Mejoras relacionadas con un tubo.

Tubo (100) que comprende un conducto exterior rígido (30) y una estructura tubular interior,

comprendiendo la estructura tubular interior un tubo flexible (10), caracterizado por que el tubo flexible comprende un cuerpo tubular (12) dispuesto entre unos elementos de sujeción interiores y exteriores (22, 24), incluyendo el cuerpo tubular por lo menos dos capas de refuerzo (14, 16), cada una de ellas formada por una lámina de material que ha sido arrollada en una forma tubular, y una capa de sellado (18) dispuesta entre las capas de refuerzo, y estando formada por un material que puede resistir temperaturas criogénicas, en el que la estructura tubular interior presenta unas propiedades de aislamiento suficientes para proteger el conducto exterior de la baja temperatura del fluido criogénico que fluye dentro de la estructura tubular interior, y en el que los extremos del conducto rígido (30) y el tubo flexible (10) están sellados para evitar la entrada de líquidos entre el conducto rígido y el tubo flexible.

Mejoras relacionadas con un tubo.

La presente invención se refiere a un tubo, y más particularmente a un tubo apropiado para su utilización en aplicaciones criogénicas. La presente invención se refiere especialmente a una tubería marina apropiada para su utilización sobre el lecho marino o cerca del mismo.

Existen muchos sistemas para transportar fluidos desde una estructura marina, tal como un barco u otra plataforma, hasta una tubería submarina. Entre los ejemplos de dichos sistemas se incluyen:

(1) El sistema convencional de amarre de múltiples boyas (CMBM) . En este sistema, un conducto ascendente se extiende directamente desde la estructura marina hasta la tubería subacuática, con unas boyas de sujeción dispuestas a intervalos a lo largo de la longitud del tubo flexible.

(2) El sistema de monoamarre de torre única (STM) . En este sistema, se fija al lecho marino una torre de amarre que se extiende hasta la superficie marina. Dicha torre de amarre sujeta un conducto ascendente que se extiende desde la superficie del mar hasta la tubería submarina. Un tubo flexible u otro tipo de tubo puede extenderse desde la estructura marina y conectarse al extremo del tubo flexible en la parte superior de la torre de amarre.

(3) El sistema de amarre de poste sencillo de anclaje (SALM) . En este sistema, se dispone cerca de la estructura marina una boya, que se fija a una unidad de conexión, a la cual sujeta, situada sobre el lecho marino o cerca del mismo. Un conducto ascendente se extiende desde la estructura marina hasta la unidad de conexión, y a continuación desde dicha unidad de conexión hasta la tubería subacuática. Otra sección del tubo se extiende desde la unidad de conexión hasta la tubería subacuática.

(4) El sistema de amarre de poste de anclaje mediante catenarias (CALM) . En este sistema, se sitúa una boya cerca de la estructura marina. Un conducto ascendente se extiende desde la boya hasta una unidad de conexión subacuática, habitualmente situada sobre el lecho marino o cerca del mismo. Otra sección del tubo se extiende desde la unidad de conexión hasta la tubería subacuática. Un tubo flexible u otro tipo de tubo puede extenderse desde la estructura marina y conectarse al extremo del tubo flexible en la boya. Existen diversas configuraciones del sistema CALM, entre las cuales el sistema "Steep S", el sistema "Lazy S" y el sistema "Chinese Lantern".

Todos los sistemas descritos anteriormente se conocen bien en la técnica, y existen otros sistemas posibles que no se han descrito anteriormente, tales como la utilización de una estructura marina intermedia. La característica esencial de todos estos sistemas es que se dispone un conducto ascendente para suministrar fluidos desde una estructura marina, tal como un barco, a una estructura subacuática, tal como una tubería. La configuración exacta del conducto ascendente y de la estructura de soporte para la misma puede variar en función de las condiciones habituales en la localización marina concreta. Dependiendo de los detalles concretos del sistema, el conducto ascendente comprende secciones sumergidas, flotantes y aéreas.

Habitualmente, las tuberías se construyen por uno de entre dos métodos. El primer método, y en general el más común, para tuberías tanto terrestres como subacuáticas, es la soldadura de tramos cortos de tubo metálico. Dicho tubo metálico puede revestirse para proporcionarle protección contra la corrosión, y a menudo, en aplicaciones marinas, se dispone un recubrimiento de hormigón para darle peso y protección mecánica. En algunas aplicaciones, se dispone un recubrimiento grueso, tal como de poliuretano sintáctico, para proporcionar aislamiento. Habitualmente, el recubrimiento se aplica tras la forma de realización de una junta. En la construcción marina, las juntas se realizan desde la barcaza de tendido en una posición sustancialmente horizontal (el denominado método "S-lay" o de tendido en S) o en una posición prácticamente vertical (el denominado método "J-lay" o de tendido en J) . El método de tendido en J suele ser el método preferente para la construcción de tuberías en aguas profundas.

La alternativa a la unión de tramos cortos de tubo en la barcaza marina de tendido es el método de devanado, en el que se almacena una tubería continua en un gran carrete con cierta deformación plástica. Cuando la tubería se devana del carrete, pasa a través de una enderezadora a fin de corregir la deformación plástica producida durante el almacenamiento.

En algunas aplicaciones, los requisitos de aislamiento, tanto en términos de propiedades térmicas como de capacidad de profundidad de agua, son tales que se han desarrollado sistemas de tubo dentro de tubo. En este caso, un tramo relativamente corto de tubo se coloca dentro de otro tubo, y ambos se unen entre sí para constituir la tubería continua. El espacio anular entre los tubos concéntricos se puede rellenar con aislamiento o puede constituir un vacío.

Las tuberías terrestres comparativamente cortas para aplicaciones criogénicas son comunes, y típicamente se realizan en aceros inoxidables austeníticos, apropiados para su utilización a temperaturas típicas del nitrógeno

líquido, de aproximadamente -196ºC, y del gas natural licuado, de aproximadamente -163ºC. Un problema conocido de las aplicaciones de tuberías terrestres criogénicas es la contracción térmica a medida que la tubería se enfría desde la temperatura ambiente hasta la temperatura del gas natural licuado transportado. Para los aceros inoxidables austeníticos, dicha contracción equivale aproximadamente a 2, 8 mm/m. A fin de controlar las tensiones térmicas resultantes, se disponen regularmente en la tubería bucles de expansión. Un desarrollo más reciente de Osaka Gas y otros consiste en utilizar tuberías constituidas por una aleación del 36% de níquel y el 64% de hierro. Esta aleación también se conoce con el nombre comercial INVAR (marca registrada) . Dicha aleación, descubierta en 1896 por Charles-Edouard Guillaume, tiene la propiedad de experimentar variaciones dimensionales mínimas con las variaciones de temperatura. Cuando se enfría desde la temperatura ambiente hasta la temperatura del gas natural licuado, la contracción es de 0, 3 mm/m, un orden de magnitud menos que la del acero inoxidable austenítico. Esto resulta particularmente ventajoso porque reduce sustancialmente la necesidad de hacer un uso profuso de los bucles de expansión.

Como metales, los aceros inoxidables austeníticos y la aleación INVAR (RTM) no tienen propiedades de aislamiento eficaces y, por consiguiente, se aplica un aislamiento convencional o se deja que la tubería se autoaísle mediante la acumulación de una capa de hielo.

Hasta el momento, no se han construido tuberías marinas para aplicaciones criogénicas. Una tubería marina para transportar fluidos criogénicos tiene que abordar dos problemas: la expansión térmica y el aislamiento. Esto ha conducido al desarrollo de diseños de tubos concéntricos basados en el diseño convencional de tubo dentro de tubo. En estos diseños, se utiliza la aleación INVAR (RTM) para resolver el problema de la expansión térmica y se disponen materiales aislantes de alto rendimiento, tales como aerogeles, en los espacios anulares resultantes a fin de solucionar el problema del aislamiento. Estos diseños son caros en cuanto a los materiales y a su construcción.

La presente invención se refiere particularmente a la tubería que suele encontrarse sobre el lecho marino o cerca del mismo. Típicamente, dicha tubería comprende un tubo exterior, un tubo interior y una capa de aislamiento dispuesta entre las tuberías exterior e interior. Tal como se ha mencionado anteriormente, en la técnica anterior, el tubo exterior puede ser de acero inoxidable y el tubo interior puede ser de una aleación de hierro y níquel, tal como un material que se comercializa con el nombre comercial INVAR. Este material INVAR (RTM) se selecciona con este propósito porque tiene un coeficiente de expansión térmica bajo, de modo que los tubos interior y exterior se expanden y se contraen en cantidades similares, a pesar de la variación de la temperatura que se da entre dichos tubos interior y exterior, causada principalmente por la presencia de la capa de aislamiento. Aunque las tuberías que cuentan con una tubería interior de INVAR (RTM) son eficaces en el transporte de fluidos criogénicos, resultan muy caras debido al contenido de níquel.

El documento WO 2006044053 da a conocer un sistema para suministrar fluidos criogénicos a un punto subacuático desde un barco. Sin embargo, dicha patente no contiene ninguna información acerca de cómo diseñar la tubería a la que se suministra el fluido criogénico.

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1. Tubo (100) que comprende un conducto exterior rígido (30) y una estructura tubular interior, comprendiendo la estructura tubular interior un tubo flexible (10) , caracterizado por que el tubo flexible comprende un cuerpo tubular

(12) dispuesto entre unos elementos de sujeción interiores y exteriores (22, 24) , incluyendo el cuerpo tubular por lo menos dos capas de refuerzo (14, 16) , cada una de ellas formada por una lámina de material que ha sido arrollada en una forma tubular, y una capa de sellado (18) dispuesta entre las capas de refuerzo, y estando formada por un material que puede resistir temperaturas criogénicas, en el que la estructura tubular interior presenta unas propiedades de aislamiento suficientes para proteger el conducto exterior de la baja temperatura del fluido criogénico que fluye dentro de la estructura tubular interior, y en el que los extremos del conducto rígido (30) y el tubo flexible

(10) están sellados para evitar la entrada de líquidos entre el conducto rígido y el tubo flexible.

2. Tubo según la reivindicación 1, caracterizado por que por lo menos un extremo del tubo (100) está adaptado para estar conectado a un conducto ascendente subacuático.

3. Tubo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el tubo flexible incluye además unos medios de refuerzo axial.

4. Tubo según la reivindicación 3, caracterizado por que los medios de refuerzo axial comprenden una trenza generalmente tubular (20) , formada por una lámina de material prevista en forma tubular.

5. Tubo según la reivindicación 3 o 4, caracterizado por que los medios de refuerzo axial comprenden una pluralidad de tiras de refuerzo axial que se extienden a lo largo de la longitud del tubo flexible.

6. Tubo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa de sellado (18) está formada por una lámina de material que se ha arrollado en forma tubular en el tubo flexible (10) .

7. Tubo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se incorpora una capa de aislamiento (26) en el tubo flexible (10) .

8. Tubo según la reivindicación 7, caracterizado por que la capa de aislamiento está dispuesta entre los elementos de sujeción interiores y exteriores.

9. Tubo según la reivindicación 7 u 8, caracterizado por que la capa de aislamiento (26) se superpone al elemento de sujeción exterior (24) .

10. Tubo según la reivindicación 9, caracterizado por que la capa de aislamiento (26) comprende un elemento alargado, realizado en un material aislante, que presenta unos bordes longitudinales opuestos, estando el elemento alargado arrollado helicoidalmente alrededor del cuerpo tubular (12) , de manera que los bordes longitudinales opuestos de la capa se encuentran en una disposición adyacente o solapada, en el que cada borde longitudinal incluye una formación que puede interengranarse con una formación cooperativa del borde longitudinal opuesto.

11. Tubo según la reivindicación 7, 8 o 9, caracterizado por que la capa de aislamiento incluye un tejido formado de fibras de basalto.

12. Tubo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se dispone una pieza de extremidad en cada extremo del tubo flexible.

13. Tubo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los elementos de sujeción interiores y exteriores (22, 24) del tubo flexible son elementos de sujeción helicoidales.

14. Tubo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los elementos de sujeción interiores y exteriores (22, 24) del tubo flexible son alambres helicoidales.

15. Tubería que comprende una pluralidad de tubos (100) , tal como se han definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que dichos tubos están conectados de extremo a extremo.

16. Sistema para transportar fluidos entre una primera estructura marina de superficie y una segunda estructura marina de superficie, que comprende un primer conducto ascendente conectado operativamente a la primera estructura marina de superficie y a un primer extremo de una tubería dispuesta a lo largo de un lecho marino, un segundo conducto ascendente conectado operativamente a la segunda estructura marina de superficie y a un segundo extremo de la tubería, pudiendo así el fluido fluir desde la primera estructura marina de superficie hasta la segunda estructura marina de superficie, o viceversa, caracterizado por que por lo menos parte de la tubería está formada por un tubo (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

17. Sistema para transportar fluidos entre una primera estructura marina de superficie y una estructura terrestre, que

comprende un primer conducto ascendente conectado operativamente a la primera estructura marina de superficie y a un primer extremo de una tubería dispuesta a lo largo de un lecho marino, un tubo conectado operativamente a la estructura terrestre y a un segundo extremo de la tubería, pudiendo así el fluido fluir desde la primera estructura marina de superficie hasta la estructura terrestre, o viceversa, caracterizado por que por lo menos parte de la tubería está formada por un tubo (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

18. Procedimiento de transporte subacuático de un fluido criogénico, que comprende el flujo del fluido a través de un tubo (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que dicho tubo está dispuesto en una ubicación subacuática.