Monoboyas para nuevos combustibles: Transferencia offshore segura

La transición energética global, impulsada por objetivos de descarbonización marítima y terrestre, exige el desarrollo de una infraestructura necesaria que pueda manejar vectores energéticos bajos en carbono. El transporte y la transferencia de hidrógeno, amoníaco, metanol y GNL requieren una combinación de seguridad operativa, eficiencia volumétrica e integridad estructural a largo plazo, especialmente bajo condiciones criogénicas y químicas más exigentes que las de los hidrocarburos convencionales.

Las monoboyas tipo CALM, son la tecnología de amarre más extendida para transferencia de fluidos, dejan de ser un activo exclusivo de la logística de hidrocarburos para convertirse en un elemento estratégico en la futura transferencia offshore de combustibles alternativos.

La gestión técnica se basa en adaptar la ingeniería probada a las exigencias criogénicas, toxicológicas y de corrosión que presentan estos fluidos. La próxima generación de monoboyas requerirá cambios técnicos en componentes como mangueras, swivels, líneas de transferencia y sistemas de seguridad, a fin de garantizar una transferencia marítima segura y confiable para combustibles sostenibles.

Funciones de las monoboyas en la infraestructura marítima moderna

Las monoboyas tipo CALM siguen siendo una de las soluciones más eficientes y seguras para la transferencia offshore de crudo, derivados y GNL en zonas donde construir un muelle convencional es inviable. Este diseño permite operar en condiciones dinámicas, absorber los esfuerzos de amarre y garantizar una transferencia estable incluso en ambientes de alta energía.

En la cadena logística energética, estas estructuras reducen significativamente los tiempos de carga y descarga, permiten operar buques de gran calado lejos de la costa y aumentan la disponibilidad operativa frente a terminales fijos expuestos a restricciones de calado o congestión portuaria. Al mismo tiempo, su despliegue minimiza la huella ambiental asociada a obras costeras extensas, ya que concentran la infraestructura en un punto flotante conectado por tuberías submarinas.

Si la transición energética exige nuevos vectores de energía, los diseños estructurales flotantes deben ser adaptados para mantenerse como nodos estratégicos de la infraestructura marítima y cumplir con los requisitos de seguridad y desempeño de los nuevos combustibles.

Combustibles alternativos y su impacto en la transferencia offshore

La expansión de combustibles bajos en carbono genera nuevas necesidades logísticas globales. Entre ellos destacan:

• Gas Natural Licuado (GNL): Ampliamente transferido en terminales costeras y, en menor escala, offshore.
• Hidrógeno líquido (LH₂) o comprimido: Temperaturas cercanas a –253 °C y severos riesgos de fragilización de materiales.
• Amoníaco anhidro (NH₃): Vector energético prometedor, tóxico y corrosivo, considerado para transporte masivo de hidrógeno.
• Metanol y e-fuels: más fáciles de manejar que el hidrógeno puro, pero igualmente exigentes en compatibilidad química.
• Biocombustibles y mezclas avanzadas: Requieren  materiales resistentes al envejecimiento y oxidación.

Actualmente ningún sistema SPM comercial a gran escala opera hoy con hidrógeno puro, sí existen conceptos y diseños avanzados para monoboyas de amoníaco y soluciones “jetty-less” que emplean tecnologías CALM como base. La experiencia acumulada con GNL y terminales criogénicas demuestra que la adaptación es técnicamente viable.

GNL como precursor de la transferencia offshore segura

El GNL ha funcionado como rampa de acceso para la transferencia de fluidos criogénicos en el mar. Su manejo requiere mangueras, swivels y líneas internas diseñadas para soportar temperaturas de –162 °C, altas presiones y estrictos controles de evaporación. La ingeniería desarrollada para GNL comprende aislamientos térmicos multicapa, materiales criogénicos y protocolos de operación específicos, lo que constituye la base sobre la cual se proyecta la futura transferencia de amoníaco y otros combustibles limpios desde monoboyas.

Adaptación de las monoboyas a combustibles alternativos

Compatibilidad de materiales y comportamiento mecánico

El uso de combustibles alternativos genera riesgos distintos a los hidrocarburos tradicionales. El hidrógeno puede inducir fragilización por difusión, reduciendo la tenacidad de aceros y soldaduras; el amoníaco demanda aleaciones resistentes a la corrosión bajo tensión; y las bajas temperaturas del GNL y el LH₂ obligan a incorporar materiales criogénicos como aceros níquel, inoxidables austeníticos o compuestos avanzados.

En consecuencia, cualquier futura adaptación de estas estructuras deberá considerar el rediseño de componentes críticos como los swivels y turntables, las líneas internas y las mangueras criogénicas, así como los sistemas de sellos dinámicos, juntas, elastómeros y rodamientos. No se trata únicamente de “cambiar el fluido”, también de redimensionar el sistema para nuevos regímenes de carga mecánica, térmica y química.

Control de fugas y emisiones accidentales

Las monoboyas existentes han sido diseñadas y optimizadas para la transferencia de hidrocarburos, donde el riesgo dominante está asociado a derrames de productos inflamables. Con combustibles alternativos, el perfil de riesgo cambia: el hidrógeno presenta una molécula extremadamente pequeña, con alta permeabilidad y un amplio rango de inflamabilidad; el amoníaco combina toxicidad aguda con riesgo de corrosión; y el metanol o ciertos biocombustibles incrementan la interacción con elastómeros y recubrimientos.

La ingeniería futura deberá integrar soluciones de doble contención en las líneas internas, barreras pasivas frente a escapes y sistemas de detección temprana basados en sensores específicos para cada fluido, conectados a redes OT/IT que disparen respuestas automáticas. Los protocolos de ventilación natural y dirigida, junto con estrategias de dispersión segura, serán necesarios para limitar la exposición de personas y equipos.

Termodinámica y estabilidad operacional

La manipulación criogénica genera contracciones térmicas significativas, choques térmicos durante el arranque y formación de hielo o escarcha en superficies expuestas. Estos fenómenos afectarían la geometría efectiva de la monoboya, el comportamiento de los rodamientos y swivels, y la alineación dinámica entre boya y buque.

Las soluciones futuras apuntan a aislaciones criogénicas multicapa, recubrimientos de baja conductividad térmica y juntas con tolerancias adaptativas que absorban desplazamientos diferenciales. Del mismo modo, los modelos numéricos deberán capturar la interacción entre carga térmica, fuerzas hidrodinámicas y esfuerzos en los elementos de amarre.

Marcos regulatorios, estándares y evolución hacia nuevos combustibles

Aunque hoy no existe un estándar específico “monoboyas para hidrógeno o amoníaco”, sí se dispone de marcos normativos que servirán de base para la regulación futura:

• El Código IGC de la IMO define criterios de diseño y seguridad para el transporte marítimo de gases licuados.
• Las guías de OCIMF para sistemas SPM establecen referencias para diseño, operación y mantenimiento de monoboyas convencionales.
• Normas como ISO 16904 y EN 1474 regulan aspectos de la transferencia criogénica (especialmente GNL).
• Los estándares existentes para almacenamiento y manejo de amoníaco refrigerado se utilizan como punto de partida para nuevas aplicaciones offshore.

Sobre esta base, las sociedades de clasificación han comenzado a emitir Approvals in Principle (AiP) para conceptos de terminales CALM y soluciones jetty-less específicamente orientadas a amoníaco y otros nuevos combustibles. 

Soluciones de ingeniería aplicables a una futura adaptación

La adaptación de monoboyas tipo CALM para combustibles alternativos exige rediseñar no tan solo mangueras y swivels, también el sistema SPM en su conjunto. Esto abarca el PLEM, las tuberías submarinas, las líneas flotantes y submarinas, las válvulas criogénicas y el Centerwell, todos sometidos a nuevas demandas térmicas, químicas y mecánicas.

Mangueras y líneas de transferencia

El desarrollo de mangueras criogénicas para GNL ha demostrado la viabilidad de operar a temperaturas extremas. Su evolución deberá incorporar compatibilidad química con amoníaco y metanol, además de sensores embebidos que monitoreen presión, temperatura y microfugas en tiempo real.

Swivels y turntables

El swivel, núcleo hidráulico de la monoboya, requerirá aleaciones resistentes a fragilización por hidrógeno, sellos híbridos multicapa y cojinetes diseñados para cargas combinadas en condiciones criogénicas. La redundancia de barreras de contención será esencial para limitar posibles escenarios de fuga.

Ingeniería del sistema SPM

El PLEM y las tuberías asociadas deberán utilizar materiales capaces de resistir corrosión bajo tensión, contracciones térmicas y gradientes de presión elevados. La integración de sistemas de desconexión a prueba de fallos (ERS/ESD) permitirá aislar el flujo con rapidez ante cualquier anomalía operacional.

Monitoreo avanzado

Sensores inteligentes distribuidos, modelos numéricos y gemelos digitales permitirán evaluar esfuerzos, termodinámica y comportamiento estructural en tiempo real, habilitando estrategias de mantenimiento predictivo y decisiones basadas en datos.

Integridad estructural

La operación con hidrógeno, amoníaco o metanol exige evaluar fragilización, fatiga térmica y efectos de sorción en elastómeros. Esto demanda criterios específicos de inspección y programas RBI ajustados a los modos de falla propios de estos combustibles.

Rol de la ingeniería EPC en la transición energética offshore

La transición energética exige nuevas soluciones de ingeniería EPC capaces de diseñar, fabricar e implementar infraestructura offshore sometida a requisitos de seguridad, confiabilidad y desempeño cada vez más rigurosos. La experiencia en sistemas SPM/CALM, terminales flotantes y tecnologías sin muelle será decisiva para habilitar la transferencia de combustibles alternativos.

La ingeniería especializada en amarre, análisis estructural, sistemas mecánicos y de proceso, así como tuberías, válvulas y equipos críticos, se vuelve estratégica para garantizar que cada terminal funcione con integridad desde el diseño hasta la operación. Empresas EPC con enfoque en soluciones marinas y offshore como Seawing Company, que integra diseño, provisión de equipos, instalación, puesta en marcha y mantenimiento de sistemas CALM, aportan el soporte técnico necesario para modernizar y preparar la infraestructura marítima para nuevos combustibles.

Esta combinación de capacidades en ingeniería offshore, servicios de campo y gestión del ciclo de vida permitirá transformar monoboyas convencionales en configuraciones listas para operar con combustibles de transición y vectores energéticos limpios, reduciendo riesgos operativos y habilitando una adopción segura a escala industrial.

¿Cómo serán las monoboyas en la próxima década?

La evolución del diseño de las monoboyas se genera por los compromisos de la transición energética y el mercado de energía sostenible. En la próxima década, las terminales de transferencia offshore para combustibles sostenibles se caracterizan por su autonomía, su resiliencia material y su integración digital avanzada. En el futuro estas estructuras contarán con:

• Integridad reforzada: líneas de transferencia offshore de doble o triple pared y swivels con aleaciones metálicas avanzadas resistentes a la fragilización por hidrógeno y corrosión por amoníaco.
• Sistemas criogénicos modularizados: diseño de componentes criogénicos (para GNL o LH₂) en módulos reemplazables y aislados por vacío.
• Digitalización operacional: uso de digital twins para simulación en tiempo real de cargas, fatiga y termodinámica, permitiendo el mantenimiento predictivo y el ajuste fino de los protocolos de transferencia offshore.
• Seguridad autónoma: sensores inalámbricos e inteligentes integrados para la detección temprana de fugas y sistemas de ESD/ERS activados por algoritmos de riesgo.
• Ventilación dirigida: estructuras diseñadas con ventilación natural y forzada para la gestión segura de vapores de amoníaco o hidrógeno.

Conclusiones

La transición energética exige que la infraestructura marítima evolucione para manejar con seguridad los nuevos vectores de energía sostenible. Las monoboyas tipo CALM son un activo logístico irremplazable, pero su adaptación a combustibles como el amoníaco y el hidrógeno plantea desafíos técnicos complejos, particularmente en criogenia, compatibilidad de materiales y contención.

El camino hacia la transferencia offshore segura está definido por la innovación en swivels con sellado redundante, el desarrollo de mangueras criogénicas y la implementación de sistemas de monitoreo en tiempo real orientados a la detección temprana de fugas y condiciones anómalas. La validación temprana mediante el Approval in Principle (AiP) es importante para mitigar riesgos e impulsar la inversión.

Referencias

1. https://www.offshore-energy.biz/dnv-greenlights-sbm-offshores-ammonia-terminal/
2. https://www.offshore-energy.biz/dnv-approves-h2carriers-green-ammonia-floating-production-unit-design/

Preguntas frecuentes (FAQs)