El gas natural es actualmente el combustible fósil que más seduce. La mezcla de metano y otros hidrocarburos gaseosos creada por la descomposición de plantas y animales prehistóricos ya representa alrededor de una cuarta parte de la energía primaria mundial. Se cree que, en 2025, adelantará al carbón para convertirse en el segundo componente en importancia del ‘mix’ energético mundial, solo por detrás del petróleo.

A los usuarios finales, el gas les gusta porque es fácil de usar y produce menos emisiones nocivas que sus hidrocarburos rivales. Se utiliza en muchas aplicaciones, que van desde aplicaciones domésticas para cocinar y dar calor hasta la generación de energía eléctrica, procesos industriales y la producción química.

La demanda creciente de gas ha impulsado importantes inversiones en las infraestructuras necesarias para transportar, procesar y distribuir el combustible. La mayor parte del gas se transporta desde el punto de extracción hasta el punto de uso a través de gasoductos. Sin embargo, en los últimos años, el transporte marítimo ha experimentado un crecimiento importante. Para distancias más largas, resulta más rentable transportar el gas en buques, ya que evita tener que construir gasoductos fijos y ofrece una flexibilidad adicional a compradores y productores. Hoy, algo más de un tercio del gas mundial se transporta en forma líquida. Esa fracción sigue aumentando, impulsada por la necesidad de conectar productores y clientes en regiones no unidas por gasoductos.

“Nuestros rodamientos magnéticos son la solución perfecta para las turbomáquinas compactas de alta velocidad utilizadas para comprimir, enfriar y volver a inyectar el GNL en los tanques del buque”, afirma Christophe Durand, responsable de SKF para el desarrollo de aplicaciones para el gas de evaporación.

Control del frío

Los buques metaneros modernos transportan su carga en tanques altamente aislados. Los buques de mayor tamaño pueden transportar 266 000 metros cúbicos del combustible. Sin embargo, a pesar de las avanzadas tecnologías empleadas en su construcción, los tanques de GNL no pueden proteger perfectamente su contenido. El propio movimiento del buque y el calor producido por las bombas en el interior de los tanques o introducido desde el exterior añaden energía al cargamento. Como resultado, una pequeña fracción vuelve continuamente a su forma gaseosa.

El enfoque modular ofrece múltiples ventajas a nuestros clientes

Christophe Durand, responsable de SKF para el desarrollo de aplicaciones para el gas de evaporación.

Hay que dar una salida a este gas de evaporación. Si no recibe un tratamiento adecuado, se acumularía en los tanques, y elevaría la presión hasta niveles potencialmente peligrosos. Los primeros buques metaneros expulsaban el gas de evaporación a la atmósfera, pero ahora se evita por motivos ambientales y económicos. Por ello, los buques modernos están dotados de equipos especializados que garantizan un tratamiento seguro del material.

La opción más sencilla es usar el gas de evaporación para propulsar el barco. Los buques metaneros modernos están equipados con motores duales que pueden consumir fueloil convencional cuando el buque se desplaza sin carga, y gas cuando está disponible. Estos motores ahorran dinero a los armadores y también ofrecen ventajas medioambientales, ya que el gas tiene una huella de carbono menor que el fueloil pesado utilizado en el transporte marítimo, además de menos emisiones de azufre y otros contaminantes. Sin embargo, utilizar el gas de evaporación como medio de propulsión no constituye una solución completa, ya que los buques suelen producir más gas del que necesitan.

Relicuar el gas

Otra solución para eliminar el gas de evaporación que no pueden aprovechar los motores consiste en devolverlo a los tanques. Para ello, los buques se equipan con versiones miniaturizadas de la misma tecnología utilizada para enfriar y licuar el gas antes de cargarlo. Con décadas de experiencia en aplicaciones para la manipulación del gas, no es de extrañar que SKF haya colaborado estrechamente en el desarrollo de sistemas de relicuefacción a bordo desde que los buques metaneros empezaron a aplicar esta tecnología a principios del siglo XXI.

“A principios de la década de 2000, trabajamos con varios clientes del sector del gas en proyectos de desarrollo de motores y sistemas de rodamientos para la licuefacción”, recuerda Durand.

Esos proyectos tuvieron éxito, pero desarrollar soluciones a medida para una aplicación tan crítica para la seguridad exige mucho tiempo y elevadas competencias técnicas. En 2016, el equipo de SKF decidió cambiar de enfoque. “Cuando el sector del GNL empezó a crecer más rápidamente, nuestros clientes buscaron opciones que mejoraran la rentabilidad de los equipos utilizados en estos buques”, afirma Durand. “Decidimos utilizar un módulo estandarizado capaz de cubrir sus necesidades”.

Un año después, tras meses de actividad intensa de diseño y pruebas, el nuevo sistema estaba listo para entregar a los clientes. La solución de SKF se compone de un motor de 175 kW, rodamientos magnéticos activos y un sistema de mando en un formato compacto y robusto que los usuarios finales pueden integrar en sus propios sistemas de relicuefacción. En una aplicación típica, el motor se instala entre dos turbomáquinas, un compresor y un turbomanorreductor, que giran sobre un mismo eje.

“El enfoque modular ofrece múltiples ventajas a nuestros clientes”, explica Durand. “Les ahorra tiempo y esfuerzo en el diseño y certificación de sus equipos, y simplifica enormemente la gestión y el mantenimiento”.

Los clientes de SKF han seguido desarrollando el concepto de modularización en sus propios diseños finales. Los sistemas de relicuefacción se fabrican como instalaciones autónomas en distintos tamaños estandarizados. “Una unidad para un buque metanero pequeño puede llevar instaladas dos máquinas de SKF; en cambio, las aplicaciones de mayor tamaño pueden utilizar siete”, precisa Durand.

Las máquinas modernas de relicuefacción están diseñadas para funcionar perfectamente con la propulsión por gas. El sistema puede desviar una parte del gas de evaporación a los motores del buque antes de devolver el resto al tanque. Y gracias al uso de rodamientos magnéticos resistentes y altamente confiables, la relicuefacción no incrementa sustancialmente la carga de trabajo de la tripulación. Los sistemas trabajan de forma totalmente automática y solo requieren mantenimiento tras cinco años de funcionamiento.

Expansión continua

SKF ha ido ampliando su oferta paralelamente al crecimiento del negocio de GNL. Ha desarrollado una versión más grande, de 900 kW, de su solución integrada de motor y rodamientos magnéticos, adaptada a sistemas de relicuefacción de mayor capacidad. “Los buques metaneros que se construyen ahora son más grandes y los clientes quieren aprovechar la eficiencia superior que ofrecen unos equipos de mayor tamaño”, señala Durand.

La solución de SKF para motores de GNL ha demostrado ser tan versátil que también se está aplicando en un enfoque totalmente distinto a la gestión del gas de evaporación. Las soluciones de subenfriamiento están diseñadas para condensar el gas en el interior de los tanques del buque. Para ello, extraen metano líquido de los tanques, lo enfrían a una temperatura aún más baja y, a continuación, pulverizan el líquido subenfriado a través del vapor de la parte superior del tanque.

Para los fabricantes de equipos de GNL, el mayor desafío a corto plazo probablemente será seguir el ritmo de crecimiento de la demanda. La flota mundial de buques metaneros crece en torno al 10 % anual y, actualmente, se compone de unos 650 buques. Con pedidos para otros 216 buques en cartera, los astilleros tendrán el trabajo asegurado durante unos cuantos años más.