Le Petroliere: Giganti del Mare, Tecnologia e Sicurezza a Bordo

Che le petroliere fossero fondamentali nel traffico marittimo è scontato, che senza quanto trasportano si rischiano seri problemi energetici per ogni Paese non fa notizia, che una parte importante dell'economia ne sia condizionata è aspetto noto. La (brutta) sorpresa è che a causa della guerra Usa-Iran e del sostanziale blocco dello Stretto di Hormuz, le petroliere finissero in copertina dopo che per anni le attenzioni della marineria sono state riservate alle grandi navi da crociera.

In realtà, anche le petroliere bloccate nello Stretto sono dei gioielli nautici e tecnologici, che valgono cifre incredibili quando sono cariche e richiedono assicurazioni senza limiti, soprattutto in queste settimane. Tanto che armatori e diplomatici sono impegnati in modo totale per permettere di risolvere prima possibile la drammatica situazione: secondo la Lloyd's Market Association di Londra il valore delle navi ferme supera i 25 miliardi di dollari, e metà del valore sia rappresentato da carburante.

Le Categorie di Petroliere

Per scoprire come sono fatte le petroliere, partiamo dall'Abc. Si tratta di una nave cisterna adibita al trasporto di greggio (crude oil tanker) o dei prodotti derivati (product tanker): oltre agli oleodotti, è l'unico altro modo per trasportare grandi quantità di greggio. Sono classificate in cinque categorie, in base alla loro stazza:

Categoria	Sigla	Portata (tonnellate)	Caratteristiche aggiuntive
Megapetroliere	ULCC (Ultra Large Crude Carrier)	> 300.000	Le più grandi navi al mondo, manovrabilità molto scarsa, spazio di arresto in miglia.
Superpetroliere	VLCC (Very Large Crude Carrier)	> 200.000	Le più utilizzate.
Suezmax		125.000 - 200.000	Possono transitare nel canale di Suez.
Aframax		80.000 - 125.000
Panamax		50.000 - 79.000	Larghezza massima di 32,2 m, in grado di passare attraverso il canale di Panama.

Le ULCC si possono considerare le più grandi navi al mondo, superiori anche alle portaerei statunitensi a propulsione nucleare come quelle della classe Nimitz che sono lunghe 330 metri e stazzano 100mila tonnellate. Le loro dimensioni e massa fanno sì che abbiano una manovrabilità molto scarsa, tanto che lo spazio di arresto si misura in miglia.

Inizialmente, le petroliere non potevano scaricare il combustibile attraccando direttamente ai moli, in quanto i porti non potevano ricevere navi così imponenti. Pertanto si ricorreva a naviglio minore per trasferire il carico dalla nave che rimaneva al largo della terra ferma. In seguito molti porti si sono attrezzati con impianti di pompaggio posti al largo: in questo caso il combustibile viene trasferito per mezzo di mini-oleodotti che collegano la terra con l'impianto.

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Per la cronaca, la più grande petroliera mai esistita è la Seawise Giant, entrata in servizio nel 1981 e costruita in Giappone dai cantieri Sumitomo Corporation di Yokosuka. Aveva una lunghezza complessiva di ben 458 metri, una larghezza di 69 m e una portata di 564.763 tonnellate circa. Rimase in servizio attivo fino al 2004, poi convertita in un'unità di stoccaggio statica e infine demolita nel 2010. L'ancora della nave, pesante 36 tonnellate, è stata ristrutturata e si trova al centro della piazza antistante l'Hong Kong Maritime Museum.

Vita e Operazioni a Bordo

Seawise Giant aveva un equipaggio di 40 persone: nulla rispetto a quanto è richiesto a una nave da crociera ma tanti pensando che oggi su una ULCC o una VLCC ce ne sono una trentina al massimo, grazie ovviamente all'automazione, il che abbassa il costo di trasporto per barile. Il personale è suddiviso principalmente in tre dipartimenti: coperta (i marinai dal comandante al mozzo), macchina (ingegneri e tecnici) e camera (cuochi e servizi vari).

È la normalità che sia composto da persone di sette, anche dieci nazionalità, ma questo succede anche sulle navi della Costa Crociere o della MSC dove si arriva a 70 nazionalità diverse con una forte rappresentanza da paesi asiatici (come Indonesia e Filippine), Sud America ed Europa dell'Est. L'equipaggio di una petroliera vive all'interno di una struttura dedicata chiamata castello (il cosiddetto accommodation block), situata a poppa e separata dalle cisterne di carico per ragioni di sicurezza. Le cabine sono ovviamente differenti - come gli stipendi - a seconda del ruolo ricoperto a bordo e ci sono zone in comune: più che per l'impegno reale, la navigazione è faticosa in termini di tempo: è normale non toccare terra per 20-30 giorni e sono pochissimi i momenti liberi durante l'anno. Tenere ferma una petroliera ha un costo enorme.

Quanto alla navigazione vera e propria, praticamente tutto avviene dalla plancia di comando - dotata di ogni ausilio elettronico di ultima generazione - gestita dal comandante e dagli ufficiali, spesso con l'ausilio di un pilota portuale nelle fasi delicate. Considerando la massa colossale, le manovre non sono ovviamente facili: per quelle a bassa velocità, specialmente nei porti, si utilizzano i bow thruster (eliche trasversali di prua) e si chiede il supporto dei rimorchiatori. Negli ultimi anni, nei tratti di mare più pericolosi del pianeta, è usuale che a bordo ci siano anche dei contractors a difesa della petroliera.

Tecnologie per la Sicurezza: Doppio Scafo e Gas Inerte

Non si esagera a dire che le petroliere quando sono cariche sono delle gigantesche potenziali "bombe galleggianti". Ecco perché, a seguito di una direttiva IMO (Organizzazione Marittima Internazionale) dai primi anni Novanta sono state costruite con doppio scafo, cioè con un'intercapedine di circa 1,5-2 metri tra lo scafo esterno e le cisterne di carico. Questo ha contribuito a elevare gli standard di sicurezza e far diminuire significativamente gli episodi di inquinamento causati da collisioni.

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Oltre alla normativa IMO, anche le autorità nazionali hanno introdotto rapidamente l'adozione del doppio scafo. La legislazione dell'Unione Europea e degli Stati Uniti impone che - rispettivamente dal 2010 e dal 2015 - solo le navi dotate di doppio scafo possono entrare nelle acque che ricadono sotto la rispettiva giurisdizione. Questa legislazione è stata emanata a seguito degli effetti di gravi incidenti che hanno coinvolto le petroliere, a partire da quello terribile nel 1990 quando la Exxon Valdez perse 40,9 milioni di litri di petrolio nel golfo dell'Alaska. Oggi le navi devono possedere, oltre alle stive per il carico, intercapedini separate dove alloggiare la zavorra o altri liquidi che favoriscono la stabilità in navigazione, e delle paratie longitudinali che generino un'ulteriore divisione del carico nel senso della lunghezza.

Infine, le motorizzazioni: sono prevalentemente diesel a due tempi a ciclo lento, progettati per l'efficienza sui lunghi tragitti - più importante delle prestazioni velocistiche - accoppiati direttamente all'elica. Spesso superiori a 12 metri di altezza e 20 metri di lunghezza, per un peso di oltre 2mila tonnellate, sviluppano potenze enormi, sino a 130mila cavalli, circa la metà delle portaerei della già citata classe Nimitz che però sono spinte da due reattori nucleari e quattro turbine. I consumi possono raggiungere anche 6.200 litri di carburante all'ora, quindi più di 100 al minuto, il giusto per dei giganti del mare.

L'Impianto di Gas Inerte (IGS): Sicurezza sul Ponte

Le navi cisterna adibite al trasporto di idrocarburi aventi dimensione uguale o maggiore di 8.000 TDW devono essere munite di impianto di gas inerte fisso, realizzato conformemente al "F.S.S. Code”. Tutte le navi che effettuano il lavaggio con “crudo” delle cisterne del carico devono essere dotate dell’impianto di gas inerte fisso. In particolare, le navi cisterna con tonnellaggio ≥ 8.000 TDW costruite a partire dal primo gennaio 2016 devono essere dotate dell’impianto di gas inerte fisso (SOLAS chap.II-2 Reg. 5.5.3.1).

Il sistema a gas inerte deve essere in grado di inertizzare, spurgare e liberare le cisterne vuote e mantenere l'atmosfera delle cisterne del carico con il contenuto di ossigeno richiesto dalla norma. (F.S.S. Code Capitolo 15 Reg. 2.1.2). Il sistema di gas inerte include sistemi che utilizzano gas di scarico, generatori di gas inerte e generatori di azoto e si riferisce all'impianto di gas inerte e alla distribuzione di gas inerte insieme ai mezzi per prevenire il riflusso dei gas del carico verso gli spazi delle macchine, strumenti di misurazione fissi e portatili e dispositivi di controllo.

Maneggio del Carico e Gas Inerte

• Discarica: Durante le operazioni di discarica di idrocarburi liquidi, si crea uno spazio libero soprastante il prodotto in via di discarica. In passato, lo spazio era colmato mediante l’aspirazione dell’aria ambiente dell'atmosfera esterna. L’ossigeno dell’aria, mescolandosi con i vapori degli idrocarburi generava una miscela infiammabile che in presenza di una fonte di accensione avrebbe dato origine ad innumerevoli incidenti. Il gas inerte ha eliminato il pericolo dell'esplosione delle petroliere. Lo spazio libero sarà colmato dal gas inerte, che essendo il prodotto di una combustione, non è esplosivo. La norma prevede che la capacità di produrre e soffiare in cisterna il gas, sia pari al 125% della portata massima di tutte le pompe del carico in uso congiunto. In tal modo si potrà mantenere una pressione positiva in cisterna, che impedirà l'ingresso dell'aria comburente. La pressione è regolata dalle valvole press-vac, che la mantengono non superiore a 350 mm di colonna d'acqua per le navi cisterna adibite al trasporto di petrolio greggio.
• Viaggio in zavorra: Durante il viaggio in zavorra, le variazioni termiche potrebbero ridurre il battente di pressione oltre i 350 mm c.a. negativi, con possibile aspirazione d'aria dall'esterno. Per tale ragione, l'ufficiale monitora la pressione e quando la tendenza a scendere è in allarme, si provvederà ad effettuare un rabbocco con nuovo gas, sino a riavere la pressione positiva desiderata.
• Caricazione: Durante la caricazione il gas inerte verrà espulso tramite il "mast riser" che lo scaricherà all'atmosfera. Su ogni cisterna potrebbe essere disposto un secondo sistema P-V.

Proprietà e Fornitura del Gas Inerte

Il gas inerte mantiene il fluido comburente entro valori tali per cui la miscela di vapori di idrocarburi e comburente è sempre in regime "poor", ovvero inferiore al limite di esplosività inferiore. Il contenuto massimo di ossigeno nel gas inerte da soffiare in cisterna è pari a 5%. Qualora si superasse il limite, l'operatività della nave dovrebbe essere "controllata" speditamente mentre si riporta il valore entro i limiti. Ove non fosse possibile in breve tempo (la SOLAS non impone però la tempistica), l'operatività commerciale della nave dovrebbe arrestarsi, effettuando nel frattempo quanto necessario per tornare entro i limiti di sicurezza. Normalmente la percentuale di ossigeno soffiata in cisterna con il gas inerte è inferiore al 4%.

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La produzione del gas inerte, sia da caldaie a vapore che da generatori autonomi, si attesta con un contenuto di ossigeno pari al 3/3,5%. I sistemi di controllo-combustione, potrebbero far produrre un gas di scarico con contenuto di O2 inferiore, ma ciò è fortemente sconsigliato. Ridurre l'aria comburente renderebbe la combustione imperfetta: invece di generare solo CO2, si produrrebbe molto CO. A prescindere dalla tossicità, il CO è un gas ancora combustibile e sarebbe un nonsenso introdurlo in cisterna.

Componenti Chiave del Sistema IGS sul Ponte

L'impianto di gas inerte si suddivide in due parti: la generazione del gas è dislocata nella zona sicura ("non hazardous zone"); la distribuzione del gas inerte è posta sul ponte di coperta della nave cisterna, a proravia del cassero degli alloggi e sito nella “hazardous zone”, ovvero nello spazio in cui potrebbero trovarsi dei vapori esplosivi originati dal carico.

Elementi dell’impianto posti nell'hazardous zone, in ordine da poppavia al limite della zona pericolosa:

• Doppio sigillo: Previene il ritorno dei gas alla zona sicura, composto dal sigillo liquido (DWS) e valvola di non ritorno meccanica.
• Isolation valve: Valvola di isolamento che sarà aperta solo quando saranno in funzione i soffiatori.
• Main: Uno o più collettori per la distribuzione del gas inerte.
• Connessione del main con un collettore del carico: Per lo spiazzamento dal basso; doppia valvola con rubinetto spia.
• Derivazione su ambo i lati con valvola e flangia cieca: Per fornitura di GI da terra.
• Mast riser: Valvola di scarico di grandi quantità, posto su albero a prora.
• Torre di sicurezza pressione vuoto: Pressure Vacuum Breaker (PVB).
• Derivazione dal “main” ad ogni cisterna: In genere verso il cofano di espansione.
• Press-vac: Valvole pressione vuoto poste su ogni cisterna per mantenere l’integrità strutturale.

Funzionamento Dettagliato dei Componenti

I generatori di gas possono essere con sistema di bruciatore autonomo, dove il complesso caldaie-scrubber è integrato e compatto. In alternativa, l'impianto deriva il gas di scarico da due generatori di vapore a combustione interna, isolati da valvole (metallo su metallo).

• Scrubber: Il gas sarà spinto alla torre di lavaggio. Per primo gorgoglierà in una sorta di sifone, il cui livello è mantenuto costante. Il corpo della torre di lavaggio è costituito dal sistema di raffreddamento, pulizia dei gas e deumidificazione. Il raffreddamento del gas è effettuato con acqua di mare che fluisce da appositi ugelli polverizzatori. La pulizia del gas (rimozione di zolfo e particolato) è effettuata facendo fluire il gas a intimo contatto con acqua corrente, attraverso labirinti o piattelli a rigurgito.
• Soffiatori: Una coppia di macchine, di cui almeno una dovrà avere la capacità di pompaggio del 125% della capacità totale volumetrica delle pompe del carico. Il secondo soffiatore avrà la capacità dell'80%, avendo la funzione di purging o di topping. I soffiatori centrifughi stanno andando in disuso, in quanto modesti sporcamenti li sbilanciano provocando notevoli vibrazioni. I soffiatori a lobi sono macchine volumetriche.
• Analizzatore di ossigeno: Posto a valle dei soffiatori, monitorerà in continuo il titolo del gas, sarà provvisto di registratore ed allarmi. Quando il flusso di gas avrà un contenuto non superiore al 5% di ossigeno, il sistema di "monitoring and control" farà aprire la valvola di mandata del gas alle cisterne. È lo stesso indipendentemente dall'impianto di produzione del gas.
• Deck Water Seal (DWS): È la seconda barriera di sicurezza che impedirà possibili ritorni di gas dalle cisterne verso la zona sicura. Il DWS è costituito da un serbatoio in cui fluisce il gas inerte. L'estremità del tubo di mandata è posta sotto battente d'acqua, in maniera tale che nella malaugurata eventualità di un ritorno di gas, l'acqua sia spinta dal gas stesso entro il tubo di mandata sino ad un livello insuperabile. L'operatività del sifone impedirà danni catastrofici.
• Mandata/Ritorno alle Cisterne: In corrispondenza di ogni accesso alle cisterne, uno stacco dal collettore principale del gas inerte alimenterà le cisterne. Sulla derivazione è inserita la valvola P/V (press-vac) automatica (a peso) che consentirà il bilanciamento della pressione dovuta alle variazioni termiche notte-giorno. La valvola ha anche la funzione di scaricare all'atmosfera un'eventuale sovrapressione. Un by-pass consentirà l'eventuale gestione manuale.
• Pressure Vacuum Breaker (PVB): È una sorta di valvola di sicurezza, a sifone, che protegge il DWS da eventuali contro-pressioni, qualora la valvola NR non garantisse la tenuta. In caso di eccessiva contro-pressione, si alzerà il livello del PVB e del DWS (ove la valvola NR sia guasta).
• Mast Riser: È l'ultimo elemento in linea dell'impianto di gas inerte. Si tratta di un esalatore che scaricherà il gas inerte in atmosfera durante la caricazione. Deve essere posto il più lontano possibile dalla zona sicura e scarica i gas in free flow. È munito di valvola press-vac (1400/-350) con by-pass. L'elemento dispersore deve essere posto ad un'altezza non inferiore a 6 m e per un raggio di 5m non dovrà essere posto alcun elemento che possa provocare scariche elettriche. Il valore di scatto della valvola per una petroliera sarà di 1400 mm di colonna d'acqua. Il sistema, provvisto di schermi parafiamma, sarà dotato di un sistema di estinzione incendio, normalmente ad azoto.

Le navi petroliere con doppio scafo debbono avere la possibilità di inertizzare i compartimenti del doppio scafo in emergenza. In caso di avaria, una cisterna di zavorra potrebbe essere invasa dal carico; per porla in sicurezza contro le esplosioni, sarà necessario inertizzarla. Ognuna di queste cisterne sarà dotata di uno stacco in coperta (normalmente "blanked") che, tramite una manichetta mobile, si potrà collegare ad uno stacco del collettore principale del gas inerte.

Gli spazi non destinati al carico, circostanti le cisterne del carico saranno muniti di sensori di rilevamento dei gas, compreso il locale pompe del carico. La ventilazione delle cisterne del carico deve essere ben distinta da tutte le altre. Per la bonifica delle cisterne del carico, quando devono essere preparate per l’accesso, le si spurgherà fino a quando la concentrazione di vapori di idrocarburi nelle cisterne del carico non sia ridotta a meno del 2% del volume. È importante notare che la sentina del locale pompe di una petroliera non può essere trattata dal separatore di sentina di macchina.

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