Cómo Evitar Problemas en la Construcción de Sistemas de Fluidos en Buques FPSO

Afrontar la Complejidad de la Construcción de Plataformas Flotantes de Producción, Almacenamiento y Descarga (FPSO)

Tommy Jamail, Director Regional de Construcción, Asia-Pacífico
Barry Rowe-Platts, Director Técnico, Servicios de Ingeniería

A medida que los operadores del sector del petróleo y el gas han tratado de mantener la rentabilidad de las operaciones de exploración y producción en un mercado impredecible, los buques de producción, almacenamiento y descarga (FPSO por sus siglas en inglés) se han ido imponiendo cada vez más como un medio eficaz, eficiente y económico de sacar provecho de los yacimientos petrolíferos de todo el mundo. 

Aunque ofrecen la misma funcionalidad que las plataformas fijas de petróleo y gas, los buques FPSO son únicos por su capacidad de reubicarse a medida que surgen nuevas oportunidades y cambian las condiciones económicas y geopolíticas. Se espera que el despliegue de buques FPSO aumente en los próximos años: Fortune Business Insights prevé que el mercado de buques FPSO crezca más de un 14% de aquí a 2027.¹

La construcción y el mantenimiento satisfactorios de los buques FPSO exigen algunas consideraciones clave, especialmente en lo que respecta a las docenas de aplicaciones y paquetes de sistemas de fluidos de pequeño diámetro críticos que contribuyen a un funcionamiento fiable a largo plazo.

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Consideraciones sobre la Construcción y el Mantenimiento de FPSO en relación con los Sistemas de Fluidos

Los buques FPSO se enfrentan a retos comunes a otras aplicaciones de extracción de petróleo y gas en alta mar, pero también exclusivos de estos buques. Durante y antes de la construcción del buque, es importante que todos los implicados cumplan plazos de construcción ajustados para garantizar que la construcción de un buque FPSO siga siendo económicamente más rentable que la de una plataforma fija. Los retrasos en la construcción pueden dañar la reputación de una empresa de ingeniería, adquisición y construcción (EPC) o de un proveedor integrador, pero son más problemáticos para los propietarios/operadores de buques, para quienes el tiempo de inactividad es extremadamente caro. Aunque la seguridad es la principal preocupación de los armadores, también tienen que maximizar la producción, consiguiendo que los buques vuelvan al mar rápidamente.

Los retrasos relacionados con la construcción y el mantenimiento de FPSO pueden deberse a diversas razones.

Problemas globales de logística y comunicación:

La construcción de un nuevo buque FPSO o la adaptación de un casco existente con el equipamiento necesario suele implicar la coordinación de muchas entidades. Por ejemplo, aunque las FPSO se ponen en marcha en todo el mundo, la mayoría de los cascos se construyen o se suministran desde la región de Asia-Pacífico, lo que requiere una coordinación especial, el envío y la entrega en el lugar donde se construirá el FPSO o donde se integrarán y pondrán en marcha los sistemas de fluidos. Además, las aplicaciones y conjuntos modernos de petróleo y gas son cada vez más especializados. Un proyecto de gran envergadura como un FPSO puede implicar a varias EPC de distintos países en el diseño y la ingeniería de equipos para las docenas de aplicaciones críticas que se encuentran a bordo. La coordinación entre las empresas de EPC y los proveedores de paquetes desde antes de la fase de ingeniería y diseño (pre-FEED) hasta la puesta en marcha es fundamental, pero puede representar un reto importante.

• Solución: Trabajar con proveedores que no sólo tengan experiencia en el diseño de aplicaciones FPSO, sino que cuenten con presencia local y personal que entienda las culturas, idiomas y normativas locales, puede ayudar a los propietarios/operadores y EPC a superar algunas de estas complejidades. Algunos proveedores de sistemas de fluidos han dedicado equipos globales de construcción con amplia experiencia no sólo en la selección de productos y la ingeniería de sistemas de fluidos, sino también en la gestión de proyectos a gran escala y el apoyo logístico.

Retos de aprovisionamiento relacionados con la disponibilidad de productos para sistemas de fluidos:

Dado que los sistemas de fluidos en alta mar son especialmente susceptibles a la corrosión y pueden tener requisitos de presión elevados, la disponibilidad de piezas especializadas construidas con aleaciones exóticas puede ser limitada. Esto puede ser un problema durante los proyectos de construcción a gran escala, pero también durante el funcionamiento de los buques, dado lo aislados que pueden estar los campos petrolíferos, lo que dificulta la adquisición de muchas piezas de repuesto. También puede ser necesario prestar especial atención al cumplimiento de las normas del sector, por ejemplo, asegurándose de que los buques FPSO se diseñan y operan con el objetivo de lograr un impacto medioambiental neto cero.

• Solución: Los propietarios/operadores y los EPC deben comprometer a los proveedores de componentes de sistemas de fluidos en una fase temprana (antes de la fase FEED, si es posible) para encontrar las piezas adecuadas con la disponibilidad apropiada para cumplir los plazos del proyecto global. Los proveedores pueden trabajar con ellos no sólo para planificar la adquisición de productos cualificados para rendir en su entorno operativo. Algunos también pueden hacer registros de activos que reflejen cada producto de la embarcación, de modo que sea más fácil asegurarse de que se dispone de los componentes adecuados para mantener y reparar los sistemas de fluidos.

Problemas de fiabilidad de los sistemas y fallos prematuros debidos a las prácticas en los astilleros:

Ya sea durante la construcción inicial del buque o durante las actividades de mantenimiento y reparación en dique seco, las prácticas inadecuadas de instalación de sistemas de fluidos pueden causar rápidamente problemas relacionados con el mantenimiento, la seguridad y la producción durante la vida útil de un buque FPSO. El hecho de que se sigan o no unos fundamentos de diseño sólidos en relación con la selección de materiales, el trazado del tubo, el soporte y la instalación puede marcar la diferencia entre un sistema que requiera mantenimiento, reparación y sustitución constantes y otro que no. El personal sin experiencia o formación puede cometer errores de instalación, independientemente de lo bien diseñado que esté el sistema. Estos problemas pueden multiplicarse en grandes instalaciones y provocar graves problemas durante la puesta en marcha o el funcionamiento.

Durante la construcción, por ejemplo, los contratistas pueden exponer el tubo y la tubería a la contaminación por carbono, ya sea directamente a través de las virutas calientes de las operaciones de soldadura o rectificado o indirectamente a través de los residuos transportados por el aire de otros trabajos de corte o chorro de arena. A veces se utilizan lonas o mantas ignífugas para cubrir los sistemas de fluidos de acero inoxidable durante estas operaciones, pero estas cubiertas pueden derretirse, ser retiradas por otras personas que trabajen en la obra o convertirse en causa de contaminación si acumulan agua u otras partículas. Esto es problemático porque, sin métodos de protección y conservación suficientes, esta contaminación puede causar importantes problemas de corrosión cuando el acero inoxidable se expone al agresivo entorno operativo, lo que se traduce en una reducción de la vida útil, un aumento de las necesidades de mantenimiento y posibles problemas de seguridad si no se detecta.

Aunque los daños causados por la contaminación por carbono pueden no ser evidentes de inmediato, una vez expuestos al aire marino y al agua, los sistemas de fluidos se oxidarán rápidamente. Hemos visto cómo este error provocaba enormes pérdidas económicas cuando había que volver a atracar los buques tras largos viajes de ida y vuelta a los yacimientos, había que sustituir kilómetros de tubería, alojar a los trabajadores durante largos periodos de tiempo y dañar la confianza de los clientes mientras se perdían millones de dólares diarios de producción de petróleo durante meses de actividades de reparación.

• Solución: Este tipo de problemas pueden evitarse confiando en unos buenos fundamentos de diseño, productos de calidad, formación en instalación y supervisión profesional durante las fases críticas de instalación y puesta en marcha. Los especialistas en sistemas de tubo de pequeño diámetro pueden ayudar a los contratistas con escasos conocimientos de instalación de sistemas de tubo a aumentar su competencia y evitar errores. Invertir en servicios de ingeniería de sistemas de fluidos no sólo ayuda a evitar que surjan problemas una vez que el buque ha zarpado, sino que también minimiza la probabilidad de que los plazos del proyecto se vean comprometidos en el dique seco.

Los retos relacionados con los sistemas de fluidos de los buques FPSO no se limitan al diseño y la construcción del buque. Los sistemas de fluidos críticos de a bordo deben ofrecer un rendimiento seguro y fiable mientras los buques FPSO pueden estar en el mar durante más de 20 años entre sesiones de dique seco.

Retos de mantenimiento y reparación durante la explotación y navegación en alta mar:

Aunque se hacen esfuerzos para que las actividades de mantenimiento importantes se limiten al dique seco y se reduzca al mínimo el mantenimiento menor mientras tanto, a veces hay que detectar y tratar los problemas de los sistemas de fluidos durante el largo periodo de servicio. Sin embargo, dado que el espacio disponible es escaso y que la costa suele estar a un largo trayecto en helicóptero, la experiencia a bordo en el mantenimiento y la resolución de problemas de los sistemas de tubo de pequeño diámetro suele ser limitada. Cuando el buque está en tránsito, también pueden aparecer problemas que de otro modo pasarían desapercibidos. Por ejemplo, hemos visto cómo el agrietamiento por corrosión bajo tensión provocaba la rotura de los bastidores que sujetaban los equipos críticos mientras los buques FPSO navegaban, lo que provocaba una necesidad urgente de reparaciones, pero una falta de conocimientos para llevarlas a cabo eficazmente una vez que el buque estaba atracado. Estos problemas imprevistos pueden provocar un aumento inesperado de los trabajos de mantenimiento, con los consiguientes sobrecostes y retrasos.

• Solución: Los propietarios/operadores de buques FPSO deben comprender qué lagunas de conocimientos relacionados con los sistemas de tubo de pequeño diámetro existen entre las tripulaciones de alta mar y considerar incorporar especialistas para evaluar los sistemas de fluidos críticos, ya sea mientras el buque está en alta mar o durante las sesiones en dique seco. Por ejemplo, los ingenieros de campo Swagelok suelen ayudar a los equipos a detectar la causa raíz de los problemas de los sistemas de fluidos, formar a los equipos de operaciones para detectar y prevenir fugas con mayor eficacia, y ofrecer otras soluciones a los retos descubiertos. Estas soluciones pueden abarcar desde el asesoramiento sobre diseño, selección de productos e implantación hasta la construcción de paneles de sistemas de fluidos totalmente probados que sustituyan a los conjuntos dañados o mejoren la eficacia de los procesos a bordo, desde la toma de muestras representativas de fluidos hasta el funcionamiento de los equipos rotativos.

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Consideraciones sobre la Construcción de FPSO para Aplicaciones Críticas

Es importante destacar que no existe una solución única para muchas aplicaciones y paquetes críticos en un buque FPSO. Los diseñadores deben tener en cuenta una serie de necesidades diferentes, incluidos factores como:

• Características del yacimiento
• Movimiento FPSO
• Capacidad de almacenamiento y tamaño del casco
• Elección del sistema de exportación
• Trenes de producción simples o dobles
• Desmantelamiento y posible reubicación

Aunque es importante que todos los sistemas de a bordo funcionen con fiabilidad una vez que la FPSO está en el mar, hay algunas aplicaciones muy críticas a las que los propietarios/operadores deben prestar especial atención:

Instrumentación Analítica y de Proceso. El diseño del sistema puede plantear retos importantes al inicio del proyecto. No siempre se dispone de la experiencia adecuada para tomar decisiones sobre productos, materiales y diseño que den lugar a sistemas analíticos eficientes y eficaces. Además, una instalación deficiente durante la conexión y la puesta en marcha puede aumentar el plazo de ejecución del proyecto y provocar fugas, emisiones y problemas de seguridad. El asesoramiento en planta con proveedores de sistemas de fluidos puede ayudar a superar algunos de estos retos.

Equipos Rotativos. Los equipos rotativos, como bombas, compresores y turbinas, son esenciales para la fiabilidad operativa general. Las paradas pueden provocar interrupciones de la producción y pérdidas de beneficios. El uso de sistemas auxiliares al sello mecánico fiables puede ayudar a mantener estas unidades funcionando correctamente. Si el fluido del sistema de sello está sucio o contiene partículas, la vida de éste puede verse afectada negativamente. Del mismo modo, suministrar el fluido a una presión o temperatura incorrectas puede provocar un fallo prematuro o incluso catastrófico del sello.

Sistemas Giratorios de Torreta. Un sistema de giro de torreta FPSO ofrece puntos de conexión cruciales entre los sistemas de la parte superior y los submarinos. Algunos soportes giratorios utilizan mangueras de gran longitud para estas conexiones, pero las mangueras requieren inspecciones periódicas y puede ser necesario sustituirlas tras unos pocos años de servicio. Un fallo puede suponer una pérdida de producción de millones de dólares. Las instalaciones bien diseñadas, que utilizan tubo instalado permanentemente con sólo mangueras de puente cortas donde se requiere flexibilidad, han demostrado ofrecer una instalación más fiable y de menor mantenimiento.

Sistemas de Toma de Muestras. La recogida de muestras no siempre es un proceso intuitivo, y el diseño del sistema requiere amplios conocimientos técnicos, lo que puede dificultar que el personal siga sistemáticamente las mejores prácticas. Los sistemas de toma de muestras deben diseñarse adecuadamente para garantizar la representatividad de las muestras, la seguridad y la estandarización, ayudando a los operadores a mantener la cadena de custodia, el cumplimiento de las normas y el control adecuado de los procesos.

Unidades de Inyección Química (CI, por sus siglas en inglés) Las unidades CI deben mantener una dosificación química altamente precisa y repetible en el pozo de producción para mantener una producción fiable. El rendimiento sin fugas es esencial para proteger al personal y al medio ambiente, y cualquier forma de parada puede suponer importantes pérdidas de producción. Un sistema CI habitual puede requerir cientos de conexiones individuales.

En este tipo de aplicaciones, es importante recordar que no todos los tubos, racores y válvulas son iguales. La especificación de componentes para sistemas de fluidos—idealmente, de un único proveedor—que estén diseñados para mantener un rendimiento sin fugas puede repercutir en el rendimiento a largo plazo. En algunos casos, también merece la pena considerar aleaciones de mayor calidad para resistir mejor la corrosión en el riguroso entorno oceánico en el que opera una FPSO. El equipo científico de materiales del proveedor de sistemas de fluidos adecuado puede aportar claridad sobre qué aleaciones se adaptarán mejor a las condiciones de funcionamiento del buque.

Trabajar con los Proveedores Adecuados para Proyectos de Construcción FPSO

El proveedor de soluciones de sistemas de fluidos adecuado no sólo permitirá a los armadores de buques FPSO comprar en un único proveedor los componentes de los sistemas de tubo de pequeño diámetro que necesiten, sino que también podrá asesorarles sobre qué productos y composiciones de materiales proporcionarán un funcionamiento estanco a largo plazo y estarán disponibles cuando se necesiten. También deben ser capaces de movilizar recursos en todo el mundo para apoyar de forma integral y oportuna los proyectos internacionales de construcción de buques FPSO.

Los socios adecuados también pueden ayudar con las especificaciones, recomendar eficiencias y ayudar a identificar configuraciones que ahorren costes para determinadas aplicaciones y paquetes. A medida que el proyecto avanza, un proveedor colaborador también debería ser capaz de ayudar a gestionar los plazos y las complejidades logísticas, para ayudar a mantener el inventario en planta y la disponibilidad de los productos a lo largo del proyecto para que la agenda sea más predecible, despejando el camino para la finalización a tiempo.

Si participa en la planificación de sistemas de fluidos de pequeño diámetro para buques FPSO, antes de su próximo proyecto, tenga en cuenta: “¿Podríamos trabajar de forma más eficiente o mejorar la eficacia de nuestros sistemas?” Si piensa que la respuesta es “sí,” póngase en contacto con especialistas locales para hablar de las oportunidades de trabajar de forma diferente y conseguir más.

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¹FPSO Market Size, Share, Growth & Industry Analysis,” Fortune Business Insights