Tubo flexible.

Tubo (100) flexible que comprende un cuerpo (106) tubular de material flexible dispuesto entre unos elementosde agarre alargados internos y externos (102,

104), caracterizado porque al menos uno de los elementos de agarreestá realizado a partir de un material que, al enfriarse, se expande en la dirección longitudinal del elemento deagarre.

Tubo flexible.

Esta invención se refiere a un tubo flexible, y más particularmente se refiere a un tubo flexible que puede utilizarse en condiciones criogénicas. Las aplicaciones típicas de un tubo flexible implican el bombeo de fluidos desde un depósito de fluido a presión. Algunos ejemplos incluyen el suministro de combustible para calefacción doméstica o GLP a una caldera; el transporte de líquidos y/o gases producidos en yacimientos petrolíferos desde una plataforma de producción fija o flotante hasta la bodega de carga de un buque, o desde una bodega de carga de buque hasta una unidad de almacenamiento en tierra; el abastecimiento de combustible a coches de carreras, especialmente durante repostaje en la Fórmula 1; y el transporte de fluidos corrosivos, tales como ácido sulfúrico.

Se conoce bien utilizar un tubo flexible para el transporte de fluidos, tales como gases licuados, a baja temperatura. Tal tubo flexible se utiliza normalmente para transportar gases licuados tales como gas natural licuado (GNL) y gas licuado de petróleo (GLP) .

Para que el tubo flexible sea lo suficientemente flexible, cualquier longitud dada debe construirse al menos parcialmente de materiales flexibles, es decir, materiales no rígidos.

La presente invención se refiere a un tubo flexible compuesto. Los tubos flexibles compuesto convencionales están realizados de capas de películas poliméricas y materiales textiles intercaladas entre un alambre metálico helicoidal interno y externo. El tubo flexible se construye envolviendo alrededor de un mandril, por orden, el alambre interno, combinaciones de películas y material textil, y el alambre externo. Los alambres interno y externo presentan el mismo paso helicoidal pero están desplazados la mitad de la longitud de paso para formar un perfil de pared de tubo flexible corrugado. A continuación se extrae la estructura tubular resultante del mandril y se termina con elementos de encaje de extremo. Los elementos de encaje de extremo se construyen normalmente a partir de un racor metálico y una virola. El racor presenta dos surcos helicoidales paralelos mecanizados en la superficie externa que coincide con la doble hélice formada por los alambres interno y externo. El racor se inserta en el orificio del tubo flexible con una virola en el exterior. Dependiendo de la aplicación, el extremo del paquete de tubo flexible puede atarse, taparse con un manguito de caucho o impregnarse con una resina epoxídica de dos partes, y a continuación se fija a presión o se estampa hacia abajo la virola en el racor para retener el extremo del tubo flexible. Un tubo flexible de este tipo general se describe en la publicación de patente europea no 0 076 540 A1. El tubo flexible descrito en esta memoria descriptiva incluye una capa intermedia de polipropileno orientado biaxialmente, que se dice que mejora la capacidad del tubo flexible de resistir la fatiga provocada por la flexión repetida.

En nuestra solicitud de patente anterior WO 01/96772 (que da a conocer todas las características de los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 8) , describimos un tubo flexible compuesto nuevo que incorporaba un trenzado con las capas de película y material textil intercaladas entre los dos alambres helicoidales. También describimos un elemento de encaje de extremo nuevo para este tubo flexible. Se describieron mejoras adicionales para el tubo flexible y el elemento de encaje de extremo en nuestras solicitudes de patente WO 04/044472 y WO 04/079248. Estos tubos flexibles compuesto pueden estar dotados de un diámetro interior grande y están previstos normalmente para las operaciones de transferencia de fluidos de buque a buque que se rigen por los requisitos de la Organización Marítima Internacional (OMI) . Los requisitos de la OMI para tubos flexibles (Código internacional para la construcción y el equipo de buques que transporten gases licuados a granel - el “Código CIG”) están exigiendo (por razones de seguridad) que la presión de rotura de tubo flexible debe ser cinco veces la presión de trabajo máxima a la temperatura de servicio extrema. La presión de trabajo máxima normalmente oscila desde la mínima requerida por la OMI de 10 barg hasta de 20 a 30 barg.

Los alambres interno y externo en tubos flexibles compuesto están realizados convencionalmente de acero. Cuando el tubo flexible va a utilizarse para un servicio criogénico, se utilizarán aceros austeníticos.

Calidades de acero inoxidable austenítico a modo de ejemplo para un servicio criogénico son las “series 300” que no muestran fragilidad a baja temperatura. Las propiedades de material importantes son el límite elástico (LE) , la deformación elástica (DE) , la resistencia a la tracción máxima (RTM) , la deformación a la rotura (DF) , el módulo elástico (E) , la densidad (RHO) , la conductividad térmica (K) y el coeficiente de expansión térmica (CET) . Estas propiedades varían en el intervalo desde temperatura ambiente (293ºK) hasta temperaturas criogénicas (4ºK para helio líquido o 77ºK para nitrógeno líquido [LN2]) . En general, la resistencia aumenta a medida que se reduce la temperatura. Esto se ilustra considerando como ejemplo la calidad AISI 304 (densidad de 8 g/cc) que es un acero inoxidable austenítico utilizado normalmente para el servicio criogénico. El LE y la RTM del 304 a temperatura ambiente es aproximadamente 250 MPa y 590 MPa respectivamente, y a temperatura de LN2 (77ºK) aproximadamente 400 MPa y 1525 MPa respectivamente. Aunque hay alguna reducción en la ductilidad al reducirse la DF desde el 60% a temperatura ambiente hasta el 40% a temperatura de LN2, hay una ductilidad más que adecuada con la 304 a esta temperatura criogénica. Aunque este aumento en la resistencia se considera beneficioso, los diseñadores de recipientes de presión criogénicos tienden a basarse en las especificaciones de temperatura ambiente mínimas. Los módulos elásticos a temperatura ambiente y de LN2 para el 304 son 193 GPa y 205 GPa respectivamente.

Una cuestión de diseño importante para el equipamiento criogénico son los efectos de los cambios dimensionales y las oscilaciones de gradiente térmico asociadas con el cambio de temperatura alrededor de 215ºK desde condiciones de servicio ambientales a criogénicas. Los aceros tales como el 304 son térmicamente conductores y se contraerán a medida que disminuya la temperatura. Las conductividades térmicas para el 304 a temperatura ambiente y temperatura de LN2 son 8 y 15 W/m.oK respectivamente. El CET promedio para este intervalo de temperatura es 13×10-6ºK-1 es decir una contracción de longitud de aproximadamente 3 mm/m para esta diferencia de temperatura de 216ºK.

Para mantener la disposición de pared de tubo flexible es importante mantener la tensión en el alambre externo. Debido a que el paquete de pared del tubo flexible está constituido por una capa gruesa de películas y materiales textiles presenta propiedades de aislamiento inherentemente buenas y por tanto existe una diferencia de temperatura entre el alambre helicoidal interno y el externo cuando están en servicio criogénico. Por tanto el alambre interno se contraerá más que el alambre externo y esto se compensa mediante las tensiones residuales en los alambres respectivos introducidas durante la fabricación.

Se ha encontrado que se pueden mejorar las propiedades de un tubo flexible criogénico realizando al menos algunos de los componentes del tubo flexible a partir de un material que se expande en al menos una dirección al enfriarse. También se ha encontrado que se pueden mejorar las propiedades del tubo flexible realizando al menos algunos de los componentes del tubo flexible a partir de un material compuesto. Debe observarse que esta referencia al “material compuesto” se diferencia de la utilización de la palabra “compuesto” en “tubos flexibles compuestos”.

Según un primer aspecto de la invención se proporciona un tubo flexible que comprende un cuerpo tubular de material flexible dispuesto entre elementos de agarre interno y externo, en el que al menos uno de los elementos de agarre está realizado de un material que se expande en al menos una dirección al enfriarse el mismo.

En una realización, tanto el elemento de agarre interno como el externo están realizados de un material que se expande al enfriarse. En otra realización, sólo el elemento de agarre externo está realizado de un material que se expande al enfriarse.

Sin embargo, en la realización preferida, sólo el elemento de agarre interno está realizado de material que se expande al enfriarse; en esta realización preferida, el elemento externo puede realizarse de un material de elemento de agarre de tubo flexible convencional,... [Seguir leyendo]

1. Tubo (100) flexible que comprende un cuerpo (106) tubular de material flexible dispuesto entre unos elementos de agarre alargados internos y externos (102, 104) , caracterizado porque al menos uno de los elementos de agarre está realizado a partir de un material que, al enfriarse, se expande en la dirección longitudinal del elemento de agarre.

2. Tubo flexible según la reivindicación 1, en el que tanto el elemento de agarre interno como el externo están realizados a partir de un material que se expande al enfriarse. 10

3. Tubo flexible según la reivindicación 1, en el que sólo el elemento de agarre interno (102) está realizado a partir de un material que se expande al enfriarse.

4. Tubo flexible según la reivindicación 1, en el que el elemento de agarre externo (104) está realizado a partir de 15 un material que se contrae al enfriarse, o no cambia sustancialmente de longitud al enfriarse.

5. Tubo flexible según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento de agarre interno está realizado a partir de un material compuesto.

6. Tubo flexible según la reivindicación 5, en el que el elemento de agarre interno está realizado a partir de un material compuesto que incluye fibras de carbono o aramida.

7. Tubo flexible según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento de agarre externo está

realizado a partir de un material compuesto o un material polimérico no compuesto. 25

8. Tubo (100) flexible que comprende un cuerpo (106) tubular de material flexible dispuesto entre unos elementos de agarre interno y externo (102, 104) , caracterizado porque el elemento de agarre interno (102) está realizado a partir de un material compuesto que se expande al enfriarse y el elemento de agarre externo (104) está realizado a partir de un material compuesto o un material polimérico no compuesto.

9. Tubo flexible según la reivindicación 8, en el que el elemento de agarre externo (104) está realizado a partir de un material que se contrae al enfriarse, o que no cambia sustancialmente de longitud al enfriarse.

10. Tubo flexible según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos de agarre internos y 35 externos están formados a modo de espirales.

11. Tubo flexible según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos de agarre interno y externo son helicoidales.

12. Tubo flexible según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo (106) tubular comprende una capa de refuerzo y una capa de sellado.

13. Tubo flexible según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo (106) tubular comprende una capa de sellado (114) dispuesta entre unas capas de refuerzo internas y externas (110, 112) . 45

14. Tubo flexible según la reivindicación 12 o 13, en el que la capa o cada capa de refuerzo está enrollada alrededor del elemento de agarre interno (102) .

15. Tubo flexible según la reivindicación 12, 13 o 14, en el que una pluralidad de capas de sellado están enrolladas 50 alrededor del elemento de agarre interno.

16. Tubo flexible según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además unos medios de fortalecimiento axial.

17. Tubo flexible según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios de fortalecimiento axial comprenden un trenzado (108) tubular que se extiende a lo largo de al menos parte de la longitud del tubo flexible.

18. Tubo flexible según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un elemento de encaje de extremo fijado a cada extremo del tubo flexible. 60

19. Tubo flexible según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el intervalo de CET longitudinal para cada elemento de agarre que se expande al enfriarse está comprendido entre bajo cero y -4×10-6ºK-1.