ESTRELLAS: El eslabón perdido en la cadena de suministro de la minería en aguas profundas

A medida que las empresas se acercan a la fase de explotación de Minería en aguas profundasun factor crítico es el transporte de minerales desde la ubicación de la mina hasta las refinerías en tierra. Si bien esto puede parecer un paso relativamente simple, que involucra transportadores de minerales a granel convencionales y procedimientos estándar, los matices y límites prácticos de operar en las profundidades del océano significan que este paso se vuelve cada vez más complejo y desafiante.

Este artículo explorará el concepto ESTRELLAS, los probables requisitos reglamentarios y las complejidades de este nuevo tipo de buque. Desafortunadamente, muchas partes interesadas han pasado por alto la importancia de este vínculo en el proceso de producción, y los desafíos en torno a la disponibilidad de los astilleros y los plazos de entrega significan que el momento de entrega de los buques STARS es fundamental para el éxito de los proyectos.

Concepto ESTRELLAS

La mayoría de las propuestas para la minería en aguas profundas implican el uso de un gran buque de apoyo a la producción (PSV) para operar el equipo de minería (incluidos Harvester, RALS, separadores de superficie, etc.) que permanecen en la ubicación de la mina. Esto requiere un transportador tipo lanzadera para trasladar los nódulos recolectados al sitio de descarga designado. Estas operaciones serían superficialmente análogas al uso de camiones cisterna (petroleros) que descargan FPSO en la industria del petróleo y el gas. Si bien podría parecer factible simplemente modificar un granelero estándar para este propósito, este tipo de transportador requiere una reflexión profunda por parte de los diseñadores y operadores sobre la eficiencia y el cumplimiento normativo. Estos requisitos adicionales significan que la industria los considera un tipo de buque claramente diferente y han adquirido el acrónimo STARS (Buque Shuttle de Transporte y Reabastecimiento).

Consideraciones sobre las ESTRELLAS

En general, se espera que un buque STARS cumpla cuatro tareas clave:

• Traspaso de nódulos del PSV
• Transporte de esos nódulos a la instalación de procesamiento
• Transporte de equipos, combustible y víveres al PSV
• Traslado de personal hacia y desde el PSV por turnos de tripulación

De estas cuatro tareas, la recepción de nódulos, el transporte de combustible y el traslado de personal plantean varios desafíos, particularmente en torno a las normas y reglamentos. Estos impactan la capacidad de asegurar las embarcaciones y operaciones, y en consecuencia impactan el financiamiento del proyecto o empresa.
Los matices y complejidades de estas tareas se describen a continuación.

Transferencias de barco a barco
Hay varias opciones para transferir nódulos desde la bodega del PSV al STARS, incluida la transferencia húmeda o seca, mediante manguera o transportador, y con los buques uno al lado del otro o a popa del otro. Cada una de estas opciones tiene varias ventajas y desventajas, que se analizan a continuación:

• Descarga en tándem (línea a popa): El STARS maniobra para mantener la posición a popa del PSV y se realiza transferencia de nódulos desde la popa del PSV a la proa del STARS.
  Ventajas:
  - La ventana climática es mayor, lo que aumenta el tiempo de actividad operativa.
  - Puede no requerir embarcaciones con posicionamiento dinámico (DP)
  Contras:
  - Los STARS deben maniobrar constantemente para mantener la posición si el PSV está minando activamente, ya que el PSV debe seguir un patrón de minería predeterminado y no puede “veletarse”
  - Probablemente requiera el uso de transferencia de lodo a través de una manguera, con problemas importantes (ver más abajo)
  - Los STARS aún deben acercarse para repostar y reabastecerse.

• Descarga lado a lado (al lado): STARS maniobra junto al PSV, las líneas se cruzan, STARS está asegurado junto al PSV en defensas tipo Yokohama. La transferencia de nódulos se realiza de un lado de un barco al otro.
  Ventajas:
  - Permite la carga, reabastecimiento, reabastecimiento de combustible y cambio de tripulación simultáneos
  - Mayor variedad de opciones de transferencia de nódulos, incluidas las secas/con transportador
  - PSV puede continuar minando mientras descarga
  Contras:
  - Mayor riesgo de colisión que el método de descarga en tándem
  - La ventana climática puede limitar el amarre uno al lado del otro
  - Se requiere más entrenamiento y esfuerzo por parte de las tripulaciones.
• - Puede interferir con los sistemas de lanzamiento y recuperación de Harvester (LARS) o los umbilicales de ROV.

En cada caso, la transferencia de productos secos de barco a barco requiere maniobras coordinadas de un PSV de aproximadamente 100.000 toneladas (normalmente siguiendo una ruta predeterminada a una velocidad de alrededor de 0,5 nudos) con un transportador de mineral a granel de 25.000 a 100.000 toneladas. . Esto no tiene precedentes en las operaciones marítimas.

Además, si bien OCIMF/SIGTTO ha publicado la “Guía de transferencia de barco a barco para petróleo, productos químicos y gases licuados” (para asesorar a capitanes, marineros y otros en la transferencia de barco a barco), hasta el momento, ninguna organización tiene orientación para el transporte seco. traslado de carga en el mar. Se espera que la nueva Academia Internacional de Minerales Submarinos (ISMA), con sede en el Laboratorio de Ingeniería Oceánica de Texas, pueda encargarse del desarrollo de este nuevo y necesario estándar.

Fuente: IA generada en ChatGPT por el autor

Métodos de transferencia de nódulos

Además de estos requisitos de maniobra, se han propuesto dos categorías amplias de transferencia de nódulos, cada una de las cuales plantea desafíos y limitaciones:

• Transferencia húmeda: La lechada de nódulos se bombea a través de una manguera desde el PSV al STARS
  Ventajas:
  - La manguera tiene mayor longitud y mayor flexibilidad
  - Puede usarse con descarga en tándem o en paralelo
  Contras:
  - Requiere la instalación de equipo de deshidratación en el STARS
  - Luego, el agua debe devolverse al PSV para su reinyección en profundidad, lo que requiere importantes equipos, manipulación y conexiones adicionales entre los dos recipientes.
• Transferencia en seco: Los nódulos se transfieren a través de un transportador de carga.
  Ventajas:
  - Más sencillo, ya que el drenaje se produce en el PSV y no se requiere equipo de manipulación adicional en el STARS.
  Contras:
  - Las distancias de transferencia son más cortas y el equipo es menos tolerante a los errores
  - Es más apropiado para su uso en descargas lado a lado y los costos aumentan significativamente a medida que aumentan las distancias de compensación.

Aunque ambas opciones presentan varios desafíos y problemas, el método de transferencia húmeda generalmente se considera inaceptable y los operadores se están alineando en el uso de la transferencia seca. Importantes volúmenes de agua son elevados a la superficie mediante nódulos del fondo marino. Esta agua es muy diferente en temperatura y composición química al agua de la superficie, y los estudios ambientales indican que no debe descargarse en la superficie. En consecuencia, el agua separada regresa a la profundidad a través de una línea de retorno en el PSV.

Transporte de Equipos, Combustible, Provisiones y Personal

Nódulo polimetálico se encuentran principalmente en las vastas y profundas llanuras abisales del océano global. En la mayoría de los casos, los campos de nódulos están situados a grandes distancias de la tierra; que van desde alrededor de 100 a 150 millas náuticas desde la tierra en la cuenca Penrhyn de la ZEE de las Islas Cook, hasta miles de millas desde la tierra en algunas partes de la zona Clarion-Clipperton del Pacífico Norte. En consecuencia, las distancias, los tiempos y los aspectos prácticos del transporte son de gran importancia.

Si una mina minera en aguas profundas se encuentra a una distancia práctica de vuelo en helicóptero o de navegación, entonces la mejor manera de realizar los traslados de equipos, provisiones y tripulaciones desde la base costera es mediante helicópteros convencionales y/o traslados desde embarcaciones de suministro de plataforma.

Sin embargo, muchas de las áreas internacionales no son prácticas para un buque de suministro de plataforma y son imposibles de alcanzar para los helicópteros. Por tanto, la forma más económica de reabastecer al PSV sería adaptar el STARS como buque de transporte de carga para cumplir también estas misiones auxiliares.

Por tanto, la función de STARS se ampliaría para incluir:

• Transporte de carga sólida, provisiones y equipos.
• Transporte y traslado de combustible.
• Transporte y alojamiento del personal (probablemente entre 10 y 30 por traslado, dependiendo de los turnos, los requisitos de la tripulación y la frecuencia del reabastecimiento)

Estos requisitos adicionales, a su vez, añaden más complejidades y desafíos, como la necesidad de utilizar un "Billy Pugh" u otros métodos de transferencia de personal, junto con requisitos reglamentarios para una mayor estabilidad y capacidad de supervivencia de los buques que transportan combustible, y requisitos de seguridad y alojamiento para el personal. . Estos se describen a continuación:

Cuestiones regulatorias en torno al personal industrial

En noviembre de 2022, el Comité de Seguridad Marítima (MSC 106) adoptó un nuevo código de seguridad obligatorio para los buques que transporten “personal industrial”.

El nuevo Capítulo XV del Convenio Internacional para la Seguridad de la Vida Humana en el Mar (SOLAS) y el nuevo Código Internacional de Seguridad para Buques que Transporten Personal Industrial (Código IP) asociado tienen como objetivo proporcionar normas mínimas de seguridad para los buques que transporten personal industrial (así como para el propio personal) y abordar riesgos específicos de las operaciones marítimas dentro de los sectores offshore y energético, como las operaciones de traslado de personal.

Se espera que las enmiendas y el código entren en vigor el 1 de julio de 2024 y exigirán que los buques de > 500 toneladas brutas tengan un Certificado de seguridad de personal industrial (Certificado IP) si transportan más de 12 personas industriales. Es probable que un buque STARS supere estos criterios y es probable que los buques de mineral a granel existentes no cumplan los requisitos.

Cuestiones regulatorias en torno al reabastecimiento de combustible

Si se van a utilizar buques STARS para repostar el PSV, entonces ciertos aspectos del Convenio Internacional para la Prevención de la Contaminación por los Buques (MARPOL) también se aplicarán a los STARS. Estos requisitos incluyen detalles específicos sobre la construcción de tanques de carga de petróleo, subdivisión, tuberías y arreglos de separación de petróleo/agua. Los graneleros convencionales no cumplirían estos requisitos ya que no reabastecen de combustible a otros buques. Además, su diseño optimiza el transporte a granel, en lugar de la subdivisión y protección contra inundaciones que normalmente requiere MARPOL. En consecuencia, sería necesaria una importante modernización de los graneleros convencionales.

Opciones: construcción nueva o renovación importante

Al igual que con cualquier otro cálculo de diseño de ingeniería, las limitaciones de costo y programación serán consideraciones importantes. En cuanto a los costes, un granelero práctico o práctico puede adquirirse fácilmente en el mercado de segunda mano. Sin embargo, se requerirían modificaciones importantes del casco y la maquinaria para cumplir con los requisitos mínimos de posicionamiento dinámico, código IP y buque cisterna MARPOL.

Conclusión

El envío de nódulos polimetálicos a granel desde una mina en aguas profundas parece a primera vista una cuestión relativamente sencilla, que requiere el uso de buques transportadores de mineral a granel estándar con modificaciones menores. Sin embargo, la combinación de sitios mineros remotos, largas distancias y cadenas de suministro complejas significa que se espera que los buques STARS hagan mucho más trabajo que un típico transportador de mineral a granel.

Las complejidades operativas, incluidas combinaciones de rumbos predeterminados subóptimos, embarcaciones grandes y poco manejables y criterios de descarga estrictos, significan que el proceso de descarga de nódulos a granel es complejo. Es probable que estas operaciones requieran la modernización de las cápsulas de propulsión y las capacidades DP2 de los transportadores de mineral existentes, mientras que las operaciones en sí no tienen precedentes y actualmente carecen de regulaciones.

Otras optimizaciones logísticas, como el uso de STARS para transportar alimentos, combustible, equipos y personal, complican aún más las operaciones. Estos activan disposiciones en SOLAS y MARPOL que requieren modificaciones significativas de diseño para el cumplimiento normativo.

El resultado es que modernizar los transportadores de mineral a granel existentes en STARS probablemente sea prohibitivamente complejo y costoso, y parece probable que se necesite un nuevo tipo de buque especialmente diseñado para satisfacer estas necesidades. Sin embargo, los plazos de diseño y construcción (particularmente la disponibilidad de espacio en los astilleros) significan que estos buques se están convirtiendo cada vez más en el factor limitante para el éxito de las operaciones mineras en aguas profundas.

Al igual que con el PSV, la Oficina Estadounidense de Transporte Marítimo ha realizado un gran trabajo preliminar en el aspecto de cumplimiento normativo de los buques STARS. La publicación de los “Requisitos para Minería Submarina” fue la primera y hasta el momento única Normas de Sociedades de Clasificación para esta industria. Se espera que en el futuro los Estados del pabellón y los organismos reguladores de DSM (ISA, Cook Is SBMA et al.) acepten una nueva designación de buque, como Buque de suministro, transporte y reabastecimiento, de la misma manera que se aceptó el Buque minero submarino para Alllseas Hidden Gem. .

Para tener éxito, las partes interesadas de DSM deben considerar cuidadosamente este “eslabón perdido” en su cadena de suministro.

Sobre el autor: Phillip Gales es un emprendedor tecnológico en serie que se especializa en la creación de empresas de datos e inteligencia artificial para la industria pesada. Dirige una empresa de análisis de datos y estrategia para minerales submarinos en https://deepseamining.ac. Tiene un MBA de la Harvard Business School y una maestría en ingeniería de la Universidad de Cambridge.