Instalación de una planta satélite de almacenamiento y regasificación de GNL (previa a la cogeneración)

1 1. GENERAL 1.1. OBJETO El objeto del presente proyecto es establecer las condiciones técnico-económicas a las que se ajustará la instalación, montaje, pruebas y puesta en marcha de una Planta de Gas Natural Licuado (GNL) a construir en la partida “Les Coves” del T.M. de Alcarrás (Lleida), situada en el interior de una Planta de tratamiento y valoración de efluyentes ganaderos porcinos, propiedad de COGENERASA EXPLOTACIÓN, S.A. Es así, que el diseño de la planta estará en función del último apartado y es por ello que se parte de los siguientes datos: - Se supone un consumo uniforme máximo de 4000 Nm3/h cuando las instalaciones estén a su pleno rendimiento. - Se ha considerado un tiempo de funcionamiento diario de 12 horas. - Tomando una equivalencia de 1 m3 de GNL, aproximadamente 550 Nm3/h de GN. 1.2. ALCANCE DEL PROYECTO El proyecto objeto de este documento mediante el consumo de GNL cubrirá las siguientes necesidades: - Aprovechamiento de la energía residual de los motores generadores de electricidad para el secado y tratamiento de residuos purines. - Producir electricidad. La necesidad de tener GNL es debida a: 2 - Gran poder calorífico. - Menor volumen de los tanques de almacenamiento. - Su utilización como combustible para las calderas, quemadores y la mayor parte para obtención de energía eléctrica a través de motores. 1.3. EMPLAZAMIENTO La instalación de la Planta de GNL se ubicará en los terrenos de la factoría COGENERASA S.A. en la partida “Les Coves” del T.M. de Alcarrás (Lleida). (Ver plano 1 adjunto en anexo A). 3 2. MOTIVACIÓN Y JUSTIFICACIÓN El impulso definitivo en la elaboración y ejecución de este proyecto está en la necesidad de implantar una infraestructura en la planta de purines que permita alimentar dicha instalación con GNL. El símil más próximo de esta tecnología serían los abastecimientos de GPL por carretera, ampliamente utilizados a escala mundial y de empleo cotidiano, y cuya comparación con los abastecimientos de GNL pueden resultar esclarecedores como introducción a las mismas. Las diferencias más significativas son las siguientes: - Los puntos de origen del GPL (refinerías y centros intermedios de almacenamiento), están evidentemente mucho más extendidos que los de GNL. - Las plantas de almacenamiento y regasificación locales de GNL significativamente más caras que las de GPL. - El abastecimiento de GPL puede efectuarse de un modo capilar (descargas a granel y pequeña capacidad), mientras que con GNL, por cuestiones técnicas de las descargas y trasiegos a bajas temperaturas, no son disponibles. Estos tres inconvenientes comparativos se suplen por: - El menor coste del GNL en planta de origen de suministro, dado que el GPL debe incorporar costes de proceso de refinería que no incorpora el GNL. - El empleo de plantas satélites en España se viene efectuando desde hace más de 25 años con resultados plenamente satisfactorios a partir de la planta de GNL de Barcelona y posteriores como Huelva y Cartagena. - Técnica constructiva simple, disponible y experimentada. 4 Desde el punto de vista de las capacidades de transporte, la energía transportada por unidad de volumen de líquido (GPL o GNL) es idéntica para ambos combustibles. A título de ejemplo, se comparan dos instalaciones con 3 depósitos de 100 m3 de capacidad: Concepto GPL GNL Componente principal Propano (C3H8) Metano (CH4) Forma de almacenamiento Líquido a Tª ambiente Líquido a –162 ºC Presión de almacenamiento 4-8 bar 4-5 bar Poder Calorífico 12000 kcal/kg 13300 kcal/kg Peso específico líquido 0,51 kg/l 0,47 kg/l Energía por m3 almacenado 6100000 kcal 6200000 kcal Límites de inflamabilidad 2,3-9,5 % 5-14 % Calor de vaporización 120 kcal/kg 100 kcal/kg Normativa de instalaciones Reglamento 29.01.86 MIE-AP-15 Grupo de clasificación para 300 m3 A-4 E Distancia de depósitos a límite de propiedad 15 m 5 m Distancia depósitos a vías públicas y FFCC 15 m 30 m Distancia a lugares públicos 30 m 30 m Por otro lado, y de un modo general y ya conocido, las ventajas del empleo del gas natural, ya sea en consumos industriales como en domésticos y comerciales, se pueden resumir en: - Notable disminución de los índices de contaminación. - Expansión del confort. - No tóxico. - Facilidad de empleo y regulación. - Elevados rendimientos de utilización. 5 3. NORMATIVA DE APLICACIÓN Se concreta en la ITC-MIE-AP15 relativa a Instalaciones de Almacenamiento de GNL, en depósitos criogénicos a presión (Plantas Satélites) de 22-04-1988, desarrollada de acuerdo con el Real Decreto 1244/1979 de 04-04-1979, por el que se aprobó el Reglamento de Aparatos a Presión. Complementariamente será de aplicación la ITC-MIE-AP10 relativa a depósitos criogénicos de materiales inertes, carburantes e inflamables. Con carácter general para el conjunto de instalaciones de planta serán de aplicación: - El reglamento de Aparatos a Presión e ITCs complementarios. - Normas UNE asociadas de aplicación. - Normas internas de ENAGAS. 6 4. DISEÑO 4.1. INSTALACIÓN DE ALMACENAMIENTO 4.1.1. Objetivo El objeto de esta instalación es almacenar GNL en depósitos criogénicos estándar homologados y a suministrarlo a la instalación de regasificación de acuerdo con la demanda de gas. 4.1.2. Descripción La instalación de almacenamiento está integrada por dos depósitos de almacenamiento de GNL criogénicos homologados constituidos por un doble recipiente y sus elementos auxiliares. El grado de llenado máximo de cada depósito es del 95 %, es decir, la fase gas mínima con depósito lleno es del 5 %. El recipiente interior, en chapa de acero inoxidable AISI 321, es el destinado a contener el GNL. El recipiente exterior, en chapa de acero al carbono, tiene como misión asegurar la permanencia del aislamiento al vacío; servirá de apoyo al recipiente interior que no tendrá impedido el desplazamiento relativo para así poder compensar las contracciones térmicas a las que estaría sometido durante la operación: dispondrá de un soporte fijo y otro deslizante. El espacio comprendido entre los dos recipientes constituirá el aislamiento del depósito. Estará relleno de un medio aislante estable en un rango de temperaturas entre –170 ºC y 900 ºC, del tipo perlita. Este material evita las pérdidas por radiación, a la vez que esta dificulta el movimiento de las moléculas de aire remanentes en el espacio vacío. Para reducir al mínimo la transmisión de calor, así como evitar la formación de escarcha en el espacio entre los recipientes, se practicará un vacío en este espacio, alcanzándose un valor de vacío entre 50 y 100 microbares (tanque en caliente y antes de su expedición). Estas pérdidas son causadas básicamente por los apoyos entre ambos 7 depósitos y es lo que se denomina el “boil-off” (evaporación de gas diaria a entradas de calor del exterior) que es del orden del 0,2 % diario en volumen de líquido. Los tanques llevarán instalado un circuito economizador que estará comunicado a la atmósfera del tanque interior y que se conectará después de la válvula de interrupción de salida de GNL del tanque. En cualquier geometría de instalación, se realizará el picaje en el lugar adecuado y que permitirá que el circuito funcione correctamente. Los elementos de mando y maniobra (válvulas automáticas, niveles, etc...) irán agrupados en un cuadro de mando montado sobre un bastidor soldado al recipiente exterior, en uno de los fondos y fácilmente accesible. Todos los aparatos están previstos para su funcionamiento a la interperie. En la parte lateral del tanque irá montado sobre un chasis el serpentín de puesta a presión rápida (PPR) formado por un tubo con aletas de aluminio alimentado por gravedad. 4.1.2.1. Elementos auxiliares Los depósitos estarán dotados de los siguientes elementos auxiliares: - Válvulas de corte criogénicas. - Válvulas de seguridad del recipiente interior. - Válvulas de seguridad de la cámara de vacío. - Válvulas de seguridad del regasificador. - Válvulas de corte comandadas. - Regulador-economizador. - Válvula controladora de presión. 8 - Válvula de corte para vacío. - Válvula limitadora de caudal. - Indicador de nivel con válvula de corte. - Indicador de presión con válvula de corte. - Filtro de perlita para el vacío. - Regasificador. 4.1.2.2. Conexiones Los depósitos estarán dotados de las siguientes conexiones: - Salida de líquido: tubuladura DN40 con brida de conexión, situada en la parte inferior del recipiente interior. - Entrada inferior de líquido: tubuladura DN50 con brida de conexión, situada en la parte inferior del recipiente interior. - Entrada superior de líquido: tubuladura DN40 con brida de conexión, situada en la parte superior del recipiente interior. Se prolongará a lo largo del recipiente interior con perforaciones de forma que la entrada de líquido produzca una aspersión del líquido. - Venteo: tubuladura DN40 con brida de conexión, situada en la parte superior del recipiente interior. - Máximo nivel: tubuladura con conexión roscada ½” NPT (o rosca métrica equivalente), situada en el recipiente interior a la cota que corresponda al 95 % de la capacidad geométrica del depósito. 9 - Nivel superior: tubuladura DN10 con conexión roscada ¼” NPT (o rosca métrica equivalente), situada en la parte superior del recipiente interior. - Nivel inferior: tubuladura DN10 con conexión roscada ¼” NPT (o rosca métrica equivalente), situada en la parte inferior del recipiente interior. - Conexión para vacío (2 unidades): tubuladuras DN50 con brida de conexión, situadas en la parte inferior del recipiente exterior. - Medición de vacío: tubuladura DN6 con conexión roscada 1/8” NPT (o rosca métrica equivalente), situada en la parte inferior del recipiente exterior. - Válvulas de seguridad de la cámara de vacío (3 unidades): conexión con bridas DN100 situadas en la parte superior del recipiente exterior. - Todas las tubuladuras que estén unidas al recipiente interior se situarán en una zona de este recipiente cercana al soporte fijo. - Válvulas Preferentemente Soldadas: Inox-Inox, Inox-Bronce. 4.1.3. Características de los depósitos Los depósitos deben construirse en España de acuerdo con la Instrucción Técnica Complementaria del Reglamento de Aparatos a Presión, ITC-MIE-AP 15 (apartados 2, 3 y 4). Los depósitos serán suministrados equipados con toda su valvulería, instrumentación y elementos de control incorporados. Los dos depósitos se caracterizan por: - Fabricante: DIVISIÓN ESPAÑOLA DE L’AIR LIQUIDE, S.A. 16 intercambiador de acero al carbono, atmosférico, en el cual se encuentra inmerso un serpentín de tubos aleteados de acero inoxidable por los que circula el GN. En el intercambiador además de producirse el cambio de estado del GNL, también se produce un calentamiento hasta una temperatura de 15 ºC, que será la temperatura de entrada del gas a la ERM. Estará preparado para soportar los esfuerzos térmicos a que se someterá durante la operación: la temperatura de entrada del GNL es de –165 ºC y en la carcasa el agua se encuentra a 90 ºC. Cabe señalar que el fluido transmisor es agua caliente procedente del sistema de producción (sala calderas) y que no será objeto de estudio la instalación de este sistema. Sí que se señalará la demanda calorífica necesaria para que el vaporizador funcione correctamente. 4.3.2.1. Elementos de la instalación - 6 válvulas de interceptación y by-pass criogénicas. - 4 válvulas de escape de seguridad. - 1 cuba metálica de acero al carbono, destinadas a contener agua calentada por el circuito de calderas. - 2 termostatos antideflagrantes de regulación de la temperatura del agua. - 3 válvulas de interceptación de entrada agua de red. - 1 sistema automático control nivel de agua. - 1 válvula de purga de agua. - Tapa de protección. 17 - Calorifugado exterior. 4.3.2.2. Instalación de seguridad de temperatura 4.3.2.2.1. Descripción Está formada por dos termostatos que en caso de baja temperatura, mandarán primeramente una señal de alarma para su corrección y posteriormente en caso de no ser subsanada la anomalía proceder al cierre de la emisión de gas mediante la actuación de una electroválvula que activará el cierre de la válvula general de salida de emisión. 4.3.2.2.2. Características La instalación se compone de: - 2 termostatos antideflagrantes –10 ºC + 50 ºC. - 2 sistemas de alarmas acústicas y visuales. - 1 electroválvula de ejecución antideflagrante DN 6” y PN16. - 4 válvulas de aislamiento y by-pass tipo esférico de bola, cuerpo de acero, DN 6” y PN16. 18 5. INSTALACIONES COMPLEMENTARIAS 5.1. ALCANCE Se concretan como instalaciones complementarias: - La instalación de la estación de regulación y medida (ERM). - La instalación de odorización. - La instalación de defensa contraincendios. - Obra Civil. - La instalación de control. Es así, que las instalaciones complementarias de este proyecto que tendrán alcance serán las 2 primeras anteriormente dichas y con un breve comentario sobre las restantes. 5.2. INSTALACIÓN DE LA ESTACIÓN DE REGULACIÓN Y MEDIDA 5.2.1. Objetivo El objeto de esta instalación es reducir y establecer la presión del gas y medir el volumen emitido. 5.2.2. Descripción La ERM se diseñará de acuerdo con el Reglamento de Redes y acometidas de combustibles gaseosos (MIG-R.7.2) 19 La ERM estará dotada de una doble línea de regulación y una línea de contaje con bypass manual, de modo que se asegure, con un elevado grado de garantía, que el suministro no se verá interrumpido ante el fallo de un elemento singular. Sólo se admitirán los elementos de acero o fundición nodular en válvulas y reguladores y se certificará su uso para condiciones criogénicas. El esquema de la ERM tendrá dos líneas de regulación, un by-pass, un sistema de odorización y un esquema de contaje. Los elementos de cada una de las líneas de regulación básicamente serán los siguientes: - Válvula de corte a la entrada: Es una válvula de esfera de paso integral de tipo “fire-safe”. Se conectará mediante bridas PN16 y tendrá mando manual por palanca. - Filtro de malla. - Conjunto de regulación: Estará compuesto por un regulador y una válvula de interrupción de seguridad (VIS) de máxima y de mínima. El regulador podrá ser de acción directa, del tipo “fail to open”. Todos los elementos serán de los tipos homologados por el Grupo Gas Natural-Enagas. La válvula VIS podrá estar integrada en el regulador, aunque tendrá actuación totalmente independiente. - Conjunto de manómetros: Aguas abajo de cada regulador se instalará un manómetro provisto de válvula de corte y purga. Los manómetros tendrán una esfera de 100 mm de diámetro y una precisión del 1 % del fondo de escala. - Una válvula de escape de seguridad (VES) que libere a la atmósfera el exceso de presión en caso de que los reguladores no actúen correctamente. Se conectará a la línea que une los elementos de regulación con los de contaje y su salida se conducirá hasta un lugar seguro (mínimo 4 m sobre la superficie del terreno circundante). Será capaz de liberar, como mínimo, el 1 % del caudal máximo de emisión. 20 - Válvula de corte a la salida: Cada línea de regulación dispondrá de una válvula de mariposa accionada por palanca, aguas abajo de la segunda etapa de regulación. La finalidad de esta válvula es aislar la línea de regulación para mantenimiento. Su presión de diseño será PN16 como mínimo y será de doble junta, sobre asiento esférico. La salida de las líneas de regulación estará unida con la línea de contaje. Se establece un by-pass de modo que se permita operar cualquier conjunto de líneas de regulación y contaje. Los elementos que integran la línea de contaje son los siguientes: - Válvula de corte a la entrada: Será de tipo mariposa actuada mediante palanca manual. La presión de diseño será de PN16 como mínimo. - Contador de gas: Será un contador de tipo cuantómetro; una medida de flujo electromagnético con totalizador. El error de la medida será inferior al 2,5 %. Su presión de diseño será de PN16 como mínimo. Estará conectado mediante bridas a las líneas. Dispondrá de un contador de Baja Frecuencia libres de Tensión. - Válvulas de corte a la salida: Será de tipo mariposa actuada mediante palanca manual. Su presión de diseño será de PN16 como mínimo. Será de doble junta sobre superficie esférica. - Manómetro indicador: Se situará aguas arriba del contador e indicará cuál es la línea de contaje que está en operación. Tendrá una esfera de 100 mm y un error inferior al 1 % del fondo de escala. Estará dotado de válvula de corte con punto de purga. 5.2.3. Condiciones de diseño de los reguladores - La capacidad de emisión de la planta corresponderá al 70 % de la capacidad máxima del regulador. 21 - La presión de entrada podrá variar entre un mínimo de 3,5 bar y un máximo de 5 bar. - La presión de salida, salvo que se indique otro valor en las condiciones técnica particulares, será de 2,5 bar, aunque deberá ser posible garantizar una presión superior (hasta 4 bar) siempre y cuando la presión en los depósitos de almacenamiento lo admita. - La oscilación máxima de la presión aguas abajo del regulador será de +/- 2,5 % para todo el rango de caudal (del 0 % al 100 % de la capacidad del regulador). - Se asegurará un cierre total del regulador (caudal nulo) con una sobre presión máxima del 5 % de la presión de tarado. - El nivel máximo de ruido será de 85 dBA medidos a 1 m del regulador, en las peores condiciones de operación. 5.3. INSTALACIÓN DE ODORIZACIÓN 5.3.1. Objetivo El objeto de esta instalación es facilitar la detección del gas natural ante una eventual fuga, añadiéndose a la corriente de salida del gas emitido una pequeña cantidad odorizante. 5.3.2. Descripción La odorización tendrá lugar a la entrada de la ERM. Como agente odorizante se utilizará el THT (tetrahidrotiofeno: C4H8S). La instalación de odorización deberá garantizar que la concentración de odorizante en el gas emitido se sitúe en el rango de 5 mg/Nm3 a 30 mg/Nm3 para un caudal emitido que varíe entre el caudal nominal de emisión y un caudal de 1/50 del anterior. 22 La condición de diseño será de 30 mg/Nm3 para el rango de caudales emitidos considerado. 5.3.2.1. Elementos principales - Placa de orificio. Se instalará entre lindas de PN16 y provocará una pérdida de carga en la línea de gas tal que permita la succión del odorizante desde el depósito. Como valor indicativo, esta pérdida de carga será de 0,1 bar para la capacidad de emisión de la planta. - Depósito de almacenamiento de THT. Es un recipiente construido según las prescripciones del Reglamento de Redes y acometidas de combustibles y elementos auxiliares. El volumen del depósito será de 200 l para un caudal de emisión de 4000 Nm3/h con un consumo de THT máximo de 20 l/semana. - La presión de diseño será de 7 bar. El material de construcción será acero al carbono Materiales API 5L Grado B SCH 40, dimensiones ANSI B36.10. El depósito tendrá los siguientes accesorios: o Válvula de llenado provista de conexión de enchufe rápido. Es una válvula de bola de ½” realizada en acero al carbono. o Válvula de vaciado y purga. Se situará en la parte inferior del depósito. Es una válvula de bola de ½” realizada en acero al carbono con tapón roscado. o Conexión de toma de presión. Permite equilibrar la presión con la existente aguas arriba de la placa de orificio. Será de ½” y llevará una válvula de bola en acero inoxidable. o Conexión para inyección. Se situará en la parte del depósito (o en la parte superior si se instala un tubo buzo). Su dimensión será de ½” y llevará una válvula de aguja para la regulación del caudal de THT inyectado, realizada en acero inoxidable. 23 o Transmisor de nivel o boya magnética de 2 contactos. o Manómetro, provisto de válvula de corte y purga. o Indicador de nivel, de tipo visor de vidrio, provisto de válvulas de corte. o Soporte de apoyo que asegure la estabilidad del conjunto. - La odorización se realizará mediante un sistema de laminación con depósito calorifugado. La instalación deberá estar preparada para soportar la interperie. - Tubing de interconexión. Todo estará realizado en acero inoxidable. 5.4. INSTALACIÓN DE DEFENSA CONTRAINCENDIOS 5.4.1. Objetivo El objeto de esta instalación es tener un sistema que minimice los daños que se puedan producir en la planta en el caso de que se produjera un incendio. 5.4.2. Descripción Estará formada por la instalación de carros móviles de polvo seco y la instalación fija de refrigeración de tanques. 5.4.2.1. Instalaciones móviles de polvo seco De acuerdo con el apartado de cálculos de la presente memoria se instalarán 6 carros móviles de 100 kg de polvo seco cada uno más 1 carro de 50 kg para cada tanque, que se situarán en la zona próxima a los tanques y en lugar fácilmente accesible, además de 4 carros de 100 kg suplementarios en la zona de Regasificación. 24 5.4.2.2. Instalación fija de refrigeración (duchas) El circuito de agua para la refrigeración de los tanques constará de una red abastecida del propio circuito contraincendios de la planta de proceso. Se colocarán 12 pulverizadores por cada tanque situados directamente encima de lols tanques y cubriendo, con su acción, la superficie expuesta de los mismos. El caudal requerido por el sistema de refrigeración de 120 m3/h (40 m3/h por tanque con 3 l/m2·h) 5.5. OBRA CIVIL 5.5.1. Alcance No será objeto del presente proyecto el estudio y acondicionamiento del terreno para la adecuación de las diferentes instalaciones. Exclusivamente se tendrá en cuenta lo que obliga el reglamento de Aparatos a Presión según la ITC MIE AP-15 en referencia a la obra civil. 5.5.2. Clasificación de la instalación De acuerdo con la clasificación dada en el apartado 5.2. de la ITC MIE AP-15, la instalación se clasifica dentro del grupo E de 200 a 300 m3 de capacidad. 5.5.3. Distancias de seguridad Se han adoptado las indicadas en la tabla I de la ITC mayoradas a efectos de facilitar la distribución y circulación por la zona de planta, según plano (“”) de Implantación y distancias de seguridad adjunto. 25 5.5.4. Cubetos Se han establecido 3 cubetos independientes de 0,60 m de altura en todo su perímetro, eventualmente mayorados hasta 1,5 m en la zona de válvulas, de acuerdo con el apartado 5.5. de la ITC MIE AP-15 con objeto de que h supere a cualquier brida o válvula en fase líquida, en el caso de que estas superen los 0,60 m de altura. 5.6. INSTALACIÓN DE CONTROL 5.6.1. Introducción El funcionamiento usual de las plantas satélites es manual aunque se puede automatizar en mayor o menor grado dependiendo de factores tales como el número de operarios en planta, frecuencia de las descargas, distancia entre tanques y sala de control, entre otros. Las operaciones más usuales se limitan a las siguientes: - Descarga de cisternas a uno de los tanques. - Puesta en servicio de un tanque en sustitución de otro. - Descarga de la fase gas de un tanque a la salida del regasificador de GNL - By-pass de regasificadores o recalentadores 5.6.2. Objetivo El objeto de esta instalación es fijar un grado mínimo de control a distancia dirigido a incrementar la seguridad de las instalaciones. 5.6.3. Descripción Pese a la simplicidad de la instalación, se ha fijado un grado mínimo de control que es el siguiente: 32 1. Comprobación del funcionamiento de indicador de presión diferencial de los filtros, con anotación de la pérdida de carga. 2. Comprobación del punto de consigna de disparo de la válvula VIS de cada línea provocando 3 disparos. Comprobación de la estanqueidad de la válvula VIS cerrada. 3. Comprobación del valor de presión regulada, comprobación de la presión de cierre y funcionamiento a caudal máximo y mínimo de los reguladores de presión de cada línea. 4. Comprobación del tarado de la válvula de alivio provocando un disparo. 5. Comprobación de la estanqueidad después del disparo. 6. Comprobación de la operabilidad sin agarrotamientos de las válvulas de paso de cada línea, así como su estanqueidad. 7. Comprobación de que los contadores giran normalmente. 8. Comprobación del funcionamiento del sistema de conmutación de líneas al subir y bajar el caudal. 9. Comprobación del funcionamiento de las calderas y sus seguridades de detección de llama y alta temperatura. Comprobación del funcionamiento de todas las bombas de circulación de agua caliente así como el control de temperatura del gas. 10. Comprobación de los armarios de control y de calderas. - Verificación mecánica, conexiones, ausencias de golpes, etc. - Comprobación de la limpieza interior y exterior. 33 - Verificación de la resistencia de aislamiento de los circuitos principales con megger de 1000 V. La prueba se efectuará con los interruptores cerrados y antes de conexionar los cables de los circuitos exteriores. - Poner en tensión los armarios y efectuar el control de los circuitos, eficacia del aparrellaje y el funcionamiento correcto de las señalizaciones y mandos. - Comprobación de la entrega correcta de las señales a telecontrol. 6.3. CERTIFICADOS Se requerirán los siguientes certificados de los equipos y del personal: - De prueba de presión: Tanque criogénico, regasificadores y válvulas de seguridad. - De origen: De los materiales de importación. - De calidad: De los materiales del tanque criogénico y de los tubos de acero inoxidable del circuito criogénico. - De homologación: De los soldadores del circuito criogénico. 6.4. PUESTA EN MARCHA Una vez puesto en frío se procederá a la primera descarga de la cisterna de GNL. Justo antes se purgará el nitrógeno existente en su interior, líquido y gas, a través de las válvulas de purga y venteo. A continuación se efectuará el llenado del tanque a través de la válvula de llenado de la fase líquida y mediante paso de GNL a través de la válvula de llenado de la fase gas se controlará la presión interior del depósito. 34 7. MANUAL DE FUNCIONAMIENTO 7.1. ALMACENAMIENTO DE GNL 7.1.1. Estado de la instalación - En el momento de la descarga del GNL de la cisterna, el depósito a cargar debe estar entre un 15-20 % de su capacidad total. - El depósito a cargar dejará de funcionar y se dará paso al otro depósito para que la instalación no deje de funcionar. - La cisterna viene presurizada a 1 bar aproximadamente. - El depósito estará presurizado entre 3,5 – 4 bars - Los flexibles criogénicos están desconectados. 7.1.2. Conexión de las mangueras criogénicas El encargado de realizar el trasvase será el conductor de la cisterna quién conocerá la normativa de ENAGAS en el procedimiento de descarga del GNL. Con esta persona también se encontrará personal autorizado de la entidad para supervisión y apoyo en caso de alguna incidencia. Entre cada depósito y las bocas de trasvase existe un órgano de funcionamiento automático o telecomandado (válvula de exceso de flujo, retención o similar) que, en caso de rotura accidental de la conducción flexible de descarga del camión cisterna, permite el corte rápido de la corriente líquida descargada. El conductor del vehículo transportista, de ocurrir este percance, cerrará las válvulas del camión-cisterna y avisará inmediatamente al responsable para que cierre la válvula correspondiente a la instalación de la planta. 35 Antes de conectar las mangueras a la instalación de descarga, el responsable de planta habrá comprobado el estado de las juntas y, si no es correcto, las cambiará por otras en buen estado. La conexión de las mangueras a la cisterna la efectuará únicamente el conductor, con las llaves especiales que a tal efecto lleva la cisterna. Previamente a la conexión, se retirarán los tapones de las mangueras y las tapas de las bocas de carga de la cisterna y, a continuación, se conectarán las mangueras de la zona de descarga a la cisterna. En el caso de que las mangueras no dispongan de válvulas de corte en sus extremos será necesario purgarlas, realizando las operaciones siguientes: - abrir todas las válvulas de corte de la planta situadas en la estación de descarga, las válvulas de corte y de by-pass de la cisterna. - abrir la purga de la cisterna. - realizar un barrido rápido con gas con el fin de eliminar la posible suciedad y/o humedad de las mangueras. - cerrar las purgas. Una vez conectadas las mangueras no se comenzará la descarga propiamente dicha hasta que el conductor no haya comprobado la estanquidad de todas las conexiones del camión y el responsable de la planta las conexiones de la instalación de descarga. A continuación éste indicará al conductor que proceda a abrir las válvulas de la cisterna para iniciar su presurización. 7.1.3. Inicio de la descarga de GNL La presión de la cisterna es inferior a la presión existente en el depósito y para ello se procede de la siguiente forma para igualar las presiones: 36 - abrir la válvula de duchas o válvula de llenado fase gas (W2) del depósito correspondiente. - abrir la válvula de by-pass (VA-3) existente en la zona de descarga. - abrir las válvulas de fase gas de retorno de gas a cisterna (VA-1) existente en la zona de descarga y en la propia cisterna (válvula manual). Una vez realizadas estas operaciones, se deberá esperar a que se iguale la presión de la cisterna con la del depósito en un intervalo de +/- 0,2 bares aproximadamente. Igualadas las presiones, se cerrará la válvula de by-pass y se procederá a aumentar la presión de la cisterna mediante el PPR existente en la zona de descarga y, a continuación, se realizará la descarga de cisterna de GNL según el procedimiento siguiente: - abrir la válvula de fase líquida (VA-2) de la zona de descarga y de la cisterna. - dejar abierta la válvula de retorno de fase de gas (VA-1). - controlar la subida de presión de la cisterna. - cuando la presión de la cisterna alcance aproximadamente 6 bar y previa autorización del responsable de la planta, se iniciará la descarga abriendo lentamente la válvula de entrada líquido (VA-20) a depósito situada en la estación de descarga. La entrada de líquido al depósito se efectuará por la válvula de duchas o válvula de llenado de fase gas (W2), ya que ésta se abrió al igualar la presión del depósito a la cisterna. - Comprobar, antes de abrir totalmente la válvula, que el enfriamiento de las mangueras y tuberías de descarga es correcto y que no se producen fugas. Este proceso dura aproximadamente 30 minutos. 37 En caso de que la presión de la cisterna supere los 6,5 bar (máxima presión de trabajo) se cerrará inmediatamente la válvula de la fase gaseosa del presurizador de cisterna y se avisará al responsable de la planta. También se deberá controlar la presión en el caso de que ésta bajara demasiado, ya que se debe mantener la presión mínima de consumo de la planta, definida por el operador de planta, abriendo la válvula de llenado de la fase líquida (W1) y cerrando la de llenado de fase gas (W2). La válvula de aislamiento del depósito (W3) siempre estará abierta y con la válvula del PPR del depósito (V1) cerrada para que no se proceda a la descarga del depósito. Durante la descarga se mantendrá una diferencia superior a 1,5 bar entre depósito y cisterna, si esta diferencia disminuye se deberá disminuir el grado de apertura de la válvula de llenado de GNL (válvula manual de la cisterna o la de la zona de descarga) al depósito, recuperando así la diferencia de presión. Durante el proceso el conductor permanecerá en las proximidades del camión, fuera de la cabina, dispuesto a intervenir por si fuera necesario cerrar las válvulas de la cisterna y retirar su vehículo, sin alejarse en ningún momento de la cisterna. Durante la descarga, el responsable de la misma vigilará las posibles tensiones de las conexiones al ir elevándose la cisterna. Si durante la operación de trasiego se observa el menor indicio de fuga en alguna de las partes de la instalación de trasvase, inmediatamente se detendrá la operación y no se reanudará hasta haber eliminado totalmente la anomalía. La misma disposición se adoptará cuando se observe cualquier otra anomalía en la planta. 7.1.4. Finalización de la descarga de GNL Se dará por finalizada la operación de descarga de la cisterna de GNL cuando la presión del depósito suba 0,1 ó 0,2 bar en un intervalo pequeño de tiempo. Entonces se igualará la presión de la cisterna y la del depósito mediante la apertura de la válvula de llenado de la fase líquida (W1) del depósito y el cerrado de la de duchas o de 38 llenado de la fase gas (W2), consiguiendo que el gas de la cisterna pase al depósito y se licue al entrar en la fase líquida. Cuando se obtiene una diferencia de 0,2 a 0,3 bar entre la cisterna y el depósito, se da por finalizada la fase de igualar presiones al final de la descarga. 7.1.5. La finalidad de los aparatos que intervienen en la descarga 7.1.5.1. Las válvulas - Válvula de llenado de fase gas (W2): el llenado del GNL se realiza por esta válvula para mantener la diferencia de presiones entre el depósito y la cisterna. El líquido entra por la parte superior del depósito a una temperatura de –160 ºC y en su descenso arrastra las partículas gaseosas que están a una temperatura superior a la temperatura crítica, y así se consigue disminuir la presión del depósito. - Válvula de llenado de fase líquida (W1): debido a que la presión del depósito puede disminuir y ser inferior a la presión de trabajo de la instalación, durante la descarga existe en algún momento en que se procede a realizar el llenado por esta válvula para así aumentar la presión del depósito hasta el punto en que no exceda la diferencia de 1,5 bar entre la cisterna y el tanque. La válvula de aislamiento (W3) siempre estará abierta y con la válvula del PPR del depósito (V1) siempre estará cerrada cuando se proceda a realizar este proceso. - Válvulas auxiliares (VA-1, VA-2 y VA-20): son válvulas que facilitan el trasiego del GNL desde la cisterna al depósito. Mediante su manipulación correcta, tal y como conoce el conductor de la cisterna ya que está instruido por ENAGAS para la manipulación de estas válvulas, se consigue que la descarga se realice de forma eficaz y en el tiempo estimado. Además sirven para aislar la zona de descarga. 39 Junto a estas válvulas, están colocadas válvulas de purga, que tienen esa finalidad y además en caso de que exista una sobrepresión en la canalización, salten y desprendan el fluido . - Válvula de retención o antiretorno (VR-3): es una válvula colocada aguas abajo de la válvula VA-20, que tiene como finalidad evitar el retroceso del GNL a la cisterna a causa de que aumente la presión del tanque y sea superior a la de la cisterna. - Válvula de seguridad (S5): es una válvula que actúa automáticamente de forma que si en el circuito de carga del depósito se supera una determinada presión (5 bar aproximadamente) salta para que no se produzca ninguna incidencia en el depósito. - Válvula de despresurización (V5): en el proceso de igualación de presiones de la cisterna y del depósito se puede dar el caso de que la presión existente no sea la adecuada para dar paso a la descarga, y se tenga que purgar parte del gas al exterior para disminuir la presión interna de la canalización. 7.1.5.2. Otros dispositivos - Nivel (N): mediante los grifos de nivel inferior (ri), nivel superior (rs) y by-pass (re) se consigue medir el nivel del depósito y mediante un transmisor de nivel (TN) es posible obtener una señal analógica que indique el estado de llenado del depósito. - Válvula rebosadero (W41): cabe incluir en este apartado esta válvula debido a lo que se refiere al control del llenado del depósito. Para ello un operario de la planta deberá estar visualizando esta válvula en el proceso de carga del depósito. Esta válvula es de seguridad en lo que se refiere al llenado ya que se podría dar el caso de que existiera algún fallo en los dispositivos que miden el llenado del depósito y por ello el operario en el caso de que viera que el fluido sale por esta válvula, envía una señal al responsable de planta para que se detenga la descarga de la cisterna. 40 7.1.6. Alternativas en la descarga La instalación está diseñada de forma que exista la menor probabilidad de parar la planta por causas ajenas en la previsión de algún percance. Es por ello que se propone alternativas en el proceso de descarga tras la experiencia en el proceso. 7.1.6.1. Experiencia del conductor Tras sucesivas descargas realizadas por un mismo conductor, éste adquiere la suficiente experiencia para realizar una descarga constante y sin que tenga que realizar ninguna otra operación para aumentar o disminuir la presión del depósito. Para ello, el conductor debe regular la válvula de líquido de GNL situada en la estación de descarga (VA-20) de forma que entre el depósito y la cisterna exista una diferencia de presión de 1 bar aproximadamente. De esta forma se consigue un trasiego más lento pero dentro del margen de tiempo que requiere la descarga que es de 2 horas aproximadamente. 7.1.6.2. Presurización de la cisterna a través del otro depósito La descarga de GNL del depósito se realiza a través de la válvula de descarga de línea (W6) y la válvula de trasiego (W8) que posteriormente se comentará en el apartado de descarga del depósito. Dependiendo del depósito con el que se quisiera utilizar para cargar la cisterna, deberá estar cerrada la válvula auxiliar VA-13 cerrada y abierta la VA-11, o deberá estar cerrada la VA-13 y abierta la VA-10 y la VA-11. Entonces realizando el proceso de descarga de un depósito (ver el apartado de su funcionamiento) se consigue hacer circular el fluido hacia el PPR de descarga y a través de la válvula VA-4 abierta, se pasa GNL al regasificador y de esta forma se aprovecha el GNL de un depósito para presurizar la cisterna. 41 7.2. DESCARGA DEL GNL DEL DEPÓSITO 7.2.1. Estado de la instalación - El depósito tras su llenado, estará al 95 % con GNL. - La presión en el depósito será entre 4 y 4,5 bar admitiéndose hasta un máximo de 5 bar. - La temperatura del GNL será de –162 ºC. 7.2.2. Proceso en el depósito El depósito es autónomo, no precisa de aporte externo de energía y su funcionamiento es manual. La salida del líquido del tanque provoca una disminución del nivel del mismo y aumenta el recinto ocupado por la fase de gas en la parte superior. Al estar el tanque térmicamente aislado no existe vaporización de líquido a gas, por lo que la presión de la fase gas disminuye al aumentar el recinto que ocupa. Para mantener la presión se instala el regulador (Rp), el cual abre al disminuir la presión en la fase gas y deja pasar gas al depósito y así se restituye la presión en la fase gas. Con la válvula W1 cerrada, se deja pasar GNL por W3 y con la válvula del PPR (V1) abierta el fluido pasa por el regasificador a una temperatura de –162 ºC y sale de éste a través del regulador (Rp) el cual permite el paso del gas al tanque por la válvula de aislamiento (W9). En las primeras regasificaciones el gas entra más caliente al tanque (sobre –40 ºC) y a medida que van pasando las horas, el gas que entra al tanque es más frío (sobre –70 ºC) y sin llegar a la temperatura crítica (-82 ºC) debido a que se forman placas de hielo en las primeras zonas de contacto del GNL con el regasificador. El rendimiento del intercambiador vendrá dado por el intercambio de calor de las aletas, por el grado de humedad en el ambiente y por la velocidad del viento. Es por ello que tendrá mayor 48 es de rearme manual. Esta seguridad, obligatoria según MIE-AP-15, tiene la función de proteger la zona construida en acero al carbono y red de salida de cualquier temperatura criogénica que pudiese alcanzar la zona de salida de la planta por rotura de la tubería de salida y consiguientemente elevado caudal de gas, o por un mal funcionamiento del sistema de calentamiento de la regasificación. La ERM comprende dos partes, la primera la de regulación y la segunda la de medida. Las dos partes están diseñadas por duplicado según la MIE-R7.2 para que si existiera algún percance se pudiera utilizar la duplicada. 7.5.1. Estación de regulación Está constituida por dos válvulas una de corte de entrada y otra de salida para aislar la zona en caso de mantenimiento. El gas entra a una presión de 4 bar y pasa por un filtro que intercepta las impurezas que puedan dañar a los dispositivos de regulación. A continuación atraviesa el conjunto de regulación constituido por el regulador de presión y por la válvula de interceptación (VIS) por máxima y mínima presión. El regulador hace disminuir la presión de 4 bar a 2,5 bar. En caso de fallo existe a continuación una válvula de escape (VES) que salta automáticamente. 7.5.2. Estación de medida Está constituida por dos válvulas una de corte de entrada y otra de salida para aislar la zona en caso de mantenimiento. La medición se realiza mediante un contador PTZ. A través de dos transmisores, uno de presión y otro de temperatura el contador recibe valores de presión y temperatura y mediante corrección del factor Z (programado en el aparato) para los gases reales, el contador calcula el caudal de paso a través de él. Previo a este existe un registrador que anota los valores de presión y temperatura del gas cada cierto tiempo.