DEPÓSITOS PARA ALMACENAR GAS NATURAL LICUADO A MUY BAJAS TEMPERATURAS Exitosa utilización del hormigón pretensado Hasta hace poco tiempo, se ha practicado la compresión del gas natural para facilitar su almacenamiento. Las limitaciones de resistencia de los materiales empleados en los recipientes de almacenamiento y las grandes dimensiones de estos últimos han reducido las posibilidades técnico económicas de esta solución. En la actualidad el gas natural es licuado para su transporte y almacenamiento. Para obtener el gas natural licuado (GNL) es necesario enfriarlo, hasta temperaturas tan bajas como 165 C y los materiales del recipiente o tanque que lo contiene deben resistir, sin mayores inconvenientes, estas temperaturas tan bajas, denominadas criogénicas. La criogenia, que es la rama de la ciencia y de la técnica que estudia el comportamiento de los materiales a muy bajas temperaturas, está adquiriendo una importancia creciente. El gas natural licuado consiste fundamentalmente en 80 90 % de metano, siendo el resto etano, propano, nitrógeno y su punto de ebullición es inferior a 0 C. En un metro cúbico de gas natural licuado se almacena cerca de 600 m 3 de gas en forma gaseosa, siendo evidente que esta reducción de volumen se traduce en un factor económico esencial para su transporte y almacenaje. Nuestro país, que es productor y posee inmensas reservas de gas natural, debe seguir una política similar a la que siguen importantes países productores. En estos países el gas se licua y se almacena en depósitos en los cuales permanece hasta que es bombeado a los buques metaneros (con depósitos similares) para su transporte, con destino a los países consumidores. En los países de destino el gas natural licuado se vuelve a almacenar y cuando las necesidades del consumo l demandan, se lo dirige a una planta de regasificación y calentamiento desde donde se lo destina a la red de distribución, a través de gasoductos, a temperatura ambiente y elevada presión.
Los tanques para el almacenamiento del gas natural licuado, fueron construidos primitivamente con materiales metálicos, algunas veces con refuerzos consistentes en paredes de hormigón armado. Recientemente, en consideración a las ventajas técnico económicas del hormigón pretensado se lo empleó aumentando la capacidad de estos tanques. El hormigón pretensado es uno de los pocos materiales utilizados a temperatura ambiente que se comporta muy satisfactoriamente a bajas temperaturas. A mediados del siglo, se construyeron los primeros depósitos para almacenar oxígeno líquido y actualmente se realizan depósitos de más de 100 000 m 3 para almacenar gas natural licuado. Numerosos recipientes de hormigón pretensado atestiguan la idoneidad de este tipo de estructuras. Para mantener el gas en forma líquida y a baja temperatura el depósito que lo contiene se compone de cuatro elementos esenciales. 1) El recipiente interno que contiene el gas licuado a temperatura criogénica y separado de cualquier contacto con el exterior a través del aislamiento. 2) Este contenedor primario está constituido por materiales aceptados y comprobados para que puedan trabajar en condiciones criogénicas teniendo adecuadas características mecánicas y de estanqueidad. Los materiales usados para este contenedor son, básicamente, el hormigón pretensado y el acero al 9 % de níquel. El aluminio y el acero inoxidable, han quedado descartados por razones técnico económicas. El aislante que rodea totalmente al depósito interno y evita el aporte de calorías, desde el exterior,. Al gas natural licuado, disminuyendo por tanto la evaporación. El recipiente criogénico es prácticamente parecido a una olla en constante ebullición, en la que se prevé una evaporación máxima diaria del medio por mil de su capacidad total.
3) El recipiente externo que sirve de contención al aislamiento y es estanco a los vapores del gas natural licuado, estando normalmente a temperatura ambiente. 4) Finalmente un muro llamado de seguridad, alrededor y concéntrico al depósito que aunque no cumple funciones de contención primaria del líquido, debe proyectarse con fuertes requisitos de seguridad frente a derrames de gas natural licuado de depósitos adyacentes o a un impacto producido por acción exterior como choque, explosión, etc. La tendencia actual es a incorporar las funciones del muro del recipiente externo y del muro de seguridad en un muro único de hormigón pretensado, solución que se denomina Depósito integral. Tanto el recipiente interno como el externo están revestidos con acero al 9% de níquel. El revestimiento metálico actúa como una barrera impermeable al gas natural licuado, mientras el hormigón pretensado provee la rigidez estructural. La resistencia a la compresión del hormigón crece a medida que disminuye la temperatura y este crecimiento es mayor cuando mayor es su contenido de humedad. Igualmente la resistencia del hormigón a la tracción crece con la disminución de la temperatura pero para temperaturas inferiores a 70 C decrece lentamente y como en la resistencia a la compresión, aumenta con el contenido de humedad del hormigón. Recientemente se ha terminado la construcción de un nuevo depósito de 80 000 m 3 de capacidad para almacenamiento y por las numerosas innovaciones que se han introducido durante su construcción, ha constituido una obra pionera en su género y de carácter mundial. ENARGAS SA con la colaboración del contratista Empresa Auxiliar de la Industria SA (AUXIN) en asociación temporal con PRELOAD SISTEMAS ha debido analizar los requerimientos internacionales más avanzados, decidiendo la solución dentro de una política que garantice la máxima seguridad de las instalaciones. La regulación fundamental que ha regido en el diseño de este tipo de depósito ha sido la norma del National Fire Protection Association 59- A (USA) del año 1975 sobre el Almacenamiento y manejo del gas
natural licuado única existente en la fecha den que se comenzó el proyecto. El depósito de 80 000 m 3 de capacidad consiste en dos muros concéntricos de hormigón pretensado, fondos de acero, techo suspendido y cúpula de hormigón armado. Entre ambos recipientes se ha dispuesto un sistema de aislamiento. Este depósito lleva incorporado una torre de acero y soporte de tuberías de proceso y demás elementos de instrumentación. Las penetraciones se efectúan por la cúpula, excepto la salida del producto que tiene lugar por el fondo. El hormigonado de muros se ha efectuado mediante tres grúas dispuestas a 120 entre sí, que han colocado al hormigón procedente de una central de hormigonado situada a pie de obra. El hormigón con agregado granítico tiene una resistencia característica de 35 MPa a los 28 días y lleva aire incorporado par aumentar su durabilidad frente a ciclos de calentamiento enfriamiento. Como encofrado del paramento interno se utilizaron placas metálicas y la ejecución del hormigón en sitio, garantiza el monolitismo. Una vez hormigonado el muro, de 35 cm de espesor, y de acuerdo con los controles de resistencia del hormigón, se inició la aplicación del pretensado horizontal, efectuado mediante el sistema PRELOAD, consistente en el arrollamiento con alambre de alta resistencia de 6 mm de diámetro, trefilado en frío, haciéndolo pasar a través de una trefila de 5,27 mm, que zuncha el muro de hormigón obteniéndose tensiones de tesado comprendidos entre 900 y 1000 MPa. En total se han aplicado unas 230 toneladas de alambre, aplicándose entre capa y capa una proyección de gunita convencional. Simultáneamente a la aplicación de este pretensado, pero con la coordinación adecuada para evitar tensiones indeseables en la base del muro, se ha efectuado el pretensado vertical mediante el sistema Freyssinet 12 T 13 constituido por 264 tendones compuestos cada uno por 12 cordones de alta resistencia de ½ de diámetro, la fuerza de tesado inicial es de 171 t, equivalente a 1440 MPa y los alargamientos obtenidos han estado dentro de la especificación de 264 mm ± 5 %. Este pretensado vertical tiene una función clara en el diseño: evita la aparición de tracciones verticales en los puntos de máxima flexión como consecuencia de la aplicación del pretensado horizontal por de
la carga del líquido y mantener el forro metálico en un estado permanente de bicompresión. El criterio para el dimensionamiento del pretensado horizontal ha sido la eliminación de tracciones en el hormigón sometido a la caída hidráulica del líquido, suponiendo el apoyo en la base como deslizante y dejando, lógicamente, un cierto nivel de compresiones residuales. Merece la pena destacar la esbeltez del muro interno construido, cuya relación espesor altura es 1/100 y ha constituido un record en depósitos de este tipo. Para el almacenamiento de gas natural licuado y seguridad en las operaciones que deben realizarse con el mismo, un simple tanque de hormigón pretensado con aislación interna, resulta la solución más económica. Las pequeñas pérdidas por fisuras, juntas de contracción y poros de hormigón pretensado, están en los límites normalmente tolerables. La inspección visual y reparación de su estructura exterior es fácilmente practicable y remota la posibilidad de rotura del revestimiento interior del tanque. Estas ventajas, unidas a la resistencia del hormigón a la corrosión y al fuego y sus bajos costos de mantenimiento, hacen del hormigón, el material más adecuado para el diseño de tanques para servicios criogénicos.