Las nuevas megatendencias de la arquitectura naval están revitalizando el sector, centrándose en la descarbonización (reducción de emisiones) y la digitalización (optimización de las operaciones). Estas megatendencias son sustancialmente complementarias y muchos las denominan «dos caras de la misma moneda».
Impulsados por la tecnología, la regulación, la inversión sostenible e incluso los viajes espaciales, hay innumerables proyectos en marcha. He aquí una pequeña muestra de algunas de las actividades más interesantes.
Una huella más ligera
Stena Power & LNG Solutions, con sede en Noruega, ha desarrollado una solución completa de transferencia de GNL como alternativa a la configuración convencional de muelle y unidad flotante de almacenamiento y regasificación (FSRU). Su terminal flotante semisumergible sin muelle (JFT), capaz de transferir GNL, GLP, amoníaco (NH3), hidrógeno licuado (LH2) y CO2 licuado, elimina los equipos de manipulación fijos, los puentes de caballete y los rompeolas, que son perjudiciales para el medio ambiente. En su lugar, la transferencia de GNL de barco a barco a través de JFT se almacena en una Unidad de Almacenamiento Flotante (FSU) más barata.
La regasificación (conversión del GNL de estado líquido a gaseoso mediante el intercambio de calor) puede realizarse en plataformas de regasificación autoinstalables (SRP) y luego transferirse a buques de transporte o a tierra mediante conexiones submarinas. Situar las unidades de regasificación en alta mar ofrece ventajas naturales para los vaporizadores de aire ambiente en climas cálidos y los vaporizadores de combustión sumergida en climas fríos. Además, las unidades de regasificación pueden adaptarse para la captura de carbono.
En comparación con las terminales fijas en tierra, se dice que el ahorro de costes es de al menos un cuarenta por ciento y que se puede pasar del contrato al funcionamiento en 20 meses. El diseño modular y escalable proporciona una capacidad de comercialización del gas más rápida; puede situarse lejos de puertos y rutas marítimas concurridas; permite la sustitución de las unidades y su fácil desmantelamiento/reubicación, y es resistente a los tsunamis y terremotos.
Como ventaja añadida, las plataformas eléctricas autoinstalables (SPP) de 300 a 600 MW y las barcazas eléctricas integradas (IPB) pueden producir hasta 60 millones de litros diarios de agua potable desalinizada, ¡suficiente para una pequeña ciudad!
La visión 2035 de Stena permite la transición y la producción de hidrógeno licuado «verde» (LH2) mediante la integración de la energía eólica marina. El hidrógeno verde se produce dividiendo el agua en hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis utilizando energía eólica, solar o hidroeléctrica. El hidrógeno se captura para su uso, y el oxígeno se vierte a la atmósfera sin impacto negativo.
A la larga, la infraestructura existente de gas natural/GNL puede retirarse y reciclarse. Esta configuración reduce la huella medioambiental, permite un acceso geográfico más amplio a fuentes de energía limpias y abastece a regiones desatendidas.
Una vez completada la ingeniería y el diseño de vanguardia (FEED), incluida la aprobación de clase, JFT y SRP de Stena se adjudicaron recientemente un contrato con Delta Offshore Energy, con sede en Singapur. El proyecto de infraestructura suministrará energía a una central eléctrica de 3.200 MW en la provincia vietnamita de Bac Lieu, en el Delta del Mekong, a unos 40 km de la costa de Vietnam. El proyecto contribuirá a crear un suministro de energía alternativo al tiempo que protegerá los criaderos de camarones, los manglares y los lechos de sal de la costa.
Energía verde
En el marco de su estrategia de mercado global, el astillero turco UZMAR tiene previsto sustituir toda su flota de remolcadores por construcciones nuevas y ecológicas. UZMAR y Robert Allan Ltd. han firmado un acuerdo para diseñar y construir una serie de cuatro nuevos remolcadores alimentados con metanol a partir del cuarto trimestre de 2022. Los buques tendrán una eslora total de 25 metros (82 pies) a 32 metros (105 pies) e incluirán un diseño de remolcador tractor. Su mayor eficiencia energética reducirá significativamente las emisiones anuales de CO2.
«Según nuestras investigaciones, que llevan más de cinco años en marcha», dice el director general de UZMAR, Ahmet Altug, «nuestro equipo cree que la opción energética más aplicable, limpia y eficiente para los remolcadores es el metanol».
En mayo, la empresa de arquitectura naval Glosten y Hornblower Energy anunciaron una asociación para la primera estación marítima ecológica de abastecimiento de hidrógeno en EE.UU. El proyecto, de tres años de duración, integrará una plataforma flotante, la producción de hidrógeno ecológico a través de la hidroelectricidad y la capacidad de almacenamiento y abastecimiento de hasta 530 kg al día en el muelle 68 de la bahía de San Francisco.
«Construir el ecosistema del hidrógeno en el muelle será fundamental para permitir el crecimiento de los buques de cero emisiones y alimentados con hidrógeno en nuestras vías navegables», señala el ingeniero naval principal de Glosten, Sean Caughlan. «Es una victoria para nuestra industria, la calidad del aire y el clima». Se espera que el abastecimiento de combustible esté disponible en 2024 para buques como el Sea Change y el Discovery Zero.
Mejores decisiones de diseño
Para obtener información sobre las decisiones de diseño, hablamos con Donald MacPherson, Director Técnico de la empresa estadounidense HydroComp, líder en hidrodinámica aplicada y diseño de hélices.
«Para nosotros, todo es un problema de sistema en primer lugar y un problema de componentes en segundo lugar», afirma. «Cuando se diseña para la producción, todo es un problema de componentes para que todo encaje. Pero cuando se mira el mundo de la simulación de sistemas hidrodinámicos y de propulsión, hay que verlo como un sistema». En las dos últimas décadas, la regulación de las emisiones a través del rendimiento del buque se está convirtiendo en un elemento de diseño importante».
MacPherson subraya que los debates suelen ser erróneos al centrarse en los componentes, como los dispositivos de ahorro de energía, mientras se pierde el valor de la perspectiva de los sistemas. «Como desarrolladores de herramientas, respondemos a las preguntas del sistema para ayudar a tomar mejores decisiones empresariales».
Para ilustrar lo que quiere decir, ofrece un ejemplo: «¿Cuál es la forma del casco que necesito? Hay que fijarlo desde el principio, ya que afecta a la disposición, la compartimentación, la capacidad de carga, la velocidad, la resistencia y la potencia del buque. Es similar a elegir un sistema de propulsión y fijarlo con antelación. ¿Va a ser diésel-híbrido/eléctrico, GNL o de doble combustible? Nos gusta resolver rompecabezas y hacer modelos mediante simulaciones, como la reducción de la resistencia del buque y un mejor flujo para la hélice».
Aunque es difícil obtener información cuantitativa sólida de los operadores sobre el rendimiento de los buques después de la entrega, HydroComp dice que un proyecto de mejora del casco y diseño del flujo de la hélice para una
flota de carga rodada/pasajeros en el Mediterráneo ahorró 3.000 toneladas métricas de CO2 por buque y año.
El gemelo digital gana
Al hablar de la evolución de los planos de diseño impresos en 2D a un modelo en 3D con información geométrica en su núcleo, el Dr. Volker Bertram, director de proyectos de la sociedad de clasificación DNV, comenta: «Esa es la columna vertebral de muchas otras cosas divertidas: realidad virtual, simulaciones, dinámica de fluidos computacional (CFD) y análisis de elementos finitos (FEA)».
Dice que la nueva palabra de moda, «Digital Twin», tiene la visión de evolucionar con el tiempo: «Por ejemplo, como sociedad de clasificación, tendríamos mediciones del grosor de las planchas de acero y de cuánto queda o se desperdicia. Introducimos esos datos en el modelo de gemelo digital y entonces podemos simular o imitar que el activo físico envejece y se debilita. Ahora ha habido una colisión. Hagamos una actualización del modelo de elementos finitos para ver cuánta fuerza queda. ¿Acabaremos destrozando el buque si colocamos un remolque o un cabo?».
Bertram prosigue: «Si tenemos el aspecto «tal cual» del barco en forma de modelo de construcción en 3D, pero luego el barco está construido, pero no exactamente «tal cual», podemos utilizar el escaneo láser para actualizar la geometría real. Para ello, y de forma muy atrevida, habría que pasar los modelos 3D del astillero al armador o recrearlo desde el lado del armador. Luego, a medida que el barco evoluciona, como la adición de un depurador, lo actualizamos en el modelo informático. El seguimiento de las modificaciones y adaptaciones nos proporciona una monitorización basada en el estado del buque casi en tiempo real».
Cuando se le pregunta cuál es el objetivo principal del gemelo digital, Bertram responde que «mejorar la toma de decisiones». Y concluye: «Lo mejor es poder explorar escenarios «qué pasa si», como los que afectan a la eficiencia del combustible. ¿Qué pasa si no hago la limpieza del casco ahora? ¿Dónde estaré dentro de tres meses en cuanto a consumo de combustible?». Según la Clean Shipping Coalition, los cascos sucios cuestan al sector hasta 30.000 millones de dólares al año.
Actualmente, en los astilleros de Singapur se están implantando gemelos digitales de captura de realidad para la gestión de la construcción y la evaluación del estado. CupixWorks, que se denomina «fuente única de la verdad» o «plataforma de colaboración unificada», ingiere la captura de la realidad a partir de imágenes láser/LiDAR, 2D, 360° y de drones, y la compara con el diseño 3D y los módulos de información de construcción (BIM) de software como Autodesk (Revit y Navisworks), ProCore o Primavera.
Joshua Bibb, Director de Estrategia y Desarrollo Comercial, explica: «Cupix es la única solución de captura de 360° que entiende el 3D y alinea las imágenes geoespacialmente (ejes X, Y y Z), proporcionando un contexto preciso a todas las imágenes. El resultado es una experiencia similar a la de Google Street View de su buque/activo. Además, puede comparar múltiples fechas y modelos BIM, hacer anotaciones y seguir automáticamente el progreso mediante inteligencia artificial y realidad aumentada. Cupix es una herramienta que permite a los arquitectos navales evaluar la intención del diseño en comparación con «tal como está construido», «tal como está instalado» o «tal como está en servicio», así como abordar o rectificar eficazmente los problemas con equipos dispersos, todo ello sin tener que poner un pie en el buque/activo físico.»
Referencia: maritime-executive.com
