Manguito de protección para conductos flexibles.

Manguito de protección apto para ser instalado alrededor de una parte longitudinal de un conducto flexible(72) destinado al transporte de hidrocarburos,

para resistir a la flexión de dicha parte longitudinal según unacurvatura cualquiera, comprendiendo dicho manguito un conjunto de aros que presentan cada uno dosflancos opuestos (16, 18), estando los aros (10) de dicho conjunto sucesivamente sujetos juntoscoaxialmente y estando los flancos (16, 18) respectivamente enfrentados mediante una pluralidad deelementos de unión (32) axiales elásticamente deformables distribuidos circularmente entre los flancos (16,18) de dichos aros (10), siendo la flexión de la parte longitudinal capaz de provocar la contracción de loselementos de unión (32) situados hacia el interior de la curvatura y simultáneamente el alargamiento de loselementos de unión (32) opuestos situados hacia el exterior de la curvatura con el fin de que dicha partelongitudinal del conducto flexible (72) resista a la flexión,

caracterizado porque cada elemento de unión (32) presenta dos partes de fijación rígidas opuestas (34, 36)y un cuerpo elástico deformable (38) intercalado entre dichas dos partes de fijación para permitir elmovimiento relativo de tales dos partes de fijación generando fuerzas de retroceso en dichas partes defijación; y porque dichas partes de fijación (34, 36) de cada elemento de unión (32) se encuentranrespectivamente fijas en los flancos (16, 18) enfrentados de dichos aros (10), de modo que la flexión de laparte longitudinal del conducto sea capaz de provocar la compresión de dicho cuerpo elástico deformable(38) de los elementos de unión (32) axiales del interior de la curvatura y la tracción de los elementos deunión (32) axiales del exterior de la curvatura para transmitir las fuerzas de retroceso a dichos aros (10).

Manguito de protección para conductos flexibles La presente invención se refiere a manguitos de protección destinados a preservar los conductos flexibles utilizados para transportar fluidos, como hidrocarburos y principalmente gas, entre las instalaciones costa afuera.

Estos conductos se dice que son no unidas o unidas según su estructura, hechas con capas superpuestas enrolladas. Se encontrarán las definiciones precisas de dichas estructuras en las “Recommanded Practice for flexible pipe” del American Petroleum Institute: API.

Más en particular, la invención se refiere a un manguito rigidizador destinado a ser montado alrededor de una parte longitudinal de un conducto flexible, usualmente cerca de un extremo del conducto, para resistir a la flexión de dicha parte longitudinal según una curvatura cualquiera, de forma que se preserve de cualquier daño irreversible. El daño puede producirse bien por una flexión excesiva de la parte del conducto flexible por un radio de curvatura pequeño o bien por la repetición de flexiones provocadas por los movimientos de las olas o de las corrientes marinas.

Los manguitos rigidizadores conocidos y ampliamente utilizados en el campo de los conductos flexibles de petróleo están constituidos por un cuerpo cónico moldeado en un material plástico, generalmente poliuretano. Estos manguitos rigidizadores o “bend stiffener” en inglés, son montados alrededor del conducto flexible antes de instalar los extremos. Tienen una masa relativamente importante, de varios cientos de kilos, por ejemplo 900 Kg. La manipulación e instalación de este tipo de manguitos es también relativamente incómoda. Además, están realizados en una sola pieza con un material polimérico cuyo coste es relativamente importante y requiere técnicas de moldeado adaptadas. Otro inconveniente que se presenta cuando se reemplaza este tipo de manguito rigidizador es que no puede llevarse a cabo sin cortar la sección del conducto flexible que lo porta.

Para paliar los inconvenientes de los manguitos rigidizadores anteriormente citados, se ha pensado en introducir la parte del conducto a través de un conjunto de collarines distribuidos a intervalos regulares a lo largo de la parte del conducto flexible para reforzarlo. Estos collarines comprenden perforaciones axiales para recibir varillas metálicas flexibles regularmente distribuidas alrededor del conducto.

El documento WO2006/033579 describe tales manguitos rigidizadores para tuberías flexibles de transporte de hidrocarburos. Las propiedades elásticas de las varillas metálicas y sus distanciamientos en el contorno de la parte de tubería flexible definen la rigidez del manguito y, por tanto, la resistencia a la flexión soportada por la parte de tubería flexible.

No obstante, cuando los esfuerzos de flexión ejercidos en la parte de tubería son demasiado importantes, las varillas metálicas se calientan y el manguito rigidizador acaba curvándose por debajo de un radio de curvatura aceptable por la tubería y ésta se degrada.

Así, un problema que se plantea y que intenta resolver la presente invención es proporcionar un manguito protector que permita no sólo resistir la flexión del conducto flexible, sino también permita impedir la flexión por debajo de un radio de curvatura límite.

Con el objetivo de resolver dicho problema, la presente invención propone un manguito de protección apto para ser instalado alrededor de una parte longitudinal de un conducto flexible destinado al transporte de hidrocarburos que resiste a la flexión de dicha parte longitudinal según cualquier curvatura. Dicho manguito comprende un conjunto de aros que presentan cada uno dos flancos opuestos, los aros de dicho conjunto se mantienen sujetos unos junto a otros de forma sucesiva coaxialmente y los flancos respectivamente enfrentados mediante una pluralidad de elementos de unión axiales elásticamente deformables repartidos circularmente entre los flancos de dichos aros. La flexión de esta parte longitudinal es entonces capaz de provocar la contracción de los elementos de unión situados hacia el interior de la curvatura y, simultáneamente, el alargamiento de los elementos de unión opuestos situados hacia el exterior de la curvatura, para resistir a la flexión de dicha parte longitudinal del conducto flexible. Según la invención, cada elemento de unión presenta dos partes de fijación rígidas opuestas y un cuerpo elástico deformable intercalado entre tales dos partes de fijación, para permitir el movimiento relativo de las dos partes de fijación que generan fuerzas de retroceso en dichas partes de fijación; y dichas partes de fijación de cada elemento de unión están respectivamente fijas en los flancos enfrentados de los citados aros, de modo que la flexión de la parte longitudinal del conducto sea capaz de provocar la compresión del cuerpo elástico deformable de los elementos de unión axiales del interior de la curvatura y la tracción de los elementos de unión axiales del exterior de la curvatura para transmitir las fuerzas de retroceso a los aros.

Así, una característica ventajosa de la invención reside en emplear elementos de unión en tres partes, dos partes de fijación rígidas situadas en los dos extremos opuestos del elemento de unión y una parte constituida por un cuerpo elástico deformable, por ejemplo de material polímero, intercalado entre estas dos partes rígidas. De este modo, cuando la parte longitudinal se flexiona por el efecto de los movimientos del mar, los aros solidarios del conducto se ponen en movimiento y las porciones de aro orientadas hacia el interior de la curvatura se acercan unas a otras, con lo que las partes de fijación de cada elemento de unión acercándose una a otra comprimen el cuerpo elástico. Este último, al deformarse, opone una resistencia a la compresión e induce fuerzas opuestas en las partes de fijación. En el extremo, el cuerpo elástico comprimido se vuelve también rígido y contribuye al bloqueo de las partes de fijación una contra la otra.

De este modo, para ciertas aplicaciones, por ejemplo cuando el conducto flexible transporta gas natural licuado, y para lo cual se ejercen fuertes presiones que tienden a provocar su flexión, resulta ventajoso dotar al conducto de un manguito protector según la invención, que permite limitar a un valor mínimo el radio de curvatura de la parte del conducto flexible a la cual está conectado.

Tal manguito de protección resulta relativamente de bajo coste y también más liviano que los manguitos rigidizadores cónicos de poliuretano usuales. Está constituido, por ejemplo, por módulos que comprenden un número determinado de aros, que seguidamente se pueden ensamblar, lo que hace más fácil su montaje en el conducto y la sustitución de uno de sus módulos en comparación con las soluciones de la técnica anterior.

Según una forma de realización de la invención particularmente ventajosa, los citados flancos de cada aro tienen un borde circular interno situado hacia el centro del aro y que se extiende ligeramente de forma perpendicular a dicho flanco, y los aros de dicho conjunto de aros se mantienen cerca unos de otros de modo que la flexión de la parte longitudinal es capaz de provocar, además, el contacto respectivo de las áreas de borde circular internas de dichos aros situados hacia el interior de la curvatura, bloqueando la flexión de la parte longitudinal del conducto. De este modo, el contacto de las porciones de borde circular internas permite un bloqueo mecánico de los aros hacia el interior de la curvatura e impide la flexión de la parte del conducto más allá de un cierto límite y por debajo de un radio de curvatura límite. Así, gracias al manguito de protección objeto de la invención, el control de la curvatura de la parte de conducto introducida en el interior es doble. La resistencia a la flexión del manguito protector y la limitación de su curvatura permite, gracias a los elementos de unión, preservar la parte del conducto de una curvatura excesiva y, además, la forma particular de los aros permite su contacto y un bloqueo de la flexión del manguito y, con ello, del conducto.

Ventajosamente, los flancos de los citados aros tienen un borde circular externo situado en la parte opuesta al centro de dicho aro con respecto al borde circular interno, estando las partes de fijación de cada elemento de unión respectivamente fijas en dichos bordes circulares externos. De este modo, los bordes circulares internos de los aros sucesivos son susceptibles de entrar en contacto, mientras que los bordes circulares externos permanecen espaciados unos de otros, dejando un espacio entre aros que permite recibir los elementos de unión axiales. Preferentemente, dichos aros están formados... [Seguir leyendo]

1. Manguito de protección apto para ser instalado alrededor de una parte longitudinal de un conducto flexible (72) destinado al transporte de hidrocarburos, para resistir a la flexión de dicha parte longitudinal según una curvatura cualquiera, comprendiendo dicho manguito un conjunto de aros que presentan cada uno dos flancos opuestos (16, 18) , estando los aros (10) de dicho conjunto sucesivamente sujetos juntos coaxialmente y estando los flancos (16, 18) respectivamente enfrentados mediante una pluralidad de elementos de unión (32) axiales elásticamente deformables distribuidos circularmente entre los flancos (16, 18) de dichos aros (10) , siendo la flexión de la parte longitudinal capaz de provocar la contracción de los elementos de unión (32) situados hacia el interior de la curvatura y simultáneamente el alargamiento de los elementos de unión (32) opuestos situados hacia el exterior de la curvatura con el fin de que dicha parte longitudinal del conducto flexible (72) resista a la flexión,

caracterizado porque cada elemento de unión (32) presenta dos partes de fijación rígidas opuestas (34, 36) y un cuerpo elástico deformable (38) intercalado entre dichas dos partes de fijación para permitir el movimiento relativo de tales dos partes de fijación generando fuerzas de retroceso en dichas partes de fijación; y porque dichas partes de fijación (34, 36) de cada elemento de unión (32) se encuentran respectivamente fijas en los flancos (16, 18) enfrentados de dichos aros (10) , de modo que la flexión de la parte longitudinal del conducto sea capaz de provocar la compresión de dicho cuerpo elástico deformable (38) de los elementos de unión (32) axiales del interior de la curvatura y la tracción de los elementos de unión (32) axiales del exterior de la curvatura para transmitir las fuerzas de retroceso a dichos aros (10) .

2. Manguito de protección según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo elástico deformable (38) está realizado con un material polímero.

3. Manguito de protección según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque los flancos (16, 18) de cada aro

(10) presentan un borde circular interno (20, 22) situado hacia el centro de dicho aro (10) y porque dichos aros del conjunto de aros se mantienen cerca unos de otros, de modo que la flexión de la citada parte longitudinal sea capaz de provocar, además, el contacto respectivo de las porciones de borde circular internas (20, 22) de los aros (10) situados hacia el interior de la curvatura, bloqueando la flexión de dicha parte longitudinal del conducto (72) .

4. Manguito de protección según la reivindicación 3, caracterizado porque los flancos (16, 18) de dichos aros

(10) presentan un borde circular (28) externo situado en la parte opuesta al centro del aro con respecto al borde circular interno (20, 22) y porque las citadas partes de fijación (34, 36) de cada elemento de unión se encuentran respectivamente fijas en dichos bordes circulares (28) externos.

5. Manguito de protección según la reivindicación 3 o 4, caracterizado porque los aros (10) están respectivamente formados por dos anillos concéntricos (12, 14) encastrados uno dentro de otro.

6. Manguito de protección según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las dos partes de fijación (34, 36) rígidas opuestas comprenden, por una parte, un casquillo receptor con un fondo (42) y una abertura (44) y, por otra parte, un elemento esencialmente troncocónico (52) adaptado para ser introducido a través de la abertura (44) , de modo que la punta (56) del elemento troncocónico está orientada hacia el fondo (42) , mientras que el cuerpo elástico deformable (38) comprende un elemento cilíndrico hueco apto para ser introducido en el interior de dicho casquillo (40) y para recibir el citado elemento troncocónico (52) .

7. Manguito de protección según la reivindicación 5, caracterizado porque el casquillo receptor (40) presenta una varilla de casquillo (46) solidaria con el fondo (42) y que se extiende al exterior de dicho casquillo y en la parte opuesta de la citada abertura, estando destinada la varilla de casquillo (46) a ser introducida a través de los aros (10) según una dirección axial para solidarizar dicho casquillo (40) con los aros.

8. Manguito de protección según la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque el elemento troncocónico (52) presenta una varilla de elemento troncocónico (58) solidaria con dicho elemento troncocónico y que se extiende en la parte opuesta a la punta (56) , estando destinada la varilla de elemento troncocónico a ser introducida a través de los aros (10) según una dirección axial para solidarizar dicho elemento troncocónico

(52) con los aros.

9. Manguito de protección según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los aros (10) del citado conjunto están constituidos cada uno por dos casquetes ensamblados con bulones.