Un sistema de amarre de punto único permite a la FPSO girar alrededor de un punto base designado, creando un efecto de veleta. Esto garantiza que la proa del FPSO siempre esté orientada en la dirección de la carga externa neta mínima, lo que reduce la fuerza de amarre total requerida por el sistema. Dado que los sistemas de amarre de punto único se adaptan a una amplia gama de profundidades de agua, pueden amarrar FPSO muy grandes y son capaces de operar en condiciones marítimas adversas, su uso está muy extendido. Los sistemas de amarre de punto único desempeñan principalmente dos funciones: en primer lugar, posicionamiento y amarre, asegurando la FPSO al lugar de operación del campo petrolífero utilizando la fuerza de amarre proporcionada por un punto único, sirviendo como terminal en alta mar para el transporte de crudo refinado; en segundo lugar, sirviendo como punto de conexión crucial entre el sistema de producción submarino y la FPSO, proporcionando transferencia de fluidos, potencia y transmisión de control óptico al sistema de producción submarino. También puede transferir fluidos de boca de pozo desde el yacimiento hasta la FPSO para su procesamiento.
SOFEC Sistema de amarre de punto único
SBM (Sistema de amarre de punto único separable)
Algunos sistemas de amarre de punto único también tienen una función de liberación de emergencia, que puede desconectarse del sistema de amarre y evacuar a una zona segura en condiciones de mar extremadamente agitado. Sin embargo, la operación de reconexión de este sistema está sujeta a estrictos requisitos de las condiciones del mar y no es adecuado para su uso en zonas marítimas donde las condiciones del mar son agitadas la mayor parte del tiempo.
SBM, Bluewater, SOFEC, APL, Prosafe y BW Offshore son algunas de las empresas de diseño y servicios de amarre de punto único (SPM) más conocidas del mundo. CNOOC Engineering, de mi país, también ha completado la construcción de un sistema SPM de tipo flotante.
Sistema de amarre monopunto tipo boya
Las boyas se anclan en aguas alejadas de la costa, sirven de puntos de amarre para los petroleros que cargan y descargan gases o líquidos y actúan como puntos de conexión entre los sistemas de colectores submarinos. La función principal de las boyas es transportar los recursos de petróleo y gas desde tierra o bajo el agua hasta los petroleros amarrados.
Sistema de amarre de boyas
Aspecto de la boya
Las boyas suelen constar de varios compartimentos estancos. Incluso si uno de ellos resulta dañado por un impacto externo, el resto de los compartimentos pueden seguir proporcionando suficiente flotabilidad.
En general, existen dos tipos de boyas: de plato giratorio y de torreta.
Lado izquierdo: Tipo torreta; Lado derecho: Tipo plataforma giratoria
Las boyas giratorias permiten que la parte superior gire libremente, colocando la FPSO en una posición de mínimo esfuerzo. No tienen compartimentos superiores.
SBM
Las boyas de torreta, desarrolladas y diseñadas por Bluewater, constan de una torreta y boyas de cubierta. Las boyas giran alrededor de la torreta, lo que permite darles forma cuadrada.
Sistema de amarre monopunto tipo boya Bluewater
Los sistemas de amarre de boyas más comunes son: los sistemas de amarre de boyas asistidos por cadena (CALM) y los sistemas de amarre de una sola pata (SALM). Los sistemas de amarre de boyas asistido por cadena se utilizan habitualmente en petroleros lanzadera y FSO, y son el método más económico y eficaz para amarrar y cargar/descargar petroleros. Los sistemas de amarre de una sola pata son similares a los sistemas de amarre de boya asistidos por cadena, pero suelen utilizarse en petroleros lanzadera o FSO, no en FPSO.
Esquema del sistema de amarre de una pata de ancla
Sistema de amarre monopunto tipo torreta
El sistema de amarre de punto único tipo torreta evolucionó a partir del sistema CALM, pero como las FPSO tienen un peso y una flotabilidad mucho mayores que las boyas, ofrecen un rendimiento superior en términos de movimiento y distribución de esfuerzos. En la actualidad, más de 70% de FPSO de todo el mundo utilizan sistemas de amarre de punto único tipo torreta, distribuidos por el norte del Mar del Norte, el Mar de Noruega, el Golfo de México y el Mar del Sur de China. El sistema de amarre monopunto de tipo torreta integra el amarre y la transmisión de gas, hidráulica y eléctrica, por lo que su diseño es complejo y requiere una gran estabilidad. En la actualidad, los sistemas de torreta se dividen principalmente en dos tipos: sistemas de amarre de torreta interna y sistemas de amarre de torreta externa.
Sistema de amarre interno de la torreta
El sistema de amarre de torreta interna es el sistema de amarre más utilizado para FPSO, comúnmente empleado en zonas de aguas medias y profundas. Los sistemas de amarre de torreta interna suelen estar situados en la proa, y entre sus características destacan las siguientes: el diámetro de la torreta puede diseñarse para que sea muy grande, dejando espacio suficiente para equipos y colectores; la torreta interna está empotrada en el casco, lo que proporciona una buena protección, pero su posición afecta al “efecto veleta” del FPSO.”
Sistema de amarre de torreta interna en construcción
Los sistemas de amarre de torreta interna son de dos tipos: pasivos y activos.
Los sistemas pasivos de amarre con torreta interna se refieren a los FPSO sin potencia de propulsión; el sistema de torreta permite al FPSO girar 360 grados alrededor de su centro. Actualmente, la mayoría de las torretas internas del mundo son de tipo pasivo.
Sistemas pasivos de amarre con torreta interna
Los sistemas de amarre activos de torreta interna suelen estar situados en el tercio de proa del casco. Debido a su proximidad al centro del casco, reducen eficazmente las fuerzas de amarre y los daños por fatiga de las bandas. Sin embargo, este método de amarre tiene un débil “efecto veleta”, que requiere la asistencia de la hélice para ajustar la proa, y se utiliza principalmente en el Mar del Norte.
Sistemas activos de amarre interno
Dado que el sistema de amarre activo está situado cerca del centro del buque, los habitáculos pueden colocarse en la proa, situando la zona de concentración de personal a barlovento de los oleoductos y gasoductos y de la pluma de combustión, lo que mejora enormemente la seguridad de la FPSO.
Sin embargo, debido al gran tamaño de las FPSO, las necesidades de energía auxiliar son considerables y los requisitos de fiabilidad del sistema de propulsión son elevados. Los riesgos de fallo del sistema de propulsión deben tenerse en cuenta durante la fase de diseño.
Componentes del sistema de torreta interna SOFEC
Componentes principales de la torreta:
El sistema de amarre interno de la torreta consta principalmente de cuatro partes:
Torreta y manguito: Conectado por cojinetes, el FPSO puede girar libremente.
Torreta de varios fabricantes
Construcción de torretas
El cojinete que une la torreta y el manguito
Disposición de los anclajes: Los anclajes pueden disponerse en función de las condiciones reales.
Diagrama de anclaje
Plato giratorio: La plataforma giratoria es una plataforma estructural situada en la parte superior de la torreta, que aloja diversos equipos, como cabrestantes para tensar las cadenas de anclaje, cabrestantes del elevador e instalaciones de control eléctrico.
Sistema de transferencia de líquidos: El sistema de transferencia de líquidos es el centro de todo el sistema de amarre de la torreta. Las tuberías submarinas y los tubos ascendentes deben utilizarlo para transportar el crudo a la FPSO. La torreta interna sumergible (STL) se amarra al lecho marino mediante boyas cónicas. Durante la instalación, hay que izarla hasta el espacio cónico reservado en el casco y bloquearla hidráulicamente.
Torreta interna sumergida
Producción con torreta sumergida (STP)
Sistema de amarre externo de la torreta
El sistema de amarre monopunto con torreta exterior (ETS) funciona según el mismo principio que el sistema de amarre monopunto con torreta interior, con la diferencia principal de que el dispositivo de amarre se instala fuera de la proa.
Sistema de amarre de torreta exterior
Los sistemas de amarre de torreta externa reducen las restricciones necesarias en el casco y pueden instalarse en el muelle, mientras que los sistemas de amarre de torreta interna deben instalarse en un dique seco. Además, el número de elevadores necesarios para las torretas externas es significativamente menor que el de las torretas internas.
Instalación FPSO de un sistema de amarre de torreta externa
Por lo general, los FPSO reconvertidos son adecuados para utilizar sistemas de amarre de torreta externa.
Sistemas de amarre monopunto tipo torre
Los sistemas de amarre tipo torre se fijan al lecho marino mediante estructuras de torre rígidas, sirviendo de puntos de anclaje permanentes para los petroleros que cargan y descargan petróleo y otros productos. Sus principales características son: el petrolero está conectado a la torre mediante una estructura permanente en forma de horquilla o cables de amarre; pueden instalarse múltiples sistemas de elevadores; la construcción es sencilla y rentable. Son adecuados para su uso en aguas poco profundas y de profundidad media. Los sistemas de amarre de punto único tipo torre más comunes son el sistema de yugo, los sistemas de amarre de torre sumergida y los sistemas de cable de amarre.
Sistema de yugo
El sistema de yugo es el tipo más común de sistema de amarre de torres.
Sistema de yugo
Los sistemas de amarre de torre sumergida son similares a los tipos de amarre de torre convencionales, salvo que la torre está completamente sumergida bajo el agua, sin verse afectada por los cambios de olas y mareas.
Los sistemas de amarre de torre con cable de amarre son similares a los sistemas de amarre de torre convencionales, con la diferencia de que los cables de amarre sustituyen a la estructura en forma de horquilla, lo que reduce la complejidad y aumenta la economía.