Tubo flexible con resistencia a altas temperaturas.

Tubo flexible de una estructura de múltiples capas con capas no unidas que posee un revestimiento interno que contiene las siguientes capas:

a) al menos una capa, cuyo material se compone de una masa de moldeo basada en un polímero que se elige del grupo

- poliarilenetercetona,

- polifenilsulfona,

- poli(sulfuro de fenileno),

- mezcla de poliarilenetercetona/poli(sulfuro de fenileno) y

- poliamida parcialmente aromática, cuya proporción de ácido dicarboxílico procede en un 5 a 100% en moles de ácido dicarboxílico aromático con 8 a 22 átomos de C y que posee un punto de fusión del cristalito Tm de al menos 260ºC, determinado conforme a la norma ISO 11357 en el 2º calentamiento;

b) al menos una capa, cuyo material se compone de una masa de moldeo de fluoropolímero, siendo el revestimiento interno de tres capas con la secuencia de capas a/b/a.

Tubo flexible con resistencia a altas temperaturas Objeto del presente invento es un tubo flexible que tiene una estructura de múltiples capas con capas no unidas. En lo sucesivo, por motivos de sencillez y de modo correspondiente a la nomenclatura inglesa, éste se designará como "Unbonded Flexible Pipe" y en español como tubo flexible no unido. Un tubo de este tipo opone una alta resistencia a la difusión de gases desde un fluido transportado y por lo tanto se puede emplear con especial ventaja para el transporte de petróleo crudo, gas natural, metanol, CO2 y materiales similares.

Los tubos flexibles no unidos son, como tales, estado de la técnica. Los tubos de este tipo contienen un revestimiento interno, usualmente en la forma de un tubo de material sintético, como una barrera contra la salida del fluido transportado, así como una o varias capas de armadura situadas en la cara exterior de este revestimiento interno. El tubo flexible no unido puede contener unas capas adicionales, por ejemplo una o varias capas de armadura situadas en la cara interna del revestimiento interno, con el fin de impedir el desplome del revestimiento interno en el caso de una alta presión externa. Una tal armadura interna es designada usualmente como carcasa. Además de esto, puede estar contenida una envoltura externa, con el fin de prever una barrera contra la penetración de un líquido procedente del entorno exterior en las capas de armadura o en otras capas funcionales poliméricas o metálicas situadas en el interior.

Unos típicos tubos flexibles no unidos se describen por ejemplo en el documento de solicitud de patente internacional WO 01/61232, y en los documentos de patente de los EE.UU. US 6 123 114 y US 6 085 799, ellos son caracterizados con más detalle, además de esto, en la cita API Recommended Practice 17B, "Recommended Practice for Flexible Pipe" [Práctica recomendada para un tubo flexible], 3ª edición, Marzo de 2002 así como en la cita API Specification 17J, "Specification for Unbonded Flexible Pipe" [Especificación para un tubo flexible no unido] 2ª edición, Noviembre de 1999.

La expresión "unbonded = no unido" significa en este contexto que por lo menos dos de las capas, incluyendo a las capas de armadura y a las capas de material sintético, no están unidas constructivamente entre sí. En la práctica, el tubo contiene por lo menos dos capas de armadura, que a lo largo de la longitud del tubo no están unidas entre sí ni directa ni indirectamente, es decir a través de otras capas. De esta manera el tubo se hace plegable y lo suficientemente flexible como para enrollarlo para finalidades de transporte.

Tales tubos flexibles no unidos se emplean en diferentes formas de realización en usos de alta mar así como en diferentes usos en tierra para el transporte de líquidos, gases, lodos y suspensiones. Ellos se pueden emplear por ejemplo para el transporte de fluidos allí donde exista a lo largo de toda la longitud del tubo una presión de agua muy alta o muy diferente, por ejemplo en la forma de conducciones ascendentes, que discurren desde el fondo del mar hacia arriba hasta una instalación situada en o cerca de la superficie del mar, y además en general como unos tubos para el transporte de líquidos o gases entre diferentes instalaciones, como unos tubos que están colocados a una gran profundidad sobre el fondo del mar, o como unos tubos colocados entre unas instalaciones situadas cerca de la superficie del mar.

En los habituales tubos flexibles, la capa de armadura o las capas de armadura se componen en la mayor parte de los casos a base de alambres de acero, perfiles de acero o flejes de acero dispuestos en forma de espiral, pudiendo las capas individuales estar estructuradas con diferentes ángulos de enrollamiento en relación con el eje del tubo. Hay junto a esto también unas formas de realización, en cuyos casos por lo menos una capa de armadura o respectivamente todas las capas de armadura se compone (n) a base de fibras, por ejemplo a base de fibras de vidrio, por ejemplo en la forma de haces de fibras o tejidos de fibras, que por regla general están empotrados en una matriz polimérica.

El revestimiento interno se compone en el estado de la técnica usualmente a base de una poliolefina, tal como un polietileno que también se puede haber reticulado, a base de una poliamida tal como una PA11 o PA12, o a base de poli (fluoruro de vinilideno) (PVDF) .

Un polietileno tiene la desventaja, de hincharse fuertemente al entrar en contacto con petróleo crudo o gas natural y luego de experimentar viscofluencia. Además de esto, el medio no polar transportado permea y penetra fuertemente a través de la pared de polietileno hacia fuera. Por este motivo, el polietileno, por regla general, no se emplea para unas conducciones que están en contacto directo con unas corrientes de producto, sino que se

emplea predominantemente para las denominadas conducciones destinadas a la inyección de agua.

Unas poliamidas, tales como una PA11 o PA12, son muy bien apropiadas, a causa de sus muy buenas propiedades mecánicas, de la excelente estabilidad frente a los hidrocarburos y el hinchamiento solamente pequeño, como un material para el revestimiento interno. La idoneidad especial de las poliamidas fue descrita detalladamente en la publicación OTC 5231 "Improved Thermoplastic materials for Offshore Flexible Pipes" [Materiales termoplásticos mejorados para tubos flexibles usados en alta mar]. Ellas, sin embargo, se pueden emplear solamente hasta como máximo aproximadamente 70ºC, puesto que a unas temperaturas más altas se inicia una creciente hidrólisis provocada por el agua del proceso que está contenida en el petróleo crudo o respectivamente en el gas natural. Por medio de esta hidrólisis, el peso molecular de la poliamida se disminuirá tan fuertemente, que las propiedades mecánicas se empeorarán considerablemente y el tubo finalmente fallará. Un detallado modo de proceder de ensayo para la determinación de las propiedades de hidrólisis se ha descrito en la cita API 17TR2 para una PA11 y se puede usar de igual manera para una PA12.

La PVDF se emplea hasta como máximo 130ºC. En función de la modificación es rígido con una escasa deformación por presión también a temperaturas elevadas de hasta aproximadamente 130ºC. A unas temperaturas situadas por encima de 130ºC hay que contar, sin embargo, con una formación de ampollas y una microespumación. UNPVD se hincha fuertemente en particular en CO2 hipercrítico hasta por ejemplo un 25%; la formación de ampollas que aparece al producirse una disminución de la presión, resulta a partir de la buena barrera contra la penetración y permeación, lo que significa lo mismo que una mala difusión. En tal caso aparece dentro de la capa una desorción local de los gases, siendo superada la resistencia de cohesión del material.

En muchos casos precipita de la fuente el petróleo crudo o el gas natural con temperaturas claramente superiores a 130ºC. Con el fin de explotar fuentes de este tipo a través de tuberías flexibles, se requiere una etapa del proceso antepuesta para la refrigeración del medio. Por lo tanto, sería deseable disponer de un tubo flexible no unido que también pueda emplearse a temperaturas elevadas, con el fin de poder ahorrar esta etapa del proceso.

En el documento WO 2008/125807 se describe un tubo flexible para el transporte, por ejemplo, de metanol caliente en un umbilical, que contiene una capa interna a base de PEEK o poli (sulfuro de fenileno) . El diámetro interno de este tubo se encuentra en el intervalo de 4 a 500 mm, mientras que el grosor de capa del PEEK asciende a 0, 7 hasta 5 mm. Dado que, sin embargo, en el caso de un tubo flexible no unido se requiere un espesor de capa de al menos 2 mm y, típicamente, de 3 a 20 mm con el fin de garantizar la estabilidad mecánica de la capa necesaria para el montaje y la manipulación, en este caso, con la rigidez elevada conocida de PEEK, resultaría un tubo que no sería lo suficientemente flexible con el fin de poder enrollarse sobre un tambor con un radio justificable.

Otra forma de realización de un tubo de múltiples capas flexible con un tubo interior de PEEK se describe en el documento WO 99/67561. El tubo se compone de capas de polímeros y textiles que están unidas constructivamente entre sí a lo largo de la longitud del tubo; el grosor típico de pared del tubo interior asciende a 6 hasta 12 mm.

En el documento WO 2006/047774 se describe un tubo de múltiples capas con una capa que se compone una poliamida parcialmente aromática.

El documento US 5 876 548 describe un tubo metálico flexible en el que sobre una carcasa está aplicada una capa de elastómero y, por encima, una capa a base de un polímero contraíble; junto... [Seguir leyendo]

1. Tubo flexible de una estructura de múltiples capas con capas no unidas que posee un revestimiento interno que contiene las siguientes capas:

a) al menos una capa, cuyo material se compone de una masa de moldeo basada en un polímero que se elige del grupo -poliarilenetercetona, -polifenilsulfona, -poli (sulfuro de fenileno) , -mezcla de poliarilenetercetona/poli (sulfuro de fenileno) y -poliamida parcialmente aromática, cuya proporción de ácido dicarboxílico procede en un 5 a 100% en moles de ácido dicarboxílico aromático con 8 a 22 átomos de C y que posee un punto de fusión del cristalito Tm de al menos 260ºC, determinado conforme a la norma ISO 11357 en el 2º calentamiento;

b) al menos una capa, cuyo material se compone de una masa de moldeo de fluoropolímero, siendo el 15 revestimiento interno de tres capas con la secuencia de capas a/b/a.

2. Tubo flexible según la reivindicación 1, caracterizado por que el revestimiento interno es un tubo.

3. Tubo flexible según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que junto al revestimiento interno contiene una o varias capas que se eligen de -una carcasa situada en el interior,

-una o varias capas de armadura situadas en el exterior, así como -una envoltura externa.