PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE LA POROSIDAD REAL DE LA BARRERA DE ESTANQUEIDAD DE UN TANQUE DE CONFINAMIENTO DE FLUIDO.
Procedimiento de medición de la porosidad real de una de las barreras de estanqueidad a los líquidos y a los gases (5),
denominada "secundaria", de la pared (2) de un tanque calorifugado de confinamiento de un fluido, tal como un gas licuado, denominado "tanque de membrana", integrado en la estructura (1) portadora de un buque, comprendiendo también dicho tanque una barrera de estanqueidad a los líquidos y a los gases (3), denominada "primaria", en contacto con el fluido contenido en el tanque y dos capas de aislamiento térmico (4, 6), denominadas "primaria" y "secundaria", dispuestas a ambos lados de dicha barrera de estanqueidad secundaria (5), siendo adecuada la capa de aislamiento secundaria (6) para fijarse a dicha estructura (1) portadora, estando un gas inerte presente en el interior del espacio libre (40, 60) de cada una de las dos capas de aislamiento térmico primaria (4) y secundaria (6), regulándose la presión en el interior del espacio libre de cada una de las dos capas primaria (4) y secundaria (6) respectivamente mediante unas válvulas denominadas "primarias" de admisión (401) y de escape (402) y mediante unas válvulas denominadas "secundarias" de admisión (601) y de escape (602) de dicho gas inerte, controlándose la apertura y el cierre de dichas válvulas (401, 402, 601, 602) de manera que se mantiene la presión en el interior del espacio libre (40) de la capa de aislamiento primaria (4) en un intervalo de valores de referencia y la presión en el interior del espacio libre (60) de la capa de aislamiento secundaria (6) en un valor diferente del que impera en el interior del espacio libre (40) de dicha capa de aislamiento primaria (4) en una diferencia de presión ΔP, estando este procedimiento caracterizado porque comprende las siguientes etapas que consisten en: a) durante por lo menos un periodo en el que las válvulas de admisión (601) y de escape (602) del gas de la capa secundaria (6) están cerradas y en el que las condiciones de utilización del tanque permanecen estables, medir en por lo menos dos instantes diferentes: los valores de la presión P y de la temperatura absoluta T en el interior del espacio libre (60) de la capa de aislamiento secundaria (6), de manera que puede calcularse la presión media Pm y la temperatura media Tm en el interior del espacio libre (60) de la misma, b) calcular la porosidad real PO de dicha barrera de estanqueidad secundaria (5) según la siguiente fórmula: en la que 26 es la velocidad de variación de la presión P en el interior del espacio libre (60) de la capa de aislamiento secundaria (6), V es el volumen del espacio libre (60) de la capa de aislamiento secundaria (6), M es la masa molar del gas inerte y R es la constante de los gases perfectos
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07123137.
Solicitante: STX FRANCE S.A.
Nacionalidad solicitante: Francia.
Dirección: AVENUE BOURDELLE BP 90180 44613 SAINT NAZAIRE CEDEX FRANCIA.
Inventor/es: DUFLOS,CHRISTIAN, ESBELIN,PAULE.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 13 de Diciembre de 2007.
Fecha Concesión Europea: 15 de Septiembre de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- F17C13/00B
- G01M3/32 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01M ENSAYO DEL EQUILIBRADO ESTATICO O DINAMICO DE MAQUINAS O ESTRUCTURAS; ENSAYO DE ESTRUCTURAS O APARATOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR. › G01M 3/00 Examen de la estanqueidad de estructuras ante un fluido. › en recipientes, p. ej. radiadores.
- G01N15/08M
Clasificación PCT:
- F17C13/02 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F17 ALMACENAMIENTO O DISTRIBUCION DE GASES O LIQUIDOS. › F17C RECIPIENTES PARA CONTENER O ALMACENAR GASES COMPRIMIDOS, LICUADOS O SOLIDIFICADOS; GASOMETROS DE CAPACIDAD FIJA; LLENADO O DESCARGA DE RECIPIENTES CON GASES COMPRIMIDOS, LICUADOS O SOLIDIFICADOS (utilización de cámaras o cavidades naturales o artificiales para el almacenamiento de fluidos B65G 5/00; construcción o ensamblaje de depósitos almacenadores empleando las técnicas de la ingeniería civil E04H 7/00; gasómetros de capacidad variable F17B; máquinas, instalaciones o sistemas de refrigeración o licuefacción F25). › F17C 13/00 Detalles de los recipientes, o de su llenado o vaciado. › Adaptaciones especiales de los dispositivos indicadores de medida o de control (medida en general G01).
- G01M3/32 G01M 3/00 […] › en recipientes, p. ej. radiadores.
- G01N15/08 G01 […] › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 15/00 Investigación de características de partículas; Investigación de la permeabilidad, del volumen de los poros o del área superficial efectiva de los materiales porosos (identificación de microorganismos C12Q). › Investigación de la permeabilidad, del volumen de los poros o del área superficial de los materiales porosos.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Fragmento de la descripción:
Procedimiento de medición de la porosidad real de la barrera de estanqueidad de un tanque de confinamiento de fluido.
La presente invención se refiere al campo técnico de los tanques calorifugados de confinamiento de un fluido, tal como un gas licuado, denominados "tanques de membrana". Este tipo de tanque se instala en el interior del casco de un buque de transporte, tal como un metanero.
La invención se refiere más precisamente a un procedimiento de medición de la porosidad real de la una de las capas de estanqueidad de este tanque.
Se describirá ahora brevemente la estructura de la pared de este tanque, haciendo referencia a la figura 1 adjunta. Esta última es una vista esquemática, en sección transversal, de la pared del tanque que contiene el gas licuado.
El gas licuado G, por ejemplo metano, se almacena en el interior de un tanque 20 cuya pared 2 se solidariza al casco 1 del buque mediante cualquier medio de fijación apropiado.
El casco del buque puede ser de casco único o más generalmente de doble casco. En la figura 1, el número de referencia 1 designa la pared interior del casco. Sirve de estructura portadora para el tanque y se denominará como tal en la continuación de la descripción y en las reivindicaciones.
La pared 2 comprende sucesivamente, desde la estructura 1 portadora hasta el interior del tanque:
El material que constituye las capas de aislamiento térmico 4 y 6 puede ser un material aislante alveolar, tal como una espuma de poliuretano, que presenta una estructura porosa y contrachapado para la rigidificación del conjunto.
Estas capas de aislamiento primaria 4 y secundaria 6 tienen el papel de aislar térmicamente el gas licuado, con respecto al exterior, y de conservarlo a baja temperatura, con el fin de limitar su tasa de evaporación. A modo de ejemplo, el metano se transporta a temperaturas próximas a -160ºC.
La barrera de estanqueidad secundaria 5 está constituida por ejemplo por un material que se presenta en forma de una napa flexible o rígida, adherida entre las capas de aislamiento térmico 4 y 6. A modo de ejemplo, se mencionará un material conocido con la marca registrada "TRIPLEX", que comprende una fina hoja metálica continua, intercalada entre dos tejidos de fibras de vidrio.
La barrera de estanqueidad primaria 3 puede formarse mediante el ensamblaje de tracas metálicas.
La barrera de estanqueidad primaria 3 que está en contacto directo con el gas licuado G tiene el papel de garantizar el confinamiento del mismo, mientras que la barrera de estanqueidad secundaria 5 desempeña el mismo papel, pero sólo interviene en caso de fugas a nivel de dicha barrera de estanqueidad primaria 3.
Por último, la capa de aislamiento térmico secundaria 6 puede fijarse a la estructura 1 portadora, por ejemplo por medio de clavijas y/o de cordones adhesivos no representados en la figura.
Por otro lado, y tal como se representa en la figura 2 adjunta, se introduce en el interior de los espacios libres 40 y 60 de las capas de aislamiento primaria 4 y secundaria 6, un gas inerte, por ejemplo nitrógeno en estado gaseoso o aire seco, manteniéndose este gas a una presión controlada.
Por "espacio libre" se entiende el volumen no ocupado por los materiales aislantes y por los medios de fijación. Se trata en particular de los espacios libres 40 y 60 que existen entre elementos próximos de materiales aislantes que constituyen dichas capas de aislamiento 4 y 6.
La figura 2 representa de manera esquemática un tanque 20 de almacenamiento de gas licuado y los medios de regulación de la presión del gas inerte.
La presión del gas inerte en el interior del espacio libre 60 de la capa de aislamiento térmico secundaria 6 se regula mediante una válvula de admisión 601 de este gas y una válvula de escape 602, esas dos válvulas se denominan "secundarias", por referencia a la capa 6.
De manera similar, la presión del gas inerte en el interior del espacio libre 40 de la capa de aislamiento térmico primaria 4 se regula mediante una válvula de admisión 401 de ese gas y una válvula de escape 402, denominadas "primarias".
Esas válvulas se controlan además mediante un sistema de regulación no representado en las figuras.
Cuando la barrera de estanqueidad secundaria 5 es rigurosamente estanca, los dos espacios (recintos) primario y secundario no están en comunicación de fluido.
La integridad de esta barrera de estanqueidad secundaria 5 es primordial y está reglamentada, con el fin de garantizar la seguridad del buque en el caso de una avería en la barrera de estanqueidad primaria 3.
El gas inerte presente en las capas de aislamiento 4 y 6 permite mantener el espacio libre de las capas de aislamiento a una determinada presión elegida y controlar que no se produzcan fugas del gas licuado G entre las mismas.
Para ello, se toman muestras de gas inerte puntualmente o de manera continua y se analiza el gas muestreado para verificar que no contiene cantidades del gas G, transportado en el tanque 20. En otras palabras, se verifica por ejemplo que el nitrógeno no contiene metano.
Una técnica conocida para verificar la integridad de la barrera de estanqueidad secundaria 5 consiste en realizar una medición denominada "de la superficie normalizada de porosidad", conocida por el experto en la materia con las siglas "NPA", por la expresión inglesa "Normalized Porosity Area".
La "superficie normalizada de porosidad" (NPA) se define como "el equivalente a la superficie de un orificio que conduce a la misma pérdida de gas licuado G que todas las pérdidas de una barrera de estanqueidad de una superficie de 5.000 m2 cuya calidad (porosidad) se considera aceptable para impedir que dicho gas licuado alcance la estructura portadora del casco, al tiempo que permite que este gas (en forma gaseosa) pase a través de dicha capa de estanqueidad".
Se expresa en m2.
En la práctica, esta medición se realiza cuando el tanque 20 está vacío y se encuentra a temperatura ambiente y a la presión atmosférica.
Se pone al vacío el espacio libre de la capa de aislamiento térmico secundaria 6, es decir a una depresión de aproximadamente -500 mbars (-5•104 Pa) con respecto a la presión atmosférica normal que es del orden de 1.020 mbars (aproximadamente 105 Pa). A continuación, se mide el tiempo empleado por el espacio libre de la capa de aislamiento térmico secundaria 6 para aumentar de una presión de -450 mbars con respecto a la presión atmosférica normal a una presión de -300 mbars con respecto a la presión atmosférica normal.
A continuación, se calcula el valor de la superficie normalizada de porosidad (NPA), aplicando las siguientes fórmulas:
Cuando el gas inerte es nitrógeno a 21ºC:
Cuando el gas inerte es aire a 21ºC:
siendo:
ASB: área de la barrera de estanqueidad secundaria 5 del tanque considerado (expresada en m2),
VIS: volumen libre (espacio libre) en el interior de la capa de aislamiento térmico secundaria 6 (expresado en m3),
ΔT: tiempo para que la presión aumente de -450 mbars con respecto a la presión atmosférica normal a -300 mbars con respecto a la presión atmosférica normal (expresado en horas).
A continuación, se compara este valor con valores de referencia que varían en función del número de ciclos de enfriamiento del tanque en el tiempo. Se determina así si el tanque sigue respetando las normas de seguridad exigidas.
No obstante, esta técnica de control de la integridad de la barrera de estanqueidad 5 sólo...
Reivindicaciones:
1. Procedimiento de medición de la porosidad real de una de las barreras de estanqueidad a los líquidos y a los gases (5), denominada "secundaria", de la pared (2) de un tanque calorifugado de confinamiento de un fluido, tal como un gas licuado, denominado "tanque de membrana", integrado en la estructura (1) portadora de un buque, comprendiendo también dicho tanque una barrera de estanqueidad a los líquidos y a los gases (3), denominada "primaria", en contacto con el fluido contenido en el tanque y dos capas de aislamiento térmico (4, 6), denominadas "primaria" y "secundaria", dispuestas a ambos lados de dicha barrera de estanqueidad secundaria (5), siendo adecuada la capa de aislamiento secundaria (6) para fijarse a dicha estructura (1) portadora, estando un gas inerte presente en el interior del espacio libre (40, 60) de cada una de las dos capas de aislamiento térmico primaria (4) y secundaria (6), regulándose la presión en el interior del espacio libre de cada una de las dos capas primaria (4) y secundaria (6) respectivamente mediante unas válvulas denominadas "primarias" de admisión (401) y de escape (402) y mediante unas válvulas denominadas "secundarias" de admisión (601) y de escape (602) de dicho gas inerte, controlándose la apertura y el cierre de dichas válvulas (401, 402, 601, 602) de manera que se mantiene la presión en el interior del espacio libre (40) de la capa de aislamiento primaria (4) en un intervalo de valores de referencia y la presión en el interior del espacio libre (60) de la capa de aislamiento secundaria (6) en un valor diferente del que impera en el interior del espacio libre (40) de dicha capa de aislamiento primaria (4) en una diferencia de presión ΔP,
estando este procedimiento caracterizado porque comprende las siguientes etapas que consisten en:
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque para tener en cuenta la variación de la temperatura 
en el espacio libre (60) de la capa de aislamiento secundaria (6) y la variación de presión 
y se calcula la porosidad real PO de dicha barrera de estanqueidad secundaria (5) según la siguiente fórmula:
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se controla la apertura y el cierre de dichas válvulas de admisión (401, 601) y de escape (402, 602), de manera que se mantiene la presión en el interior del espacio libre (40) de la capa de aislamiento primaria (4) en un valor próximo a la presión atmosférica normal y la presión en el interior del espacio libre (60) de la capa de aislamiento secundaria (6) en un valor superior al que impera en el interior del espacio libre (40) de dicha capa de aislamiento primaria (4) en una diferencia de presión ΔP positiva.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque se controla la apertura y el cierre de dichas válvulas primarias de admisión (401) y de escape (402) y secundarias de admisión (601) y de escape (602) del gas inerte, de manera que la diferencia de presión ΔP está comprendida entre 0,5 y 4 mbars (entre 50 y 400 Pa) aproximadamente.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque se controla la apertura y el cierre de dichas válvulas primarias de admisión (401) y de escape (402) y secundarias de admisión (601) y de escape (602) del gas inerte, de manera que la diferencia de presión ΔP está comprendida entre 2 y 4 mbars (entre 200 y 400 Pa) aproximadamente.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque se abre la válvula secundaria (602) de admisión de gas cuando la diferencia de presión ΔP es inferior a 200 Pa, porque se vuelve a cerrar cuando la diferencia de presión ΔP es próxima a 300 Pa, porque se abre la válvula secundaria de escape del gas inerte cuando la diferencia de presión ΔP es superior a 400 Pa, y porque se vuelve a cerrar cuando la diferencia de presión ΔP es próxima a 300 Pa.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas inerte es nitrógeno.
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