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Introducción

El gas natural licuado (GNL) es un componente esencial de la infraestructura energética mundial y se almacena a temperaturas criogénicas para facilitar su transporte y almacenamiento eficientes. El diseño de los tanques de GNL y la selección de materiales son fundamentales para garantizar su seguridad, durabilidad y rendimiento. Además de explorar el diseño y los materiales de los tanques, es esencial comprender las diversas aplicaciones de los tanques de GNL para apreciar plenamente su papel en el sector energético.

Comprensión del diseño de tanques de GNL

Los tanques de GNL están diseñados para contener gas natural en forma líquida a temperaturas de alrededor de -162 °C (-260 °F). Deben soportar frío extremo, variaciones de presión y posibles tensiones térmicas. A continuación, se presenta una descripción detallada de los principales tipos de tanques y consideraciones de diseño críticas:
Tipos de tanque:
Tanques de contención simple: Estos tanques cuentan con una sola capa de acero con una estructura exterior de hormigón. Debido a que tienen márgenes de seguridad más bajos, se suelen utilizar para capacidades de almacenamiento más pequeñas y son menos comunes para aplicaciones a gran escala.
Tanques de doble contención: Estos tanques cuentan con un tanque interno de acero y una capa de contención externa de hormigón o acero. Ofrecen seguridad adicional al controlar posibles fugas y brindar una capa adicional de protección.
Tanques de contención total: Estos tanques, que cuentan con un contenedor interno de GNL y un sistema de contención secundario, están diseñados para manejar cualquier posible fuga, lo que los convierte en el estándar para el almacenamiento de GNL a gran escala.
Consideraciones de diseño:
Aislamiento térmico: Los materiales de aislamiento avanzados, como la perlita, el vacío o la espuma de poliuretano, evitan la entrada de calor y mantienen el GNL a temperaturas criogénicas.
Sistemas de control de presión: Las válvulas de alivio y los sistemas de monitoreo son esenciales para gestionar las presiones internas y garantizar un funcionamiento seguro.
Integridad sísmica y estructural: Los tanques deben soportar actividad sísmica y otras tensiones estructurales, por lo que a menudo incorporan hormigón armado y análisis estructurales detallados.

Selección de materiales para tanques de GNL

La elección de los materiales adecuados es fundamental para el rendimiento y la longevidad de los tanques de GNL. A continuación, se muestran los materiales más utilizados:
Materiales del tanque interior:
Acero al níquel 9% (ASTM A553): Ideal para la placa inferior interna y la carcasa interna o placas de pared, este material proporciona alta tenacidad y resistencia a la fractura frágil a temperaturas criogénicas.
Acero al carbono de baja temperatura: A veces se utiliza con acero al níquel 9% para componentes donde las propiedades criogénicas extremas no son tan críticas.
Materiales del tanque exterior:
Concreto: Se utiliza para la capa de contención exterior en tanques de contención doble y completa, proporcionando soporte estructural robusto y aislamiento térmico adicional.
Acero: A veces se utiliza en el tanque exterior para áreas de alto estrés, a menudo recubierto o tratado para resistir la corrosión.
Materiales del techo del tanque:
ASTM A516 Grado 70: Este acero al carbono es adecuado para la placa del techo del tanque, ofreciendo resistencia y tenacidad a temperaturas más bajas.
Materiales de aislamiento:
Perlita: Eficaz para aislar contra temperaturas criogénicas.
Fibra de vidrio y aerogel: Materiales avanzados que ofrecen un excelente aislamiento térmico pero a costos más elevados.

Aplicaciones de los tanques de GNL

Los tanques de GNL desempeñan un papel fundamental en diversas aplicaciones del sector energético. A continuación, se detalla cómo se utilizan:
Terminales de importación y exportación de GNL:
Terminales de importación: Los tanques de GNL en las terminales de importación reciben GNL de los barcos y lo almacenan antes de regasificarlo y distribuirlo a la red de gas local.
Terminales de Exportación: Los tanques de GNL almacenan gas natural licuado en terminales de exportación antes de cargarlo en barcos para su transporte internacional.
Almacenamiento y distribución de GNL:
Empresas de servicios públicos: Las empresas de servicios públicos almacenan y distribuyen gas natural para uso residencial y comercial en tanques de GNL, lo que garantiza un suministro constante incluso durante los períodos de máxima demanda.
Aplicaciones industriales: Las industrias utilizan tanques de GNL para almacenar y suministrar gas natural para procesos que requieren una fuente de combustible constante y confiable.
GNL como combustible:
Transporte marítimo: Los tanques de GNL se utilizan en barcos diseñados para funcionar con GNL, lo que reduce las emisiones en comparación con los combustibles marinos tradicionales.
Vehículos pesados: Los tanques de GNL se utilizan en camiones y autobuses que funcionan con gas natural licuado, ofreciendo una alternativa más limpia al combustible diésel.
Respaldo de emergencia y reducción de picos de demanda:
Energía de respaldo: Los tanques de GNL brindan soluciones de energía de respaldo para áreas con suministro eléctrico poco confiable, garantizando que el gas natural esté disponible para la generación de energía durante los cortes.
Afeitado de picos: El almacenamiento de GNL ayuda a gestionar la demanda máxima almacenando el exceso de gas durante los períodos de baja demanda y liberándolo durante los períodos de alta demanda.
Instalaciones de producción de GNL:
Plantas de licuefacción: Los tanques de GNL almacenan el producto licuado en instalaciones de producción, donde el gas natural se enfría y se condensa en forma líquida para un almacenamiento y transporte eficientes.

Consideraciones de diseño y seguridad

Para garantizar la seguridad y eficiencia de los tanques de GNL, considere lo siguiente:
Manejo del estrés térmico: Un aislamiento adecuado y juntas de expansión son necesarios para controlar las tensiones térmicas causadas por variaciones extremas de temperatura.
Características de seguridad: Para abordar los posibles riesgos asociados con el almacenamiento de GNL, incorporar sistemas de detección de fugas, protección contra incendios y sistemas de apagado de emergencia.
Cumplimiento normativo: Cumplir con los estándares y regulaciones de la industria de organizaciones como el Instituto Americano del Petróleo (API), la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) y la Organización Internacional de Normalización (ISO).

Conclusión

El diseño y la selección de materiales de los tanques de GNL son fundamentales para garantizar su funcionamiento seguro y eficiente. Los ingenieros pueden crear tanques que funcionen de manera confiable en condiciones extremas al seleccionar materiales apropiados como acero al níquel 9% para componentes criogénicos y ASTM A516 Grado 70 para el techo. Comprender las diversas aplicaciones de los tanques de GNL, desde terminales de importación y exportación hasta usos industriales y respaldo de emergencia, resalta su papel crucial en la infraestructura energética global. Un diseño cuidadoso, la selección de materiales y el cumplimiento de las normas de seguridad respaldarán el éxito y la seguridad continuos del almacenamiento y la utilización de GNL. Para obtener especificaciones precisas y precios actuales, consulte con [email protected] Siempre es recomendable satisfacer necesidades específicas del proyecto.