Golpe De Ariete en el Sistema de TuberÝas Buque / Tierra

Golpe De Ariete en el Sistema de TuberÝas Buque / Tierra

TERMINALES MARÍTIMA PATAGONICAS S.A.
GOLPE DE ARIETE EN EL SISTEMA DE TUBERÍAS BUQUE / TIERRA
BUQUE TANQUE: _________________________________
FECHA:___________________________________________
ADVERTENCIA
Bajo ninguna circunstancia desde el Buque se rellenarán tanques o cerrarán válvulas antes de
que las bombas hayan sido detenidas y esto fuera confirmado por el Capitán Operativo.
Las operaciones de "cambio de tanques" serán supervisadas por un oficial responsable que
deberá asegurarse que no se produzcan repentinas restricciones a la transferencia del crudo.
El permanente contacto con la Playa de Tanques durante tales operaciones, por intermedio del
Capitán Operativo, es esencial.
En la Terminal se realiza la continua grabación de la presión de la línea y haremos
responsable al Buque Tanque por cualquier daño en nuestras tuberías, mangueras u otros
equipos causados por una descuidada o equivocada manipulación de las válvulas del buque.
Recomendamos que todos los oficiales lean y entiendan esta nota de advertencia
correspondiente al "Golpe de Ariete" antes de iniciar el cargamento.
INTRODUCCIÓN
El problema de Golpe de Ariete es particularmente crítico en las monoboyas de exportación
de petróleo, por eso solicitamos leer nuestra "ADVERTENCIA" antes de comenzar la carga y
asegurar que todos los miembros de la tripulación se preocupen por esta y la comprendan.
No creemos que en algún Buque se cierren deliberadamente todas las válvulas de los tanques
durante la carga, pero nos consta que los golpes de ariete que causan roturas de mangueras y
contaminación ocurren, y en muchos casos son debidos a la mala interpretación del problema
y su prevención. Intuimos que ninguno de los involucrados con la operación en nuestra
Terminal consideraría en detener repentinamente el cargamento cuando el caudal es de 2700
m3/h., pero por ejemplo, no siempre se aprecia que si el buque se encuentra cargando en
forma normal a 5.500 m3/h con solamente dos tanques abiertos, y la válvula de uno de estos
se cierra, inevitablemente habrá una disminución repentina del régimen de carga, y una
reducción aproximada del caudal de 5.500 a 3000 m3/h que puedecausar el mismo efecto que
la detención total de un caudal de 2700 m3/h.
Tal como se desarrolla el Golpe de Ariete, intentamos ofrecerles la explicación de las causas
que lo ocasionan y como evitarlo, y le solicitamos asumir su parte en las operación de una
manera segura y expeditivo. Por nuestra parte, hemos instruido a nuestro Capitán Operativo
para mantener permanente contacto con Uds. en la planificación y ejecución de la carga del
buque.
COMO SE DESARROLLA UN GOLPE DE ARIETE
Los golpes de ariete se producen ante cualquier cambio repentino en el régimen del
movimiento de un líquido en una tubería. En las tuberías de carga un cambio brusco puede ser
causado por la falta de cuidado o coordinación en el cierre de la válvula de un tanque. El
incremento de presión causado por el cambio en el régimen del fluido viaja a través del
sistema de tuberías como una onda de presión a una velocidad aproximada de 1,3 Km./h y se
suma a la máxima presión existente en la línea.
La tradicional precaución para evitar el Golpe de Ariete cuando se desea reducir o detener la
carga es cerrar las válvulas lentamente, lo que es muy difícil de lograr en aquellas válvulas
que no son manuales.
Se puede demostrar, para tuberías largas, que el incremento inicial de la presión depende
fundamentalmente de la cantidad en que el régimen de carga fue reducido y no
particularmente del tiempo de cierre de la válvula.
Es importante apreciar que si la disminución del régimen carga es repentino, algún
incremento en la presión ocurrirá aunque la reducción haya sido solamente parcial o
temporaria. Por ejemplo, si solo se esta cargando con dos tanques y la válvula de uno de ellos
es cerrada, inevitablemente habrá una disminución repentina del régimen de carga, y una
reducción del caudal de 5.500 a 3000 m3/h que puede causar el mismo efecto que la
detención total de un caudal de 2700 m3/h. En consecuencia, cuando se realiza la carga con
solamente uno o dos tranques abiertos, no es buena práctica, pretendettransferir" la
circulación de un tanque a otro ya que durante el cambio habrá una leve restricción al
movimiento del fluido y se generará un Golpe de Ariete. Tales efectos pueden fácilmente
ocurrir durante las maniobras de "relleno", si durante el cambio de tanques la válvula de aquel
tanque que se esta llenando es cerrada en mayor proporción que aquella que se esta abriendo
en el tanque que se esta habilitando. La correcta coordinación de las válvulas es
extremamente difícil y nosotros hemos experimentado varios Golpes de Ariete generados por
buques que poseen control a distancia de válvulas desde el cuarto de cargamento, lo que
parecería que el equipo en si mismo no es la respuesta al problema ya que ningún sistema de
control es mejor que su operador. En consecuencia siempre es mejor errar del lado de la
seguridad aún cuando esto represente la extensión del tiempo del cargamento al momento de
realizar el cambio de tanques.
Finalmente, trataremos de corregir lo que es un común error respecto a la medición de
presiones en el manifold del barco, muchos creen que cuando el manómetro indica presión
itcero" no se esta ejerciendo presión desde la Playa de Tanques. Esto nes así, presión "cero"
solo significa que en ese momento no hay restricción al ingreso del crudo a sistema de
tuberías del buque. Es obvio que la operación ideal de carga para cualquier buque sería
registrar un bajo nivel de presión y sin picos durante la misma. La presión registrada
normalmente es función de las dimensiones de las tuberías de los buques y los regímenes de
carga.
Sintetizando, podemos afirmar que los golpes de ariete serán evitados si las siguientes reglas
son observadas.
1) El régimen normal de carga y el del relleno de tanques debe ser acordado entre el Buque y
la Terminal. Se debe establecer"el pedido del buque a la Terminal para reducción del
caudal" y la Terminal debe cumplirlo.
2) Una vez iniciada la carga solo las válvulas de los tanques podrán operarse, las válvulas de
las líneas de distribución, inclusive las del manifold, válvulas maestras, válvulas
interceptaras, etc. deben permanecer completamente abiertas y no podrán ser usadas para
controlar directamente el caudal o el régimen de carga.
3) Excepto cuando la carga se realiza a muy bajo caudal (por ejemplo durante el "relleno de
tanques") las operaciones tendrán que planearse de forma que no se realice una repentina
restricción en el numero de válvulas que se encuentran totalmente abiertas. Durante la
carga normal por lo menos deberán haber dos tanques habilitados con sus válvulas
totalmente abiertas.
4) Cuando se realiza una operación de carga a régimen normal, y se requiere el relleno de
algún tanque a nivel de sondeo final, es usual maniobrar la válvula de ese tanque varias
veces ocasionando una temporaria restricción al paso del petróleo. Debido a que esto
puede generar un Golpe de Ariete, esta forma de relleno no podrá ser aplicada si al menos
no hay dos tanques previamente habilitados con sus válvulas totalmente abiertas.
Será de nuestro agrado asistir cualquier requerimiento adicional del buque sobre este tema y
destacamos que nos adherimos a aquella información que se encuentra en el capitulo 20 del
I.S.G.O.0.T.T (International Safety Guide For Oil Tankers and Terminals.
CAPITAN: _______________________________
FECHA: _________________________________
HORA: __________________________________
TERMINALES MARÍTIMA PATAGONICAS S.A.
SURGE PRESSURE IN SHIP/SHORE PIPELINE SYSTEMS
LIFTING VESSEL: _____________________
DATE: _______________________________
WARNING
Under No Circumstances should ship's topping-off tanks and/or manifold valves be closed
before shore pumps have been stopped and this conrirmed to the ofricer in-charge by the
Berthing Master.
Tank changeover operations must be closely supervisad by a responsable ofricer who must
ensure that no sudden restrictions occur to the oil flow. Close liaison with the Shore Terminal
during such operations via the Berthing Master is likewise essential.
The Terminal continuosly records the line pressure is kept ashore and We hold your vessel
fully responsable for any damage to our lines, hoses and other equipment caused by poor or
wrong manipulations of ship's valves.
We strongly recommend that all officers should read, and understand our introduction and
text concerning Surge Pressure prior to commencing Cargo loading duties.
INTRODUCTION
The problem of surge pressure is particularly acute at the Oil Crude Expor Terminals and we
ask you to read our WARNING before loading commences, and ensure that all members of
your crew concerned with the loading operation are conversant with its contents. Whilst we
do not believe that any vessel would deliberately close all tank valves against tile incoming
flow of oil, otir expericilce sliows that surge pressures which cause burst hoses and oil
pollution can and do occur and in many cases are brought about by lack of understanding of
the problem and its prevention. We feel sure that neither you nor any of your officers
concerned with the loading operation at our Offshore Terminals would consider "slititting
down" against an incoming flow of 2.700 m3/h, but it is not always appreciated for example,
as pointed out in the main text, that if only two cargo tanks are being loaded and the valve to
one is closed, there will inevitably be a sudden decrease in the loading rate, and a reduction in
flow from 6,000 to 3,500 m3/h can cause the same effects as a total stoppage of 2,700 m3/h.
On how surge pressure is developed, we have tried to bring about a better understanding of
the calises of and how to avold pressure stirges, and we ask you to play yotir part in the
loading of your vessel in a safe and expeditious manner. For our part, we have instructed our
Berthing/Loading Master to liaise closely with you in planning and execution of the loading
of your vessel.
HOW SURGE PRESSURE IS DEVELOPED
Surge pressures are created whenever there is a sudden change in the flow rate of liquid in a
pipeline. In cargo pipeline systems a sudden change can be caused during loading by the
inadvertentor unco-ordinated closing of a cargo tank valve. The presure rise caused by such a
change in flow rate travels up or down the pipeline system as a shock wave at about lkm/sec.
and is super imposed on any existing pressure head in the pipeline. This combined pressure
can weaken the pipeline system, and if ¡t exceeds the yield pressure of the weakest section of
the system, usually the ship/shore connection, a rupture and oil pollution will result.
The tradicional precaution against surge pressure damage is to close valves slowly when
reducing or stopping the flow of cargo. With valves which are not operated manually this is
very difficult. lt can be shown, that for long pipelines the magnitude of the initral pressure rise
is largely dependent on the amount by which the loading rate is reduced by valve closure, and
not particularly by the valve closing time.
It is important to appreciate that if the decrease in loading rate is sudden, some rise in
pressure due to surge will occur even if the reduction in flow rate is only partial or temporary.
For example, if only two cargo tanks are being loaded and the valve to one is closed, there
will inevitably be a sudden decrease in loading rate, a reduction in flow rate from 6,000 to
3,500 m3/h is the same as a total stoppage of 2,700 m3/h. It therefore follows that it is not
good practice to load during the bulk loading rate only one or two tanks at a time and
endeavour to "switch" flow from one tank to another, for if during the change-over even a
momentary restriction to the flow occurs a pressure surge will be created. Such instances can
easily occur during topping-off, if during the change-over, the valve on the full tank is shut
down to a greater extent than the valve on the next tank has been opened. the correct coordination of the valves is extremely difficult, and as we have experienced a number of
pressure surges generated by vessels fitted with remote controlled valves operated from a
central cargo control room, it would appear to us that this equipment is in itself not the answer
to the problem for as you will appreciate, no control system is any better than its operator.
Consequently, it is always better to err on the side of safety even though this may result in
some cargo running out of the full tank during the process of changing tanks.
The reduction in loading rate resulting when only one tank valve of several is closed is
difficult to calculate, but provided the valves of at least two cargo tanks are kept fully open
at all times, the operation of other cargo valves will not cause a significant pressure rise in
the Ship/Shore connection.
Finally, we would like to correct what is a common mistake in respect of the pressure guages
fitted at your ships manifold, i.e. many believe that when this guage is reading zero - no
pressure is being generated by the shore installation. This of course is not so, zero pressure on
the guage only means that at that time there was no restriction to the flow of oil by the Ship's
Pipeline System. Quite obviously the ideal loading operation for any vessel to achieve would
be recorded as a smooth steady pressure free from all peaks throughout the entire loading.
The actual pressure normally recorded is of course a function of ships pipeline sizes and
loading rate.
Summarising we can say that, if the following rules are closely observed, pressure surges will
be avoided.
1.
Both bulk loading and "topping off " rates must be agreed between ship and shore. The
notice required from the ship by the shore for reducing the loading rates must be
established and adhered to.
2.
Once loading has commenced only cargo tank valves should be operated; cargo line
valves in use, inciuding manifold, master, cross-over valves, etc. must be kept fully
open, and not used to direct flow or control flow rates.
3.
Except when loading at greatly reduced rates, i.e. "topping off", operations should be
planned so that any sudden reduction in the number of fully open cargo tank valves is
avoided. During bulk loading there should always be at least two cargo tank valves
which are fully open,
4.
When loading at bulk rates, filling tanks to finishing Ullages usually requires the tank
valve to be continuously throttled during the final stages. Unless at least two other tank
valves are fully open at this time, this action can cause a temporary restriction in flow.
Since this could result in a pressure surge, this method of toppin-,-off should not be
attempted if the required number of open tank valves is not available.
We shall be pleased to assist any vessel requiring further advice on this subject and we would
add that further information on this subject can currently be found in chapter 20 of the
International Safety Guide For Oil Tankers and Terminal (I.S.G.0.T.T.).