La transición de combustible también transforma lo que se debe medir

Descarbonizar un buque no consiste únicamente en cambiar el combustible que alimenta el motor. El LNG, el metanol, el amoníaco, el hidrógeno y las baterías difieren en su estado de almacenamiento, comportamiento ante fugas, efectos sobre las personas, características de ignición y evolución del incendio. Por ello, no basta con añadir algunos detectores de gas al sistema de detección de incendios de un buque de combustible líquido convencional. Deben rediseñarse junto con el sistema de combustible qué se detecta, dónde se colocan los sensores y qué señales se vinculan con la ventilación, las válvulas y el corte de combustible.

La introducción de la IMO al IGF Code explica el marco internacional de seguridad para la instrumentación, la disposición, el control y los sistemas de vigilancia de buques que utilizan gas u otros combustibles de bajo punto de inflamación. Un aspecto importante es que este código se basa en objetivos. Actualmente, las prescripciones obligatorias detalladas se centran en el gas natural; para otros combustibles también deben considerarse las directrices provisionales específicas o el procedimiento de diseño alternativo de SOLAS, la aprobación del Estado de abanderamiento y las reglas de la sociedad de clasificación. A septiembre de 2026, la lista de directrices de seguridad de la IMO para combustibles alternativos distingue entre el IGF Code para LNG y las directrices sobre metanol, amoníaco, hidrógeno y pilas de combustible. Por eso un único diseño de instrumentación no puede aplicarse sin cambios a todos los buques ecológicos.

La estructura común se basa en la evaluación de riesgos y la integración de las funciones de seguridad

Aunque cambie el combustible, existen preguntas comunes de diseño. Primero, qué sustancias pueden liberarse en estado líquido o gaseoso durante la operación normal, el bunkering, el mantenimiento, la purga, la pérdida de ventilación, la rotura de tuberías o después de una colisión o varada. Segundo, adónde se desplazan y dónde se acumulan esas sustancias en el espacio donde se encuentra la fuente de la fuga, en los espacios adyacentes, en las entradas y salidas de ventilación y alrededor de las estructuras de cubierta. Tercero, si la señal de detección debe generar solo una alarma o también el corte automático de combustible y una parada de emergencia.

El IGF Code exige colocar detección fija de gas en los espacios y zonas pertinentes, determinar su cantidad considerando el tamaño, la disposición y la ventilación del espacio, y definir su ubicación mediante análisis de dispersión de gases o pruebas físicas con humo. Es decir, no puede decidirse la ubicación con una única frase como «el gas ligero siempre en el techo y el vapor pesado siempre en el suelo». El chorro inicial de una fuga criogénica, la evaporación, la dirección de ventilación, los obstáculos creados por el equipo, el movimiento del buque y la temperatura modifican la distribución. La accesibilidad real del gas al sensor debe confirmarse mediante análisis de dispersión por escenario de fuga y ensayos de puesta en servicio.

El sistema de detección no es un elemento decorativo independiente, sino una entrada de las funciones de seguridad. Los puntos de alarma, la lógica de votación de dos sensores, el fallo de ventilación, el cierre de válvulas, la parada del suministro de combustible, el aislamiento eléctrico y las indicaciones en el puente, en la sala de control central y las indicaciones locales deben conectarse en una matriz de causa y efecto. También deben definirse la redundancia y las condiciones de operación en bypass para que el fallo o la parada por calibración de un sensor no cree una zona ciega. No obstante, los valores y la lógica de parada concretos deben fijarse conforme a los documentos IMO aplicables, el Estado de abanderamiento, la sociedad de clasificación y las condiciones de aprobación del motor y del sistema de suministro de combustible.

LNG: considerar conjuntamente el riesgo de explosión del metano y las fugas criogénicas

El principal objetivo de detección en un buque alimentado con LNG es el gas natural evaporado, principalmente metano. El texto del IGF Code exige detectores fijos en espacios de conexión de tanques, conductos de tuberías de combustible, espacios de máquinas con equipos de gas, salas de compresores y preparación de combustible, espacios cerrados y semicerrados donde pueda acumularse gas y, cuando sea necesario, entradas de ventilación de espacios de alojamiento y máquinas. Los espacios de máquinas protegidos por ESD cuentan con sistemas de detección redundantes. En zonas generales se prescribe una alarma visual y acústica al 20% LEL y la activación del sistema de seguridad al 40% LEL detectado por dos detectores; determinados conductos de ventilación tienen criterios específicos. Estas cifras son requisitos concretos del código para LNG y no deben copiarse automáticamente para otros combustibles.

Aunque el metano es más ligero que el aire, al producirse una fuga de LNG criogénico puede formarse inicialmente una nube de vapor fría y densa que se extiende cerca del suelo. Por ello, en lugar de fijar una sola altura superior para los sensores, deben evaluarse por escenario la fuente de fuga, los puntos bajos, las bolsas del techo y las salidas de ventilación. También importa el principio del sensor de gas inflamable. Los sensores infrarrojos son útiles para detectar hidrocarburos y dependen poco del oxígeno, pero debe comprobarse el error de indicación según el gas de aplicación y el gas de calibración. Los sensores catalíticos pueden verse afectados por la falta de oxígeno y el envenenamiento del catalizador. En el almacenamiento y suministro de LNG deben integrarse, además de la concentración de gas, la presión y el nivel del tanque, las fugas en el espacio entre tuberías dobles, la baja temperatura, el caudal de ventilación y la detección de incendios.

Metanol: separar la detección de vapor de la detección de fugas líquidas

El metanol ofrece la ventaja de ser un líquido manipulable a temperatura ambiente, pero es inflamable y tóxico. Como el líquido puede acumularse en el suelo o en un coferdán y evaporarse después, puede ser demasiado tarde si se presupone que la detección de vapor inflamable captará todas las fugas iniciales. Las directrices provisionales de la IMO para buques que usan alcohol metílico o etílico como combustible requieren detección de fugas líquidas en coferdanes protectores alrededor de los tanques, conductos de tuberías de combustible y salas de preparación, entre otros lugares, y vigilancia de fugas en el espacio anular de las tuberías de combustible de doble pared vinculada a una alarma y al corte del suministro del combustible correspondiente.

Las mismas directrices disponen detectores fijos de vapor en espacios de tuberías de combustible de doble pared, espacios de máquinas con equipos de combustible, salas de preparación y otros lugares donde pueda acumularse vapor, con alarma al 20% LEL y activación del sistema de seguridad al 40% LEL en dos detectores. También exigen prestar especial atención a la toxicidad en el diseño. Por tanto, instalar únicamente sensores LEL no resuelve la exposición de los trabajadores. Deben evaluarse el principio de medida y la selectividad del sensor de vapor de combustible, las interferencias previsibles y el rendimiento a baja concentración, además de preparar equipos portátiles adecuados y procedimientos de permiso de trabajo para el bunkering y el mantenimiento. La detección de incendios también debe seleccionarse considerando que una llama de metanol puede ser difícil de ver.

Amoníaco: no pasar por alto concentraciones tóxicas antes del riesgo de explosión

El amoníaco no contiene carbono, pero su alta toxicidad es el riesgo central del diseño. El hecho de que tenga olor no sustituye a la instrumentación de seguridad. El olfato varía entre personas, la exposición a concentraciones altas es peligrosa en sí misma y no puede utilizarse como referencia cuando se lleva equipo de protección. Debe evaluarse el desplazamiento de una nube tóxica incluyendo la evaporación y el enfriamiento del líquido derramado, su reacción con el agua y los puntos de descarga de los sistemas de extracción y lavado.

Las directrices provisionales de la IMO para buques alimentados con amoníaco, MSC.1/Circ.1687, establecen detección continua en el cerramiento secundario de tuberías de combustible, espacios de conexión de tanques, salas de preparación, estaciones de bunkering, espacios donde pueda acumularse vapor de amoníaco, entradas de ventilación exigidas por la evaluación de riesgos, entradas de refugios seguros y salidas de los dispositivos de alivio de presión de los tanques. La ubicación de los detectores se determina mediante análisis de dispersión de gases, y la cantidad en cada espacio debe permitir una lógica de votación.

Estas directrices incluyen niveles específicos del amoníaco: indicación local en la entrada de espacios cerrados a 25 ppm, alarma visual y acústica a 110 ppm y activación del sistema de seguridad a 220 ppm. Las fugas líquidas se detectan por separado en el punto más bajo del cerramiento secundario, en los espacios de conexión de tanques, en las salas de preparación y en las estaciones de bunkering. Esto demuestra que copiar sin más la lógica de %LEL del LNG puede no advertir suficientemente pronto del riesgo tóxico. Al seleccionar el sensor deben comprobarse el rango de medición de amoníaco, los tiempos de respuesta y recuperación, los efectos de humedad y temperatura, la sensibilidad cruzada, la capacidad de recuperación tras una exposición alta, la idoneidad del gas de calibración y la compatibilidad de los materiales de la línea de muestreo.

Hidrógeno y pilas de combustible: responder a su rápido ascenso y dispersión y a su baja energía de ignición

El hidrógeno es muy ligero y se dispersa rápidamente, pero pueden formarse mezclas inflamables si aparecen bolsas en la estructura del techo o bajo bandejas de cables. Sus moléculas pequeñas crean numerosos posibles puntos de fuga y su energía de ignición es baja. En el caso del hidrógeno líquido también deben abordarse escenarios adicionales como fugas criogénicas, pérdida del aislamiento al vacío, condensación del aire y enriquecimiento de oxígeno. Como algunos sensores infrarrojos para hidrocarburos comunes no detectan directamente el hidrógeno, no puede seleccionarse un instrumento basándose únicamente en la etiqueta «detector de gas inflamable». Deben compararse el intervalo y la idoneidad ambiental de tecnologías validadas para hidrógeno, como la catalítica, la de conductividad térmica y la electroquímica.

Las directrices aprobadas en 2026, directrices provisionales de la IMO para buques alimentados con hidrógeno, MSC.1/Circ.1701, distinguen el almacenamiento y suministro de hidrógeno licuado y comprimido y exigen detección continua de fugas en el cerramiento de conexión del tanque de hidrógeno comprimido. La estrategia debe considerar una combinación de distintos principios de detección que cubra diversos escenarios de fuga, y establece alarma al 20% LEL y actuación de seguridad al 40% LEL en dos detectores. Los sensores deben cubrir conjuntamente los posibles puntos de fuga, los lugares de acumulación y las salidas de ventilación.

En un buque con pilas de combustible, el combustible primario y el combustible obtenido tras el reformado pueden ser diferentes. Las directrices provisionales de la IMO para instalaciones de pilas de combustible, MSC.1/Circ.1647, disponen detectores fijos de hidrógeno en lugares donde pueda haber fugas, como válvulas, bridas y sellos, y abordan la alarma al 20% LEL en espacios de pilas de combustible y otros donde puedan acumularse gases inflamables. Por tanto, en un sistema de reformado de metanol deben evaluarse, junto con el análisis de riesgos del proveedor, el vapor de metanol, el gas reformado rico en hidrógeno y posibles subproductos del proceso como CO.

Buques de baterías: de detectar gas combustible a vigilar señales tempranas de embalamiento térmico

La propulsión eléctrica por baterías reduce las fugas de combustible de bunkering, pero no elimina la instrumentación. Un cortocircuito interno o el sobrecalentamiento de una batería de iones de litio puede evolucionar desde anomalías de temperatura o tensión de la celda hasta un embalamiento térmico, generando gases inflamables y tóxicos, humo y llamas. La primera capa de vigilancia es el estado de la tensión, la corriente y la temperatura de las celdas, el aislamiento, la refrigeración y las comunicaciones en el sistema de gestión de baterías. En el espacio se combinan la detección de incendio, humo y calor, el estado de la ventilación y, cuando proceda, la detección de off-gas o gas inflamable adecuada a la química de la batería y a los datos de ensayo.

Sin embargo, no debe declararse un único off-gas concreto como indicador temprano universal para todas las químicas de baterías. La composición y el momento de la emisión varían con el tipo de celda, el estado de carga, el modo de fallo, la estructura del módulo y el rack y la ventilación. El anexo sobre baterías de las Rules for the Survey and Construction of Steel Ships de ClassNK de 2025 trata la detección fija de incendios en compartimentos de sistemas de acumuladores y exige que la evaluación de riesgos examine la composición, el volumen y la tasa de liberación de los gases emitidos por las celdas durante el embalamiento térmico, así como el peligro de explosión. La selección del sensor debe basarse en datos de ensayo a nivel de celda y módulo y en las condiciones de aprobación de la sociedad de clasificación.

La madurez de la regulación internacional también varía según la fuente de energía. La IMO señaló que en 2026 seguía trabajando en la regulación de seguridad para baterías de iones de litio y nuevas tecnologías a bordo. Esto no permite predecir y afirmar obligaciones futuras; significa que en el proyecto actual deben comprobarse pronto las reglas y condiciones de aprobación más recientes del Estado de abanderamiento y la sociedad de clasificación aplicables. La evaluación de riesgos también debe definir cómo los resultados de detección en el compartimento de baterías se vinculan con la limitación de carga y descarga, la apertura de contactores, la refrigeración y ventilación, el aislamiento del compartimento, la extinción y la respuesta de la tripulación.

En buques multicombustible, el sistema de detección también se gestiona por modo

Durante la transición pueden coexistir dos o más fuentes de energía, como LNG-diésel, metanol-diésel, amoníaco-aceite piloto o un híbrido de baterías. La parada de un sistema puede sobrecargar otro o provocar pérdida de propulsión. Para cada modo de combustible y estado de bunkering, atraque, carga y mantenimiento deben definirse los sensores activos, los puntos de alarma, el alcance de las paradas automáticas y las condiciones de degradación admisibles. Aunque todas las señales se reúnan en una pantalla común, las unidades y significados del peligro deben diferenciarse. Las alarmas tóxicas en ppm, las alarmas de explosión en %LEL, la concentración de oxígeno, las fugas líquidas, la baja temperatura, el humo y la temperatura de las celdas no se sustituyen entre sí.

La instrumentación portátil tampoco debe tratarse como una miniatura de la instalación fija. La inspección previa al bunkering, la entrada en espacios confinados, la reentrada después de una fuga y la comprobación del mantenimiento o del estado libre de gas tienen objetivos de medición, ubicaciones y alcances requeridos de los equipos diferentes. Si se emplea una manguera de muestra, deben evaluarse la adsorción de sustancias reactivas y el retardo de transporte, y comprobarse que la bomba, el filtro y la manguera son adecuados para la sustancia objetivo y las condiciones de baja temperatura. Los detectores personales, los equipos respiratorios de escape de emergencia y la ropa protectora cumplen funciones diferentes, por lo que tampoco debe afirmarse que una alarma sustituye al equipo de protección.

Elementos que astilleros y armadores deben incluir en la especificación de instrumentación

Una vez elegido el tipo de combustible, deben documentarse, como mínimo, los siguientes elementos junto con su base de diseño:

  • Propiedades físicas y riesgos tóxicos, inflamables y criogénicos del combustible, el gas reformado, el gas inerte y el off-gas de baterías

  • Lista de fuentes de fuga y escenarios de dispersión o incendio en condiciones normales, anómalas, de mantenimiento, bunkering y carga

  • Sustancias objetivo, principios, intervalos, exactitud, tiempo de respuesta y límites ambientales y de sensibilidad cruzada de los sensores fijos y portátiles

  • Planos de disposición, análisis de ventilación, análisis de dispersión de gas o ensayos de demostración que justifiquen la ubicación y el número de sensores

  • Niveles de alarma, lógica de votación, matriz de causa y efecto e interbloqueos con ESD, válvulas, ventilación y aislamiento eléctrico

  • Redundancia ante pérdida de alimentación o comunicaciones y criterios de operación degradada durante fallos o calibración de sensores

  • Homologación, requisitos de protección contra explosiones y de clase, gas de calibración, periodicidad de pruebas funcionales, repuestos y plan de formación de la tripulación

  • Ensayos de llegada efectiva del gas a los detectores, de alarma y de parada automática que se verificarán durante la puesta en servicio con gas real o un método alternativo seguro

La guía de Lloyd’s Register de 2026 sobre reglas para buques que utilizan combustibles de bajo punto de inflamación también trata el metanol, el amoníaco y el hidrógeno en anexos separados. Para reducir cambios tardíos de diseño, al inicio del contrato el Estado de abanderamiento, la sociedad de clasificación, el fabricante del motor, el proveedor del sistema de suministro de combustible, el proveedor de baterías y el proveedor de sensores deben revisar una misma lista de riesgos y matriz de causa y efecto.

Conclusión: partir de escenarios de fallo, no del nombre del combustible

Los requisitos de instrumentación de los buques ecológicos no cambian únicamente aumentando el número de sensores. Para el LNG, el diseño debe centrarse en el riesgo de explosión del metano y las fugas criogénicas; para el metanol, en las fugas líquidas, los vapores inflamables y la toxicidad; para el amoníaco, en las alarmas tóxicas a baja concentración y las fugas líquidas; para el hidrógeno, en la rápida dispersión y la detección específica; y para las baterías, en el estado de las celdas, el off-gas del embalamiento térmico y el incendio. En un buque multicombustible, estos riesgos se superponen según el modo de operación.

Por tanto, una buena especificación no parte de un «detector universal para combustible ecológico». Primero se comprueban el código y las directrices provisionales de la IMO aplicables, las decisiones del Estado de abanderamiento, las reglas de clase y los datos del fabricante; después se elaboran los escenarios de fuga, dispersión e incendio propios del buque y se distribuyen los sensores y las acciones de seguridad. En ámbitos donde la regulación todavía evoluciona, es más realista registrar los criterios de aprobación y las hipótesis de diseño actuales y establecer un plan de gestión de cambios que afirmar obligaciones futuras. Reflejar con precisión las diferencias entre combustibles en el sistema de instrumentación determina la seguridad de la descarbonización marítima.

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