SE DESCRIBE UN PANEL LAMINADO COMPUESTO ADECUADO PARA CONSTRUIR RECIPIENTES DE CONTENCION,

Y EN PARTICULAR ADECUADOS PARA CONSTRUIR PETROLEROS DE DOBLE CASCO. EL LAMINADO TIENE DOS CAPAS METALICAS EN EL FRENTE, FIJADAS ESTRUCTURALMENTE A UN NUCLEO DE ELASTOMERO DE POLIURETANO. EL LAMINADO SE UTILIZA EN DIVERSOS COMPONENTES DEL CASCO, TALES COMO PLACAS DE CASCO, BAOS LONGITUDINALES, CUADERNAS TRANSVERSALES Y MAMPAROS. EL LAMINADO SE UTILIZA PARA CONSTRUIR EL CASCO INTERIOR Y EL CASCO EXTERIOR, Y PUEDE USARSE PARA DISPONER LOS SOPORTES ESTRUCTURALES ENTRE AMBOS CASCOS. LA CAPA MAS INTERIOR DEL CASCO INTERNO CONTIENE EL CARGAMENTO DEL BUQUE. EL NUCLEO ELASTOMERICO DEL LAMINADO DEL CASCO INTERIOR AISLA EL REVESTIMIENTO DEL CASCO INTERIOR CONTRA LAS GRIETAS, IMPIDIENDO ASI LA PERDIDA DE CARGAMENTO, POR EJEMPLO PETROLEO, AL MEDIO AMBIENTE, CUANDO SE PERFORA EL CASCO EXTERIOR, O SUFRE PENETRACIONES O ROTURAS EN CASO DE ACCIDENTE O ENCALLADURA

Sistemas estructurales de placas compuestas interlaminares de acero-plástico.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una placa compuesta interlaminar flexible, resistente al impacto y desgarro, y a un sistema de construcción para buques tales como buques cisterna, buques graneleros o barcos para los que es deseable contener los contenidos del buque durante condiciones de una carga extrema o accidental.

Descripción de la técnica anterior

La presión social, económica y política aumentada ha llevado al desarrollo de tecnología para reducir o eliminar el riesgo de una contaminación y el daño que se produce al entorno marino, así como también la pérdida de cargamento de valor, que se puede producir por una fuga de cargamento debido a una rotura de un buque con cargas extremas o accidentales, tales como colisiones, encallamiento, fuego y explosión. Particularmente, los buques que llevan materiales peligrosos están sujetos cada vez más a requisitos adicionales e impuestos por organismos de regulación, aseguradores de barco y cargamento, propietarios de barcos y financieros. Los altos gastos de responsabilidad para un derrame peligroso y valores de cargamento crecientes han fomentado además el desarrollo de buques resistentes a fuga y rotura.

Un enfoque para contener contenidos de buques es la provisión de dobles cascos para buques petroleros. Un casco interno, que contiene el cargamento, de una construcción reforzada de placa única se sostiene en el interior de un casco protector externo, que asimismo es una construcción reforzada de placa única. Un doble casco convencional tiene cuadernas longitudinales y transversales entre los cascos interno y externo. Un doble casco alternativo más avanzado sólo tiene cuadernas longitudinales entre los cascos interno y externo, permitiendo una construcción simplificada adecuada para una producción de cadena de montaje por dispositivos robotizados. El diseño de doble casco, tanto el convencional como el avanzado, tiene mamparos transversales entre compartimentos de cargamento en el casco interno y puede tener mamparos entre compartimentos de lastre que generalmente se ubican entre los cascos interno y externo. Las variaciones en el diseño de doble casco incluyen construcciones con sólo un doble fondo, o con un doble fondo y lados de doble casco. Para reducir el peso, la cubierta generalmente es una construcción de placa única. Como alternativa, las placas de casco curvadas de forma convexa entre cuadernas longitudinales pueden proporcionar una alta absorción de energía en el doble casco de placas curvadas.

La Figura 1 muestra una sección transversal de un buque petrolero de doble casco típico diseñado de acuerdo con la arquitectura naval convencional. La Figura 2 ilustra la disposición de tanques de carga y otras secciones para un buque de doble casco típico.

También se conocen bien las ventajas de la construcción de doble casco con respecto a los diseños convencionales de casco único. Estas ventajas incluyen una eficacia mejorada del tratamiento del cargamento, una mejor pureza del cargamento y una contaminación reducida del agua, aislando los tanques de lastre de las bodegas de carga. Además de eso, los dobles cascos construidos con respecto a normas internacionales, que requieren un espacio de dos metros entre los cascos interno y externo, también ofrecen un riesgo reducido de fuga o rotura debido a una penetración del casco externo durante colisiones o encallamientos. Las propiedades innovadoras reivindicadas de dobles cascos avanzados son una resistencia mejorada, facilidad de fabricación y áreas reducidas de soldadura y una superficie de acero en tanques de lastre, accesibilidad aumentada a los tanques de lastre, lo que tiene como resultado una mejor revisión y un mantenimiento mejorado y la retención de petróleo en el casco interno durante un encallamiento de alta energía. Con la tecnología actual, es menos probable que se pongan en peligro los buques de doble casco involucrados en impactos de baja energía y baja velocidad y es menos probable que provoquen una contaminación que un buque de casco único. Los diseños mejorados de buque cisterna, tales como doble fondo, dobles lados, doble casco, cubierta intermedia, etc., se conocen para reducir, pero no eliminar, el riesgo de derrames de petróleo en accidentes. A pesar de que los ensayos indican que un diseño avanzado de doble casco todo de acero disipará más energía que un diseño convencional de doble casco todo de acero, estando sujetos ambos diseños a poner en peligro el casco interno, debido a una propagación de grietas que se produce a partir de grietas de fatiga o de grietas que se propagan desde una placa rota durante acontecimientos de carga extrema.

Las patentes relacionadas con mejorar la capacidad de absorción de energía de una construcción de doble casco debido a acontecimientos accidentales o de carga extrema, tales como encallamiento o colisión, incluyen las patentes de Estados Unidos Nº 5.218.919 de Krulikowski III et al. y 5.477.797 de Stuart. Ambas patentes se refieren a la adecuación retroactiva de los buques cisterna existentes de casco único con cascos externos para hacer un buque cisterna de doble casco. Krulikowski III et al. describe el uso de miembros extensibles absorbentes de energía dispuestos en una formación similar a un armazón para soportar un casco auxiliar de acero laminado en el exterior de un casco de un buque petrolero existente. Se describen también detalles de construcción de uniones a mamparos transversales y dispositivos de control de desviación. El espacio vacío entre los cascos se llena con espuma/bolas de poliuretano para distribuir las fuerzas de impacto, para soportar el casco auxiliar con cargas hidrostáticas y para proporcionar una flotabilidad adicional en el caso de que el casco auxiliar se rompa. Stuart describe la construcción de un casco auxiliar unido al casco externo de un buque petrolero existente. Está compuesto por una serie de placas de acero enmarcadas longitudinalmente que forman una configuración celular, cuando se observa en sección, entre los cascos. La combinación de juntas de alivio de tensión, que hacen discontinuo el casco externo, y la estructura celular del casco interno crea un casco resistente a daños. La construcción permite también que el espacio interno se inunde hasta cualquier nivel para proporcionar el lastre apropiado mediante un gas inerte presurizado y un sistema de presión de vacío. Estas estructuras de casco externo actualizadas fallan a la hora de abordar la posibilidad de propagación de grietas en el casco interno debido a una rotura del casco externo y abordan inadecuadamente los gastos y la factibilidad de fabricación y mantenimiento de la estructura auxiliar de casco. En los actualizados actuales, el acceso entre los cascos para una revisión y un mantenimiento de corrosión es difícil, si no imposible. El casco externo en un diseño actualizado generalmente no participa en el soporte de todas las cargas funcionales, y añade un peso muerto significativo al buque cisterna con una funcionalidad estructural limitada.

Las patentes de Estados Unidos Nº 4.083.318 de Verolme y 4.672.906 de Asai se dirigen a buques cisterna de LNG (gas natural líquido) y a buques cisterna que llevan flete criogénico o de alta temperatura, donde los tanques de carga son estructuras separadas del buque cisterna y no forman parte del sistema de vigas del casco portante de carga del buque cisterna.

La construcción actual de doble casco todo de acero tiene desventajas importantes que disminuyen la probabilidad de que estos tipos de diseño observen los criterios de comportamiento de una fuga mínimas de petróleo después de acontecimientos accidentales o de carga extrema, tales como colisiones, encallamientos, explosiones o fuego, y permanecen competitivos con respecto a los gastos de vida útil, construcción y mantenimiento. Una desventaja es que la construcción actual de doble casco se basa en conceptos de diseño de arquitectura naval tradicional junto con acuerdos internacionales y normas nacionales que estipulan el uso de una construcción de doble casco con una separación mínima entre cascos, lo que se refiere a datos estadísticos de penetraciones de roca medidos de bajas registradas de buques cisterna.

Los cascos construidos de acuerdo con las normas de arquitectura naval tradicional generalmente proporcionan un sistema complejo de placas de acero y miembros estructurales de acero en placa, tales como cuadernas, mamparos y vigas. La capacidad portante de carga de las placas de acero y los miembros de soporte se aumenta reforzando las placas y miembros estructurales...

1. Un panel compuesto laminar (18) apropiado para el uso en la construcción de una estructura o un buque, comprendiendo dicho panel laminar:

2. Un panel compuesto laminar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha capa intermedia se ha colado en su sitio.

3. Un panel compuesto laminar de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho elastómero de poliuretano tiene una resistencia a tracción en el intervalo de 20 a 55 MPa.

4. Un panel compuesto laminar de acuerdo con la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que cada una de dichas primera y segunda capas de metal (34, 36) está formada de acero que tiene un espesor en el intervalo de 6 a 25 mm.

5. Un panel compuesto laminar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho material de plástico tiene una dureza Shore en el intervalo de 70A a 80D.

6. Un panel compuesto laminar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho material de plástico tiene un alargamiento en el intervalo del 100 al 800%.

7. Un panel compuesto laminar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho material de plástico tiene un módulo de flexión en el intervalo de 2 a 104 MPa.

8. Un panel compuesto laminar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dichas primera y segunda capas de metal (34, 36) están formadas de acero.

9. Un barco o buque que incluye un panel compuesto laminar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

10. Un barco o buque de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el panel compuesto laminar forma parte del casco.

11. Un método de fabricación de un panel compuesto laminar que consiste en las etapas de:

12. Un método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho elastómero de poliuretano tiene una resistencia a tracción en el intervalo de 20 a 55 MPa.

13. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 ó 12, en el que una de la primera y segunda capas de metal (34, 36) tiene una parte adaptada para soldarse, definiendo la parte adaptada para soldarse un margen de soldadura (58) en una parte de la cavidad de núcleo adyacente a la parte adaptada para soldarse, y la etapa de proporcionar un material de plástico no curado a la cavidad de núcleo se realiza de manera que el margen de soldadura está desprovisto de plástico.

14. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, que comprende además la etapa de proporcionar una abertura a través del espesor de una de la primera y segunda capas de metal (34, 36) y en que el plástico no curado se proporciona a la cavidad de núcleo a través de la abertura.

15. Un método de acuerdo con la reivindicación 14 que comprende además la etapa de sellar la abertura con un tapón roscado de metal.

16. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que la cavidad de núcleo tiene un borde abierto o no fijado y se proporciona el plástico no curado a la cavidad de núcleo a través de un tubo o tubos que entran en la cavidad, en el que el tubo o tubos se retiran cuando el plástico no curado llena la cavidad.

17. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, en el que dicha ubicación se efectúa mediante la colocación de un separador entre la primera capa de metal (34) y la segunda capa de metal (36).

18. Un método de acuerdo con la reivindicación 17 que comprende además la etapa de soldar o enlazar el separador a una de la primera y segunda capas de metal (34, 36).

19. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el que el separador está unido por soldadura.

20. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el que el separador está unido por enlace.

21. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, en el que el separador es metal.

22. Un método de acuerdo con una cualquiera las reivindicaciones 18 a 20, en el que el separador es una tira o bloque de elastómero pre-colado.

23. Un método de fabricación de una estructura de doble casco que comprende:

24. Un método de acuerdo con la reivindicación 23, en el que en las etapas de formación de los cascos interno y externo, el material de plástico no curado se proporciona a través de aberturas en la capa de metal entre el espacio vacío de la estructura de doble casco y la cavidad de núcleo del casco respectivo.