domingo, 3 de diciembre de 2017

Ingeniería y construcción naval: La importancia de su evolución y adaptabilidad

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Dónde estaríamos sin barcos, ¿te lo has preguntado alguna vez? Durante milenios, este medio de transporte ha sido una piedra angular de la civilización humana. Ya sea buscando nuevas fuentes de alimentos, forjando nuevas rutas comerciales o descubriendo nuevos mundos, hemos dependido de las industrias de ingeniería y construcción naval para avanzar en nuestras sociedades. Y respondieron debidamente adaptándose a las demandas cambiantes del ser humano.

Hoy nuestras necesidades son diferentes, pero nuestra dependencia del sector naval es la misma. Los desafíos a los que nos enfrentamos ahora no son el descubrimiento de zonas inexploradas o nuevas rutas comerciales. Son los de infraestructura y cómo nuestra sociedad produce y usa energía.

Una vez más, se pide a las industrias de la construcción e ingeniería naval que innoven y se transformen para servir a los nuevos propósitos. Al hacerlo, hay nuevos desafíos técnicos que superar y aquellos que no se adapten se quedarán atrás: es imposible remar contra las mareas del cambio.

Plano de un barco

Los combustibles fósiles se desvanecen

Durante los últimos 50 años aproximadamente, los mayores desafíos de la ingeniería naval han venido del sector del petróleo y gas. La construcción y operación de plataformas offshore, el envío de volúmenes cada vez mayores de crudo en todo el mundo y el tendido de tuberías y cables umbilicales que lo conectan todo, en conjunto, han impulsado la innovación en gran escala.

Sin embargo, la industria del petróleo y el gas es un sector maduro que posiblemente haya alcanzado su punto máximo. Las presiones del cambio climático, un bajo precio del petróleo y la disminución de las reservas fácilmente recuperables han puesto un leve freno en la industria.

Eso no quiere decir que el sector esté en declive terminal, o que no haya desafíos de ingeniería naval pendientes de superar. Por el contrario, el crecimiento del mercado de buques flotantes de producción, almacenamiento y descarga (FPSO) requiere varios avances en cableado, anclaje y posicionamiento dinámico. Del mismo modo, el impulso para hacer que los yacimientos en aguas profundas sean técnicamente viables y los campos marginales económicamente factibles requiere un flujo constante de innovación.

FPSP - Buque de la industria del petróleo y gas

Incluso en los lugares donde la industria es decreciente, todavía hay desafíos en ingeniería naval: nadie puede dejar de sentirse impresionado cuando el buque grúa Pioneering Spirit levantó la plataforma Brent Delta de 24.000 toneladas, estableciendo en este proceso el récord mundial de elevación. Eso sí, este registro probablemente no durará mucho tiempo.

Así que la innovación continúa en la industria, pero el sector del petróleo y el gas ya no disfruta de la hegemonía como el único motor del progreso de la ingeniería naval, del mismo modo que ya no tiene el monopolio de los suministros de energía. La próxima generación de barcos y proyectos de construcción naval servirán a un nuevo sector.

Vientos de cambio

¿Qué depara el futuro? Dos grandes proyectos en el horizonte pueden darnos una buena perspectiva. Para empezar, fijémonos en el parque eólico Hornsea One, que comenzará a construirse en alta mar en 2018. Cuando se complete, un total de 174 turbinas eólicas de 7 MW abarcarán un área cinco veces mayor que la ciudad inglesa de Hull, ubicada a 120 km de la costa de Yorkshire. Esto, a su vez, pronto quedará eclipsado por el proyecto de Dogger Bank de cuatro secciones, que podría terminar con una capacidad total de 4.800 MW. O, más adelante, consideremos el interconector IceLink planificado: 1.000 km de cable submarino de corriente continua de alta tensión (HVDC) de 800-1. 200 MW que se extiende desde Escocia hasta Islandia.

La lección de estos proyectos es que los mayores desafíos de ingeniería offshore en el futuro cercano probablemente provengan del sector de las renovables y los interconectores. Abrumadoramente, esto significa un cambio de los buques construidos para tender tuberías rígidas y cables umbilicales que sirven a la industria del petróleo y el gas, a aquellos capaces de instalar cientos o miles de kilómetros de cables de alta tensión.

A primera vista, es un cambio sutil. Los principios son similares. Estas embarcaciones requerirán enormes carruseles para enrollar el cable (como lo han hecho para las tuberías), y sistemas de tensores avanzados para mantener estos estables a medida que se instalan en el lecho marino.

Buque con carrusel de cableado

Sin embargo, la escala es muy diferente. El cableado es significativamente más pesado que las tuberías, ya que estas últimas son huecas al contrario que los cables donde carecen de espacios vacíos. Esto crea una serie de desafíos de ingeniería. En primer lugar, los carruseles deben actualizarse. Concretamente, un carrusel típico para operaciones en el sector del petróleo y el gas podría tener una capacidad en términos de tonelaje de cientos o algunos miles. Ahora ya no nos sorprende ver carruseles para cableado de más de 7.000 toneladas.

Pero no es solo cuestión de llevar más peso en un barco. Al tender los cables o tuberías, es esencial mantenerlos estables: desenrollar demasiado rápido podría someterlos a un exceso de tensión, demasiado lento podría generar deformación. Esto sería lo suficientemente simple si estuviéramos hablando de un entorno marino tranquilo, pero en entornos oceánicos extremos esto es una hazaña de la ingeniería real.

Para colocar el cable de forma segura a un ritmo constante, los sistemas de posicionamiento dinámico deben mantener el barco en su lugar, y el equipo de cableado debe ser capaz de manejar el cabeceo y el movimiento del mar. Esto también se aplicaba a las tuberías, pero se vuelve mucho más difícil con un cableado más pesado y frecuentemente inflexible.

Buque de instalación de cables submarinos

Sin embargo, el mayor desafío quizás sea que, mientras que los productos flexibles de petróleo y gas son bastante uniformes, el tendido de cables requiere de un diseño mucho más personalizado. Un carrusel más pesado limita las opciones de su posición en el barco, lo que genera un efecto secundario para instalarlo también en el equipo circundante.

Como tal, toda la distribución de la cubierta del barco se reduce a las características específicas del cable. Esto está impulsando soluciones en buques mucho más adaptadas para cada usuario final. Además, en todo este proceso hay casi cero margen de error. Imagina que el carrusel falla a la mitad de una instalación. No puede moverse hacia adelante o hacia atrás, o dañará el cable. Debe mantener su posición hasta que el equipamiento es fijado.

Si aparece una tormenta, el barco podría verse obligado a cortar el cable por la seguridad del propio buque y el de la tripulación, volviendo a repararlo más tarde. Si eso fuera un cable de exportación a un parque eólico a decenas de kilómetros de distancia, el coste podría acercarse fácilmente a los 50 millones de euros. Por esa razón, cada componente debe estar sujeto a procesos de garantía de calidad increíblemente estrictos a lo largo de la cadena de suministro; cualquier otra incidencia puede provocar una catástrofe.

Cables para usos marinos

Más en el horizonte

Estos desafíos solo van a aumentar con el transcurso del tiempo. En diez años, los carruseles de 7.000 toneladas que hoy los definimos como gigantescos parecerán banales. Y es porque los parques eólicos están evolucionando. Pongamos un ejemplo comparando dos proyectos de Yorkshire: el parque eólico existente Westermost Rough, y el antes mencionado Hornsea One.

Westermost, en operación desde mayo de 2015, se encuentra a 8 km de la costa, cubre 35 km² y la constituye 35 turbinas de 6 MW. Si lo comparamos con las características del Hornsea One: a 120 km de la costa, cubre 407 km² y la constituye 174 turbinas de 7 MW. Eso se traduce en una gran cantidad de cableado adicional: a medida que los parques eólicos crecen en el área, es necesario que haya más cableado entre las turbinas eólicas. Conforme se desarrollan más lejos de la costa, los cables deben ser de mayor y mayor voltaje para exportar energía a tierra. Y, a medida que las turbinas se vuelven más potentes y aumenta la capacidad total de exportación, los cables se vuelven más gruesos y pesados nuevamente. De hecho, Hornsea One incluirá 900 km de cable de CA de alto voltaje, lo suficiente para convertirlo en el sistema de cableado eólico marino más largo del mundo.

Tengamos en cuenta también que Westermost Rough ha estado en funcionamiento desde 2015 y Hornsea One debe comenzar su construcción el próximo año. Esa es por tanto equiparativamente una tasa de cambio abrumadora y, cuando se considera lo que está sucediendo en el mundo de la interconexión también, no pasará mucho tiempo antes de que la industria vea su primer carrusel de cinco cifras de tonelaje.

Esto creará desafíos reales para las industrias de ingeniería y construcción naval. A medida que aumenten los tonelajes habrá menos buques existentes viables para la conversión, por lo que los constructores navales podrán esperar pedidos de buques nuevos más grandes diseñados para una estabilidad máxima en mares agitados. Los ingenieros navales, por su parte, estarán centrados especialmente en el diseño de carruseles, tensores y equipos relacionados cada vez más avanzados para manejar los requisitos de cableado que serán más extenuantes, sin olvidar el equipamiento terrestre necesario para cargar el buque en primer lugar.

A medida que la sociedad cambia la forma en que aborda la energía, las industrias de ingeniería y construcción naval cambiarán con ella, adaptándose para servir a nuevos sectores y enfrentar nuevos desafíos. Después de todo, es lo que siempre han hecho, es imposible remar contra las mareas del cambio.

El futuro de la ingeniería naval

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