Collaborazione per sistemi di carico del GNL perfetti

Su misura per i costruttori di macchinari speciali

Il gas naturale liquefatto è attualmente in voga. Da molti anni infatti il GNL (gas naturale liquefatto) viene trasportato attraverso gli oceani in diversi luoghi del mondo dove non esistono gasdotti o dove l'approvvigionamento di gas naturale attraverso i gasdotti è insufficiente. LUVRA Hydraulik und Regeltechnik di Norimberga fornisce un componente tecnico elementare per l'industria del GNL: i comandi elettroidraulici per i cosiddetti bracci di carico, utilizzati, tra le altre cose, per caricare e scaricare le navi. Raramente una soluzione standard è adatta a questo tipo di operazioni. Soprattutto i grandi costruttori di bracci di carico specializzati nella movimentazione di materiali pericolosi come il GNL sviluppano sistemi di carico studiati appositamente per la specifica applicazione. Questo vale anche per le combinazioni di comandi elettrici e idraulici fornite da LUVRA.  

Stefan Hahn è l'esperto di elettrotecnica di LUVRA. Dal 2002 si occupa della progettazione di sistemi di controllo elettroidraulici per GNL, petrolio, gas e altri mezzi. "I componenti dell'impianto elettroidraulico che costruiamo sono spesso utilizzati anche in aree pericolose", spiega Hahn. Quando all'azienda è arrivata per la prima volta la richiesta di un sistema di carico/scarico adatto al GNL, cioè in grado di operare a -170 °C, ci siamo trovati di fronte a una sfida vera e propria.
 

Braccio di carico scorrevole in posizione flottante

La tecnologia elettroidraulica per questi bracci di carico del GNL non ha segreti per Stefan Hahn. Negli ultimi 20 anni ha gestito circa 13 progetti con più di 50 bracci di carico, dalla pianificazione del progetto alla programmazione del sistema di controllo e alla messa in funzione. L'impianto idraulico deve poi garantire che i bracci di carico riescano a compensare i movimenti della metaniera in fase di scarico. Perché anche quando non si scatena una vera e propria tempesta, la nave è comunque costantemente in movimento a causa del moto ondoso. Hahn spiega: "Non appena il dispositivo di carico/scarico viene collegato, assume una posizione cosiddetta flottante. Quando il braccio si muove, i cilindri dell'unità idraulica vengono spinti in dentro o in fuori. Data la facilità di movimento, per spostare questo braccio basterebbe una sola persona". Per questo motivo la soluzione LUVRA non deve semplicemente funzionare, ma deve anche interagire con i sistemi dei costruttori dei bracci di carico del GNL, controllare i movimenti del braccio, oltre a trasmettere messaggi di stato e di errore. In caso di emergenza, deve garantire lo scollegamento automatico del braccio di carico dalla nave e assicurare che fuoriesca meno GNL possibile.

Esperti nella protezione Ex per progetti internazionali

Non sorprende quindi che le apparecchiature rilevanti per la sicurezza includano anche tecnologie di controllo con protezione antideflagrante e sistemi di segnalazione acustica e ottica. Da decenni, l'azienda R. STAHL di Waldenburg è a fianco degli esperti LUVRA con questi prodotti e con un ricco know-how. Questo perché le norme sulla protezione dalle esplosioni che LUVRA deve rispettare sono diverse. In Europa si applica la direttiva ATEX mentre a livello internazionale, ad esempio in Australia, vige la direttiva IECEx. In Canada, negli Stati Uniti e in Corea, ad esempio, si applicano ancora altre norme. Hahn menziona anche il mercato cinese che dal 2020 richiede la China Compulsory Certification (CCC). R. STAHL è in grado di garantire tutto questo per i sistemi operativi e di monitoraggio, per le unità di controllo e i collettori, i dispositivi di segnalazione, i sistemi di automazione, le luci e molti altri componenti. Stefan Hahn condivide inoltre regolarmente le conoscenze dettagliate che i partner di R. STAHL possono fornirgli, ad esempio, sui regolamenti applicabili alle aree a rischio esplosione in Cina o Corea o sull'idoneità dei dispositivi di comando e segnalazione nelle condizioni più difficili, ad esempio in presenza di temperature esterne estreme. Hahn elogia gli specialisti di R. STAHL riconoscendone il ruolo di contatti sempre estremamente competenti.

Pericoli minimi anche in caso di manovre errate

La protezione antideflagrante deve funzionare anche in caso di fuoriuscita di grandi quantità di GNL a causa di una manovra errata. Hahn descrive un caso del 2000 in cui l'operatore di un impianto in Pakistan ha accidentalmente attivato manualmente un arresto di emergenza. "Il braccio di carico con tubi da dodici pollici è partito all'indietro come un razzo ed è uscita una grande quantità di GNL. In casi come questo, l'impianto idraulico deve garantire che il sistema non venga danneggiato e l'impianto elettrico che non si verifichino esplosioni". Naturalmente, ciò vale anche in caso di scollegamento di emergenza avviato dal sistema di controllo, ad esempio a causa di un eccessivo movimento della nave o se la metaniera si allontana dal terminale di scarico. In questo caso, il giunto di disconnessione di emergenza previene in larga misura i danni e le perdite di GNL.

Cresce la domanda di trasferimenti da nave a FSRU

I bracci di carico vengono impiegati anche per il trasferimento del gas da una nave ad un'altra che resta ancorata in porto per periodi prolungati fungendo da unità di rigassificazione. LUVRA ha implementato questo scenario, tra l'altro, in Brasile, Argentina, Kuwait e Pakistan. Sono previste FSRU (Floating Storage and Regasification Unit) anche per i primi terminali GNL della Germania a Wilhelmshaven e Brunsbüttel, dove saranno utilizzate come unità di stoccaggio e rigassificazione galleggianti. Altri progetti sono in corso in Finlandia ed Estonia.

Custodie ermetiche contro le inondazioni del Mississipi

Per ogni nuovo progetto, il primo compito di Hahn è quello di raccogliere informazioni. Importanti sono i dettagli sulla futura ubicazione, non da ultimo in considerazione delle norme sulla protezione antideflagrante. Ma anche le temperature esterne ed eventuali rischi di terremoto o alluvione sono rilevanti per la progettazione degli impianti idraulici. Hahn ricorda: "Tempo fa, due delle nostre unità sul Mississippi sono state completamente allagate. Abbiamo dovuto svuotare, pulire e rimettere in funzione l'intero sistema idraulico: uno sforzo enorme. Se fossimo stati a conoscenza del rischio di esondazione, avremmo posizionato l'impianto idraulico su un piedistallo". Effettivamente, però, nonostante anche l'intero sistema di controllo elettrico sia stato completamente sommerso dall'acqua, la custodia di R. STAHL ha tenuto. La lista delle condizioni generali che interessano i progettisti di LUVRA è molto lunga, e per Hahn è importante che tutti i dubbi trovino risposta. Molti di questi dettagli sono importanti anche per gli ingegneri di R. STAHL. Il responsabile Vendite di R. STAHL, Christian Pflugfelder, è ben consapevole che "quando si scelgono i componenti elettrici, ovviamente è fondamentale conoscere la temperatura ambiente del luogo di installazione, determinante per calcolare correttamente la perdita di potenza.

Affidabilità e ridondanza per evitare milioni di danni

La compattezza del sistema di controllo, che R. STAHL rende possibile con l'ausilio di custodie Ex d, è di fondamentale importanza, in particolare per le attrezzature di carico/scarico del GNL. Spesso è richiesta anche l'integrazione dei sensori che il costruttore del braccio di carico utilizza per il monitoraggio. LUVRA assicura la tracciabilità della sicurezza intrinseca di tutti i circuiti elettrici. Come l'impianto idraulico, anche quello elettrico deve essere robusto, affidabile e durevole. In molte funzioni, le caratteristiche di ridondanza del sistema garantiscono che la stazione di carico/scarico non riporti danni. Per ogni radiocomando, ad esempio, è presente sempre anche un'unità di controllo cablata che evita l'eventuale avaria totale in caso di errore. "Non essere in grado di caricare per un giorno", dice Hahn, "è il peggior incubo per un cliente", perché con il GNL in un attimo ci si gioca tranquillamente oltre 50 milioni di euro."

R. STAHL non offre solo prodotti affidabili e una consulenza competente in materia di protezione dalle esplosioni; l'azienda di Waldenburger si occupa anche della costruzione delle unità di controllo con protezione antideflagrante, sulla base degli schemi elettrici forniti da Stefan Hahn. Per progetti più grandi, spesso viene utilizzato anche il sistema di I/O remoti IS1+. Pflugfelder spiega: "Il sistema ci consente di raggruppare facilmente vari segnali. Inoltre, LUVRA è libera di utilizzare esattamente i controlli di produttori terzi che il cliente finale desidera". In ogni progetto sono incluse anche attrezzature aggiuntive come gli avvisatori acustici e i fari lampeggianti R. STAHL. Alla fine, ogni sistema di controllo ha un aspetto diverso, anche a seconda della tecnologia degli attuatori e dei sensori utilizzata nel progetto. Con tre diversi dispositivi di carico/scarico, ogni soluzione conta già un numero cospicuo di valvole, motori e sensori. Se poi il progetto richiede anche una ridondanza, i numeri si fanno decisamente importanti. "In questo caso, normalmente cerchiamo di collocare la soluzione in area sicura, sempre che i percorsi dei cavi non diventino troppo lunghi", riferisce Hahn. Ma era anche già presente un sistema di controllo montato su un supporto lungo quattro metri e alto due, composto da custodie Ex d allineate una accanto all'altra. 
 

Collaborazione reciproca e fruttuosa

I 25 anni di rapporto cliente-fornitore tra LUVRA e R. STAHL hanno già prodotto un'ampia varietà di soluzioni. "La collaborazione è sempre stata molto costruttiva. Gli esperti di ingegneria di R. STAHL sono molto competenti. E ogni volta che ho voluto offrire un suggerimento per l'ottimizzazione, ho sempre trovato qualcuno che mi ascoltasse", ricorda Hahn. Frutto di questa collaborazione è, tra le altre cose, la "soluzione standard" che utilizziamo come base per l'80% di tutti i sistemi LUVRA. Il motto era "Make it simple!". Questo non contraddice in alcun modo la prerogativa di LUVRA di saper creare sempre la soluzione elettroidraulica ottimale per il singolo progetto. Anche il cablaggio è stato ottimizzato, come sottolinea Hahn, che da tempo sfrutta i vantaggi offerti dai nuovi frontali da incasso, semplici da montare. La spinta che l'industria del GNL ha ricevuto di recente genererà sicuramente più soluzioni e rafforzerà ulteriormente il buon rapporto cliente-fornitore tra LUVRA e R. STAHL.