Conjunto de sujeción para una torre de colocación y método correspondiente.

Un conjunto de sujeción para una torre de colocación para colocar miembros alargados,

continuos, tales comotuberías y cables subacuáticos, en una masa de agua, comprendiendo el conjunto de sujeción (9; 10) un bastidor desoporte (12; 14), y al menos dos unidades de sujeción (13) dispuestas en serie para sujetar y liberarsimultáneamente un miembro alargado, continuo (2) que se extiende a lo largo de un eje dado (A1), ycomprendiendo cada una al menos dos mordazas opuestas (15), y mecanismos auto-ajustables (19), cada uno delos que está interpuesto entre una mordaza respectiva (15) y el bastidor de soporte (12; 14), comprende al menos unmiembro elástico (43), y permite un movimiento de ajuste de la mordaza respectiva (15) con respecto al bastidor desoporte (12, 14) en una dirección paralela a dicho eje (A1), bajo el peso del miembro alargado, continuo (2), y enoposición al miembro elástico (43), cuando el miembro alargado, continuo (2) es simultáneamente agarrado portodas las unidades de sujeción (13), caracterizado por que el mecanismo auto-ajustable (19) comprende unmiembro de conexión (20) conectado directamente a la mordaza (15) y diseñado para formar un acoplamientodeslizante con la mordaza (15); estando dicho miembro elástico (43) situado entre la mordaza (15) y el miembro deconexión (20) para oponerse al deslizamiento de la mordaza (15), bajo el peso del miembro alargado, continuo (2),con respecto al miembro de conexión (20).

Conjunto de sujeción para una torre de colocación y método correspondiente

Campo técnico La presente invención se refiere a un conjunto de sujeción para una torre de colocación para colocar miembros alargados, continuos, tales como tuberías y cables subacuáticos, en una masa de agua.

Más específicamente, la presente invención se refiere a un conjunto de sujeción para un dispositivo de colocación montado en buque para la colocación por etapas de miembro alargado, continuo en una masa de agua.

Aunque se hace referencia específica en la siguiente descripción a tuberías subacuáticas, para la finalidad de la presente invención, la expresión "miembro alargado, continuo" incluye tanto como tuberías subacuáticas utilizadas normalmente para el transporte de hidrocarburos como cables de energía eléctrica subacuáticos.

Antecedentes de la técnica Una tubería subacuática se monta normalmente en el buque de colocación, se coloca, y se monta, directamente fuera del buque, y comprende un número de tubos unidos para cubrir distancias de cientos de kilómetros. En vista de la longitud de las tuberías y cables subacuáticos en este tipo de aplicación, se conocen como "continuos".

Con referencia específica a las tuberías subacuáticas, los tubos tienen una longitud estándar, normalmente 12 metros, varían en diámetro de 0, 2 a 1, 5 metros, y comprenden cada uno un cilindro de acero; un revestimiento polimérico para proteger el cilindro de acero de la corrosión y de la pérdida de calor, y posiblemente un revestimiento de hormigón o gunita para lastrar el tubo.

Los tubos se unen tanto en instalaciones en tierra para formar tubos de longitudes de múltiples unidades, y en buques de colocación, en los que los tubos, de la longitud de la unidad o de múltiples unidades, se unen a tubos ya unidos a otros para formar la tubería, que se coloca sobre el lecho de la masa de agua desde el buque de colocación.

Las tuberías subacuáticas se montan y colocan desde los buques de colocación en dos formas, cada una con sus propias características, dependiendo de la profundidad del lecho.

Un primer método es formar la tubería en una línea de montaje vertical, y colocarla una posición sustancialmente vertical, por lo que la porción de la tubería entre el buque de colocación y el lecho asume una forma de J. Este método es particularmente adecuado para la colocación de tuberías en lechos muy profundos.

Un segundo método es formar la tubería en una línea de montaje sustancialmente horizontal, y colocarla utilizando un dispositivo de colocación que, en la posición de trabajo, sirve para guiar y soportar la tubería a lo largo de una trayectoria curva que tiene una primera porción por encima del agua, y una segunda porción por debajo del agua. Las tuberías colocadas mediante este método asumen una forma de S entre el buque de colocación y el lecho.

Independientemente del método que se emplee, el movimiento relativo entre la tubería o miembro alargado, continuo, en general, y el buque de colocación, debe siempre controlarse por el dispositivo de colocación.

El primer método desplaza el miembro alargado, continuo en una dirección de colocación, y comprende las etapas de: sujetar el miembro alargado, continuo por medio de un primer conjunto de sujeción que comprende mordazas y fijado a la torre de colocación; sujetar el miembro alargado, continuo por medio de un segundo conjunto de sujeción que comprende mordazas y móviles con respecto a la torre de colocación; liberar el primer conjunto de sujeción del miembro alargado, continuo; mover el segundo conjunto de sujeción en la dirección de colocación junto con el miembro alargado, continuo; sujetar el primer conjunto de sujeción; liberar el segundo conjunto de sujeción; mover el segundo conjunto de sujeción en la dirección opuesta a la dirección de colocación, y repetir las etapas anteriores 55 desde el principio para desplazar hacia abajo una etapa más.

Este tipo de dispositivo de colocación se describe sustancialmente en las solicitudes de patente GB 2.364.758, GB 2.370.335; WO 2006/027189; y WO 2007/015642.

El grado en el que el miembro alargado, continuo se sujeta firmemente y evita que se mueva con respecto a las mordazas depende sustancialmente de la cantidad de fricción entre las mordazas y el miembro alargado, continuo, de cuan fuertemente los conjuntos de sujeción agarren el miembro alargado, continuo y del área de contacto total entre las mordazas y el miembro alargado, continuo.

Sin embargo, sólo se puede ejercer tanta presión en la superficie exterior del miembro alargado, continuo, sobre y por encima de la que, las mordazas pueden dañar el miembro alargado, continuo en el punto de sujeción.

Trabajar con lechos profundos y miembros alargados, continuos excepcionalmente pesados por unidad de longitud representa una condición de funcionamiento crítica, en la que el miembro alargado, continuo suspendido entre el lecho y el dispositivo de colocación necesita una fuerza de sujeción total considerable.

En muchos casos, las condiciones de funcionamiento necesitan por tanto aumentar el tamaño de las mordazas, pero esto también tiene sus límites físicos.

Para superar este inconveniente, se han propuesto cojinetes de fricción, fabricados de un material polimérico, en los que se incrustan bulones de aluminio para mejorar el agarre. Un ejemplo de esto se desvela en la patente de US 3.754.474, en la que se mejora el agarre por los bulones incrustados en el material polimérico.

Sin embargo, esta solución tampoco carece de inconvenientes, tales como un rápido desgaste de los cojinetes de fricción, causado por la inclusión de los bulones de metal, y, en algunos casos, el verdadero peligro de dañar el miembro alargado, continuo.

El documento WO 2007/015642 A2 desvela un sistema de sujeción que comprende un primer conjunto de sujeción que tiene una unidad de sujeción móvil y una unidad de sujeción fija del tipo de auto-bloqueo en forma de cuña. Cada unidad de sujeción comprende un bloque de sujeción anular con un asiento cónico; mordazas de sujeción con las caras exteriores cónicas, y capas de caucho interpuestas entre las mordazas y el asiento cónico. La capa de caucho puede deslizarse con respecto al asiento cónico y someterse a compresión y tensiones de cizallamiento.

Para superar estos inconvenientes, se conocen conjuntos de sujeción, como los descrito por ejemplo en el documento GB 2.364.758, que comprenden al menos dos unidades de sujeción dispuestas en serie y que agarran simultáneamente dos porciones separadas del miembro alargado, continuo, duplicando de este modo el área de contacto total entre el conjunto de sujeción y el miembro alargado, continuo, mientras que siguen estando dentro de las recomendaciones del tamaño de la mordaza y de presión máxima.

Sin embargo, esta solución tampoco está exenta de inconvenientes, debido a que la carga ejercida por el miembro alargado, continuo en el conjunto de sujeción no está distribuida uniformemente entre las dos unidades de sujeción. De hecho, la primera unidad de sujeción en la dirección de colocación absorbe la mayor parte de la carga ejercida por el miembro alargado, continuo en el conjunto de sujeción, lo que significa que incluso los conjuntos de sujeción con un número de unidades de sujeción no logran eliminar por completo el deslizamiento y así asegurar un firme agarre firme.

El documento WO 01/35011 desvela un sistema de sujeción del tipo identificado anteriormente en el que cada mordaza se conecta a un pistón mediante un mecanismo de cuña con la interposición de una capa de caucho. Esta solución consigue una distribución más uniforme de las fuerzas entre las unidades de sujeción.

Divulgación de la invención Un objeto de la presente invención es proporcionar un conjunto de sujeción diseñado para mejorar la distribución de la fuerza de sujeción total del conjunto de sujeción, y para eliminar los inconvenientes de la técnica conocida.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un conjunto de sujeción sencillo capaz de retener a los 45 miembros alargados, continuos excepcionalmente pesados sin ningún deslizamiento.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un conjunto de sujeción para una torre de colocación para colocar miembros alargados, continuos, tales como tuberías y cables subacuáticos, en una masa de agua, comprendiendo el conjunto de sujeción un bastidor de soporte, y al menos dos unidades de sujeción dispuestas en serie para sujetar y liberar simultáneamente un miembro alargado, continuo que se extiende a lo largo de un eje dado, y comprendiendo... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto de sujeción para una torre de colocación para colocar miembros alargados, continuos, tales como tuberías y cables subacuáticos, en una masa de agua, comprendiendo el conjunto de sujeción (9; 10) un bastidor de 5 soporte (12; 14) , y al menos dos unidades de sujeción (13) dispuestas en serie para sujetar y liberar simultáneamente un miembro alargado, continuo (2) que se extiende a lo largo de un eje dado (A1) , y comprendiendo cada una al menos dos mordazas opuestas (15) , y mecanismos auto-ajustables (19) , cada uno de los que está interpuesto entre una mordaza respectiva (15) y el bastidor de soporte (12; 14) , comprende al menos un miembro elástico (43) , y permite un movimiento de ajuste de la mordaza respectiva (15) con respecto al bastidor de soporte (12, 14) en una dirección paralela a dicho eje (A1) , bajo el peso del miembro alargado, continuo (2) , y en oposición al miembro elástico (43) , cuando el miembro alargado, continuo (2) es simultáneamente agarrado por todas las unidades de sujeción (13) , caracterizado por que el mecanismo auto-ajustable (19) comprende un miembro de conexión (20) conectado directamente a la mordaza (15) y diseñado para formar un acoplamiento deslizante con la mordaza (15) ; estando dicho miembro elástico (43) situado entre la mordaza (15) y el miembro de conexión (20) para oponerse al deslizamiento de la mordaza (15) , bajo el peso del miembro alargado, continuo (2) , con respecto al miembro de conexión (20) .

2. Un conjunto de sujeción de acuerdo con la reivindicación 1, donde el miembro de conexión (20) es fabricado de acero, y la mordaza (15) es fabricada de acero o de una aleación de cobre-aluminio; cuando es fabricada de acero, las superficies deslizantes del miembro de conexión (20) y la mordaza (15) están preferentemente revestidas con xilano® o material cerámico, o están nitrurizadas con iones.

3. Un conjunto de sujeción de acuerdo con la reivindicación 2, donde el miembro de conexión (20) comprende una pared inferior (28) , y la mordaza (15) comprende una pared superior (22) orientada hacia la pared inferior (28) ;

estando el miembro elástico (43) situado entre la pared inferior (28) y la pared superior (22) , y oponiendo compresión entre la pared inferior (28) y la pared superior (22) .

4. Un conjunto de sujeción de acuerdo con la reivindicación 2, donde el miembro de conexión (20) y la mordaza (15) están diseñados para formar un compartimento (42) , preferentemente un compartimento cerrado (42) ; estando el miembro elástico (43) alojado en dicho compartimento (42) .

5. Un conjunto de sujeción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde cada mecanismo auto-ajustable (19) comprende una pila de miembros elásticos (43) , y una pila de placas (44) alternándose con los elementos elásticos (43) ; preferentemente, los miembros elásticos (43) son paneles de caucho

o de poliuretano, y las placas (44) están fabricadas de metal, preferentemente de titanio.

6. Un conjunto de sujeción de acuerdo con la reivindicación 5, donde las placas (44) son más finas que los miembros elásticos (43) .

7. Un conjunto de sujeción de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, donde las placas (44) son más anchas y más largas que los miembros elásticos (43) .

8. Un conjunto de sujeción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde cada

mecanismo auto-ajustable (19) comprende un bloque de empuje (45) situado entre el miembro de conexión (20) y la 45 mordaza (15) para transferir la fuerza de sujeción (F) entre el miembro de conexión (20) y la mordaza (15) .

9. Un conjunto de sujeción de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde cada mecanismo auto-ajustable (19) está conectado al bastidor de soporte (12; 14) por una junta universal para permitir que la mordaza respectiva (15) oscile alrededor de un punto dado.

10. Un conjunto de sujeción de acuerdo con la reivindicación 8, donde el miembro de conexión (20) comprende un bulón en forma de capuchón esférico (31) que tiene un centro (C) ; sujetando dicho saliente (31) y una contraplaca

(35) una placa en forma de capuchón esférico (36) conectada al bastidor de soporte (12; 14) ; y siendo dicho punto dado dicho centro (C) . 55

11. Un dispositivo de colocación para la colocación controlad de un miembro alargado, continuo (2) en una masa de agua, comprendiendo el dispositivo de colocación (8) una torre de colocación (4) ; un primer conjunto de sujeción (9) conectado a la torre de colocación (4) : y un segundo conjunto de sujeción (10) conectado a la torre de colocación (4) para moverse selectivamente en una dirección paralela a una dirección de colocación (D1) ; estando el primer y segundo conjuntos de sujeción (9, 10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

12. Un método de colocación de un miembro alargado, continuo en una masa de agua por medio de un buque de colocación; proporcionándose el método para desplazar el miembro alargado, continuo (2) en una dirección de colocación (D1) , y comprendiendo las etapas de: sujetar el miembro alargado, continuo (2) , que se extiende a lo

largo de un eje (A1) , por medio de un primer conjunto de sujeción (9) fijado a una torre de colocación (4) y que comprende al menos dos unidades de sujeción (13) dispuestas en serie para sujetar y liberar simultáneamente el miembro alargado, continuo (2) , y sujetar el miembro alargado, continuo (2) por medio de un segundo conjunto de sujeción (10) móvil con respecto a la torre de colocación (4) y que comprende al menos dos unidades de sujeción (13) dispuestas en serie para sujetar y liberar simultáneamente el miembro alargado, continuo (2) ; comprendiendo cada unidad de sujeción (13) al menos dos mordazas opuestas (15) para sujetar y liberar selectivamente el miembro alargado, continuo (2) , y mecanismos auto-ajustables (19) , cada uno de los que está conectado a una mordaza respectiva (15) , comprende un miembro elástico (43) , y permite un movimiento de ajuste de la mordaza respectiva (15) en una dirección paralela al eje (A1) , bajo el peso del miembro alargado, continuo (2) , y en oposición al miembro elástico (43) ; comprendiendo el método la etapa de hacer un movimiento de ajuste controlado en la dirección paralela al eje (A) del segundo conjunto de sujeción (10) con respecto al primer conjunto de sujeción (9) ,

cuando el miembro alargado, continuo es simultáneamente agarrado por el primer y segundo conjuntos de fijación (9, 10) .

13. Un método de acuerdo con la reivindicación 12, donde el movimiento de ajuste controlado es igual a un movimiento de ajuste estimado. 15