vapores

- Sistema de vaporización

- Circuito de agua de mar

- Estación de regulación y medida

- Sistema de venteo

- Sistema de carga de camiones

- Circuitos auxiliares

2.4 Instalaciones generales

3.- Referencias

1. Introducción al funcionamiento de terminales terrestres.

En esta sección, se describen las instalaciones habituales en una planta de gas terrestre, ilustrando las explicaciones con datos relativos a proyectos reales. Asimismo, a lo largo de esta Sección, se incluyen indicaciones acerca de latecnología más adecuada para ser marinizaday por lo tanto susceptible deuso en plataformas offshore.

Una terminal de descarga de LNG (en inglés "Receiving Terminal") es unainstalación a la que acceden buques gaseros para transferir su cargacriogénica a unos tanques almacén. Simultáneamente, un sistema deintercambiadores de calor extrae líquido de estos tanques, y lo vaporiza parala inyección del gas en la red de transporte o consumo a distintas presiones,después de odorizado.

La capacidad de almacenamiento de los tanques se decide en función de ladisponibilidad prevista de la planta y riesgos asociados, constituyendo un"colchón" de producto para compensar irregularidades en el suministro. En laFigura 1.a, se incluye un esquema de funcionamiento típico de una terminalde regasificación moderna.

EI transporte de gas natural se realiza por medio de buques metaneros, cuyacapacidad oscila entre los 80.000 y los 140.000 m3 de LNG. Los buques detransporte de última generación se están diseñados para una capacidad de220,000 m3. Para la descarga de los buques se requiere una infraestructuraportuaria, la cual se diseña para el atraque y descarga de los buques demayor capacidad.

EI LNG llega en el buque a la temperatura de saturación, -161°C, y a unapresión ligeramente superior a la atmosférica. La descarga se realiza pormedio de unos brazos articulados que conectan los tanques del buque con lalínea de descarga, que transporta el LNG al tanque de almacenamiento.Desde los tanques criogénicos en los que se almacena el LNG se bombea elmismo a alta presión y se vuelve a fase gaseosa en equipos de intercambiode calor (vaporizadores) antes de alimentar al consumo.En los apartados siguientes, se describirá el modo de operación, incluyendoorden de magnitud de ciertos parámetros de funcionamiento, de una terminalde tamaño medio. En la Figura 1.a, se aprecia un esquema de funcionamientode una terminal, mientras que en la Figura 1.b, se incluye la disposicióngeneral e identificación de elementos principales de una terminal en fase deproyecto de 4.5 Bcmy de capacidad.

Figura 1 b.- Disp. general de terminal de descarga de LNG (Fuente: Ref.1)

Figura1 c.- Terminal de "Lake Charles", Lousiana (USA).

1.2 Producción de gas: Capacidad y Condiciones de envío

Un terminal de descarga de tamaño medio de última generación, estádiseñada para satisfacer unos caudales de producción de gas similares a lossiguientes:

Mínimo 170 Nm3/h (78 t/h) 1.51 bcm/año (0,14 Bcfd)

Nominal (Medio) 550 Nm3/h (250 t/h) 4.72 bcm/año (0,45 Bcfd)

Máximo 600 Nm3/h (272 t/h) 5.15 bcm/año (0,50 Bcfd)

Producción Punta 750 Nm3/h (341 t/h) -

La producción de gas tiene lugar habitualmente a una presión de 80 bar y aun mínimo de temperatura de 0°C. Para temperaturas inferiores, podría sernecesario el uso de fuentes de generación de calor. (Ref.2)

1.3 Operaciónde un terminal tradicional

Descarga de LNG procedente de Buques Metaneros

Las terminales están normalmente diseñadas para descargar un solo buque almismo tiempo.

EI LNG se envía mediante las bombas de los buques a los tanques situadosen el puerto, y se descarga mediante dos brazos de descarga, y un brazohíbrido. Este brazo puede actuar como brazo de retorno de vapor en caso denecesidad. En una configuración tradicional el LNG se transfiere desde losbrazos de descarga mediante una sola línea de 36" y otra menor en paralelode 8", hasta un colector de 36"cerca de los tanques de almacenamiento.

(Ref.3)

Durante la operación normal (no hay descarga de buque) se hace circular unapequeña corriente de LNG de enfriamiento desde los tanques por la línea derecirculación de 8" retornando por la línea de descarga de 36".

Antes de la llegada del buque al Terminal, se debe ajustar la presión en eltanque de almacenamiento hasta que sea ligeramente inferior a la presión deltanque del buque. Con esto se permite que, antes de comenzar la operaciónde descarga, el gas de boil-off del buque circule hacia el Terminal a través delbrazo de retorno de vapores enfriando la línea de vapor.

Una vez empezada la descarga el retorno de vapor al buque se hace pordiferencia de presiones entre el tanque y el buque. Durante la descarga delbuque la presión en los tanques no debe exceder el valor de 250 mbar. El LNG, a una presión de saturación de 175 mbar, es descargado y el vaporgenerado se recupera. Para presiones de saturación más altas el LNG debeser descargado a menor velocidad para evitar que las válvulas de alivio de lostanques se abran.

La secuencia de descarga prevista es la siguiente (Ref.4):

•Al principio de la operación de descarga, el LNG del buque se empleapara enfriar los brazos de carga y el equipo auxiliar. Una vez finalizada laoperación de puesta en frío, el caudal de bombeo de LNG se vaaumentando hasta la capacidad de diseño (del orden de 12.000 m3/h). EItiempo transcurrido hasta que se alcanza el caudal de diseño es de unos

treinta minutos.

•Laoperación de descarga continúa hasta que el buque está casi vacío,reduciéndose el bombeo de LNG. Se estima que en condiciones normalesy caudales de 12.000 m3/h los buques de 140.000 m3 se descargarán en12 horas aproximadamente.

Tanques de almacenamiento de GNL terrestres.

Los tanques de almacenamiento de LNG terrestres están bastanteestandarizados y son habitualmente de 150,000 m3 de capacidad útil (aprox.72m diámetro y 45m altura). EI diseño inicial de las terminales tiene en cuentaexpansiones futuras, que normalmente afecta al número de tanques, siendohabitual instalar en las primeras fases 2 0 3, pudiendo alcanzarse la cifra de 4 o 5 tras la expansión.

Este tipo de tanque, tiene una presión de diseño de 290 mbar y unaevaporación ( Boil-off) aproximado de 0.05 %por día del contenido del tanque(comparado con el 0.13% que se produce en los tanques de los buquesgaseros) basado en el tanque lleno de metano líquido. Las conexiones dellenado y vaciado se realizan por el techo del tanque.Durante la descarga de buques la presión en el tanque se mantiene entre 200y 250 mbar. Se suele aplicar un margen de diseño para poder descargarbuques (con una máxima presión de saturación de 175 bar) con presiónbarométrica menor de la normal. La presión en los tanques de

Almacenamiento se mantiene con los compresores de boil-off.EI llenado de los tanques se puede realizar tanto por la parte inferior,mediante un tubo que desciende hasta el fondo del tanque, como por la partesuperior mediante conexíones específicas en el techo del tanque de LNG.Con esto se consigue disminuir la "estratificación del LNG almacenado"' y el

"roll-over"2. Además, los tanques están provistos de equipos de recirculacióndel líquido almacenado para mezclarlo en caso de que se empiece a producirla estratificación.

Intercambio de calor

EI LNG se almacena en condiciones de equilibrio (temperatura -160°Caproximadamente) y a una presión ligeramente superior a la atmosférica. EIhecho de estar en equilibrio hace que cualquier aportación de calor al líquido.

Sea motivo del cambio de fase de una parte del mismo. Las causasprincipales que contribuyen a la vaporización del LNG almacenado son:

•Energíade bombeo de LNG en la fase de descarga del metanero.

•Entradascaloríficas por el aislamiento del depósito y las tuberías.

•Disminuciónde presión en el espacio vapor del tanque.

•Vaporizaciónsúbita durante la descarga (por flash debido a que el LNGdescargado tiene una mayor temperatura).

Entre dos descargas

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