BR112012025957B1

BR112012025957B1 - Linha para transporte de um fluido contendo um hidrocarboneto e método para produção de tal linha

Info

Publication number: BR112012025957B1
Application number: BR112012025957-1A
Authority: BR
Inventors: Thibaud Bigex; Jérome Woirin
Original assignee: Total Sa
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2020-06-16
Also published as: CN102884354A; BR112012025957A2; AP2012006547A0; AR080881A1; EP2558761A1; MY165073A; WO2011128545A1; AU2011239823A1; IL222113A; CN102884354B; AU2011239823B2; CA2794992A1; CY1115345T1; US20130028580A1; EA201201409A1; FR2958992B1; US9020333B2; FR2958992A1; EA021861B1; EP2558761B1

Abstract

linha para transporte de um fluido contendo um hidrocarboneto, e método para produção de tal linha. a presente invenção se refere a uma linha (1) para transporte de um hidrocarboneto, a linha compreendendo um tubo interno oco (2) que se estende em uma direção longitudinal (x) para transportar o fluido no tubo interno e tendo uma superfície externa eletricamente isolada (2b), uma camada de aquecimento (3) disposta no tubo interno e compreendendo fibras de carbono incorporadas em um material polimérico, uma camada de isolamento térmico (10) disposta ao redor da camada de aquecimento (3), um tubo externo (11) disposto ao redor da camada de isolamento térmico (10), o tubo externo (11) sendo adaptado de tal modo que resista a uma pressão externa pelo menos mais alta que 100 bar, o dispositivo de espaçamento (10a) para manter o tubo externo (11) a uma distância do tubo interno (2) de uma maneira fixa, e uma fonte de alimentação (6) para alimentar uma corrente elétrica na camada de aquecimento (3) a fim de aquecer o tubo interno.

Description

“LINHA PARA TRANSPORTE DE UM FLUIDO CONTENDO UM HIDROCARBONETO, E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE TAL LINHA

Esta invenção se refere a linhas para transportar um fluido contendo um hidrocarboneto.

Tais linhas agora são comumente usadas em ambientes muito frios em terra e no mar, algumas vezes, em profundidades submarinas muito grandes. Em tais condições, o fluido pode congelar ou coagular ou pode ocorrer a formação de parafina. Estas transformações do fluido podem causar tamponamento e interferir no transporte de fluido na linha. Por este motivo, tais linhas algumas vezes são aquecidas para evitar estes inconvenientes. Uma técnica conhecida consiste no aquecimento elétrico de tais linhas por condutores de cobre colocados sobre os tubos.

Os documentos CN2436761-Y e CN201354918-Y descrevem linhas para transporte de um hidrocarboneto tendo uma camada de fibra de carbono adequada para ser alimentada com eletricidade para reaquecer a linha. O último documento revela o preâmbulo da reivindicação 1.

Tais linhas que usam fibras de carbono como um condutor elétrico permitem aquecer o fluido de maneira mais eficiente que os condutores de cobre.

O objetivo desta invenção é aperfeiçoar este último tipo de linhas. Busca-se em particular aprimorar sua resistência à pressão externa.

A linha para transporte de um fluido contendo um hidrocarboneto, de acordo com uma modalidade da invenção compreende:

- um tubo interno oco que se estende em uma direção longitudinal e é destinado a transportar o dito fluido no tubo interno, o dito tubo interno tendo pelo menos uma superfície externa eletricamente isolante,

2/17

- uma camada de aquecimento sobre o tubo interno, e compreendendo fibras de carbono incorporadas em um material polimérico,

- uma camada de isolamento térmico ao redor da camada de aquecimento,

- um tubo externo ao redor da camada de isolamento térmico, sendo que o dito tubo externo é adequado para suportar uma pressão externa pelo menos maior do que 10 MPa (100 bar),

- dispositivos de espaçamento colocados entre o tubo interno e o tubo externo para manter de maneira fixa o tubo externo a uma distância do tubo interno, e

- fontes de alimentação elétrica destinadas a induzirem uma corrente elétrica na dita camada de aquecimento, a dita corrente elétrica circulando na dita camada de aquecimento para aquecer o tubo interno.

Devido a estas disposições, em particular, o fato de usar um tubo externo ao redor da camada de isolamento térmico e dispositivos de espaçamento, a linha pode suportar pressões externas altas maiores que 10 MPa (100 bar), de modo que tal linha possa ser usada offshore em grandes profundidades.

Em diversas modalidades da linha, de acordo com a invenção, uma ou mais das seguintes disposições podem ser opcionalmente usadas:

- o tubo externo compreende fibras de carbono incorporadas em um material polimérico;

- as fibras de carbono da camada de aquecimento são enroladas ao redor do tubo interno com um primeiro ângulo predeterminado adequado para obter uma resistência elétrica da dita camada de aquecimento, e

- as fibras de carbono do tubo externo são enroladas ao redor do tubo interno com pelo menos um

3/17 segundo ângulo predeterminado adequado para obter uma resistência mecânica do dito tubo externo;

- os dispositivos de espaçamento compreendem um enchimento de reforço incorporado em um material polimérico, sendo que os ditos dispositivos de espaçamento são formados sobre o tubo interno e a camada de aquecimento;

- as fontes de alimentação elétrica compreendem um elemento de conexão que entra em contato com pelo menos uma superfície de contato substancialmente transversal ou parcialmente inclinada, e localizada na proximidade de uma extremidade da camada de aquecimento na direção longitudinal.

A invenção também se refere a um método para produzir uma linha para transporte de um fluido contendo um hidrocarboneto, a dita linha compreendendo um tubo interno oco que se estende em uma direção longitudinal e é destinado a transportar o dito fluido no tubo interno, o dito tubo interno tendo pelo menos uma superfície externa eletricamente isolante, o método compreendendo pelo menos as seguintes etapas:

- formar uma camada de aquecimento sobre o tubo interno, a dita camada de aquecimento compreendendo fibras de carbono incorporadas em um material polimérico,

- colocar uma camada de isolamento térmico ao redor da camada de aquecimento,

- colocar os dispositivos de espaçamento,

- colocar um tubo externo ao redor da camada de isolamento térmico, sendo que o dito tubo externo é adequado para suportar uma pressão externa pelo menos maior do que 10 MPa (100 bar), e sendo que os ditos dispositivos de espaçamento são colocados entre o tubo interno e o tubo

4/17 externo para manter de maneira fixa o tubo externo a uma distância do tubo interno, e

- colocar fontes de alimentação elétrica para induzirem uma corrente elétrica na dita camada de aquecimento, a dita corrente elétrica fluindo na dita camada de aquecimento para aquecer o tubo interno.

Em diversas modalidades do método para produzir a linha, de acordo com a invenção, uma ou mais das seguintes disposições podem ser opcionalmente usadas:

- formar a camada de aquecimento é obtida enrolando-se as fibras de carbono ao redor do tubo interno em um primeiro ângulo predeterminado adequado para obter uma resistência elétrica da dita camada de aquecimento;

- os dispositivos de espaçamento compreendendo um enchimento de reforço incorporado em um material polimérico, e os dispositivos de espaçamento sendo diretamente formados sobre o tubo interno e a camada de aquecimento após a formação da camada de aquecimento;

- o tubo externo sendo formado a partir de fibras de carbono incorporadas em um material polimérico, diretamente sobre os dispositivos de espaçamento;

- o tubo externo sendo formado enrolando-se as fibras de carbono ao redor dos dispositivos de espaçamento e da camada de isolamento térmico, com pelo menos um segundo ângulo predeterminado adequado para obter uma resistência mecânica do dito tubo externo.

Outras características e vantagens desta invenção se tornarão aparentes a partir da seguinte descrição de uma de suas modalidades, fornecidas como um exemplo não limitativo, com referência aos desenhos em anexo.

Nos desenhos:

- A Figura 1a é uma vista em corte longitudinal de uma linha, de acordo com a invenção,

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- A Figura 1b é uma vista lateral transversal da linha da Figura 1a,

- A Figura 2 é uma vista ampliada de uma variante da camada de aquecimento da linha da Figura 1,

- A Figura 3 é uma vista em corte longitudinal de uma extremidade da linha da Figura 1 e que ilustra as fontes de alimentação e montagem.

Nas diversas Figuras, as mesmas referências designam elementos idênticos ou similares.

A direção longitudinal mencionada nesta descrição deve ser entendida como a direção que se move na direção X designada nas Figuras. Uma direção transversal mencionada nesta descrição deve ser entendida como a direção Y ou Z designada nas Figuras. Estas direções são mencionadas apenas para auxiliar a leitura e a compreensão da invenção.

O termo linha nesta invenção deve ser compreendido como um dispositivo compreendendo um tubo para transportar um fluido entre pelo menos uma entrada e uma saída, o dito dispositivo compreendendo possivelmente outros elementos, tais como uma válvula ou múltiplos desvios.

As Figuras 1a e 1b ilustram uma linha 1, de acordo com a invenção, em um corte longitudinal no plano XZ e em um corte transversal no plano YZ. Nestas Figuras, apenas uma metade superior acima do eixo geométrico X é ilustrada, sendo que a metade inferior é substancialmente idêntica em simetria com relação ao eixo geométrico X.

A linha 1 compreende um tubo interno oco 2, que se estende na direção longitudinal do eixo geométrico X entre a primeira e segunda extremidades (1a, 1b) da linha. Este tubo interno 2 compreende uma superfície interna 2a em proximidade com o eixo geométrico X, e uma superfície externa 2b mais distante do eixo geométrico X. Dentro da

6/17 superfície interna 2a, se estende uma cavidade 2c entre uma entrada e uma saída da cavidade situada em cada extremidade. A cavidade 2c é adequada para transportar o fluido entre a entrada e a saída.

A Figura 1b ilustra que a linha 1 tem um formato substancialmente cilíndrico, porém, outras formas podem ser implementadas.

O tubo interno 2 pode ser produzido com um material eletricamente isolante, por exemplo, um polímero. Este material pode ser vantajosamente uma poliamida (PA) ou um fluoreto de polivinilideno (PVDF).

O tubo interno 2 também pode ser produzido com um material eletricamente condutor, por exemplo, aço. Neste caso, este compreenderá, pelo menos em sua superfície externa 2b, uma camada eletricamente isolante 2d visível na Figura 2, por exemplo, composta por um dos polímeros mencionados acima, ou um composto compreendendo fibra de vidro ou fibras Kevlar incorporadas em um material polimérico do mesmo tipo mencionado acima. Esta camada eletricamente isolante 2d tem uma espessura em uma direção transversal, por exemplo, entre 0,5 mm e 10 mm, em particular, como uma função da tensão de alimentação V da camada de aquecimento.

Pelo menos uma camada de aquecimento 3 e uma camada de isolamento térmico 10 são aplicadas neste tubo interno 2 da linha 1, os dispositivos de espaçamento 10a são colocados ou formados, e um tubo externo 11 é colocado ou formado sobre os ditos dispositivos de espaçamento 10a.

A camada de aquecimento 3 é um composto compreendendo pelo menos fibras de carbono incorporadas em um polímero. Este polímero pode ser vantajosamente uma poliamida (PA) ou um fluoreto de polivinilideno (PVDF).

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As fibras de carbono são capazes de conduzir uma corrente elétrica para aquecer o tubo por efeito Joule. A resistência elétrica R de tal camada de aquecimento 3 entre as primeira e segunda extremidades (1a, 1b) da linha pode ser calculada de maneira aproximada com a seguinte fórmula:

R = p _____L_____ ^p fibre · „ 2 τ.

^.D_moy.cos a.E_ponde:

- P fibre é uma resistividade das fibras de carbono, que têm, por exemplo, p _flbre = 1,9.10^-5^.m como um valor em uma temperatura de 20°C, que é substancialmente 1100 vezes mais resistente que o cobre a 20°C,

- L é o comprimento da camada de aquecimento 3 entre as primeira e segunda extremidades (1a, 1b) na direção longitudinal X,

- Dmo_y é um diâmetro médio da camada de aquecimento 3,

- E_p é uma espessura da camada de aquecimento em uma direção transversal, e

- a é um ângulo de inclinação formado pelas fibras de carbono em relação à direção do eixo geométrico x.

A espessura E_p e o ângulo de inclinação a tornam possível, ao dimensionar, definir a resistência elétrica da camada de aquecimento 3 e, portanto, a potência elétrica P consumida para aquecer o tubo 2. Esta potência elétrica P é igual a P = V2/ R , onde V é uma tensão elétrica de alimentação da dita camada de aquecimento 3 entre as primeira e segunda extremidades.

O ângulo de inclinação a pode adotar qualquer valor entre 0 grau e 70 graus. Entretanto, para facilidade de fabricação e por causa do risco de delaminação do

8/17 composto ao curvar a linha 1 (por exemplo, durante a colocação no leito do mar) quando um valor baixo for usado para o ângulo de inclinação, este ângulo de inclinação a será vantajosamente maior do que 10 graus.

Para uma faixa de ângulo de inclinação compreendida entre 10 graus e 70 graus, o coeficiente cos²a varia substancialmente entre 0,12 e 0,97, o que significa que a resistência elétrica R da camada de aquecimento 3 pode variar ao longo de uma faixa muito ampla ao definir apenas este ângulo de inclinação a das fibras de carbono.

A camada de aquecimento 3 pode ser fabricada por meios conhecidos do tipo apresentado na publicação FR2.873.952, que usa tiras pré-formadas de composto, cada tira que se estende em uma direção principal e compreendendo fibras de carbono incorporadas em um polímero, sendo que as ditas fibras de carbono são substancialmente orientadas na dita direção principal da tira pré-formada.

A camada de aquecimento 3 pode ser produzida de uma pilha de subcamadas, cada subcamada compreendendo fibras de carbono inclinadas em um ângulo predeterminado de inclinação ai em relação à direção longitudinal X. Deste modo, cada subcamada compreende fibras de carbono com um ângulo de inclinação que difere da subcamada adjacente. Por exemplo, cada subcamada é formada usando tiras préformadas, conforme explicado acima. Como uma variante, duas subcamadas sucessivas podem ter ângulos de inclinação opostos para formarem uma grade no formato de losangos quando visualizada a partir de uma superfície externa da camada de aquecimento 3.

Cada subcamada de índice i tem um ângulo de inclinação ai, uma espessura E_pi, um diâmetro médio Dmo-yi, e

9/17 tem uma resistência elétrica básica Ri. A resistência elétrica básica Ri de cada subcamada de índice i pode ser calculada pela fórmula acima de cálculo de uma camada tendo fibras de carbono em um único ângulo de inclinação. A resistência elétrica R da camada de aquecimento 3 pode, então, ser calculada colocando-se as resistências básicas Ri de cada subcamada em paralelo, isto é, com 1/R = ^ 1/Ri .

Devido ao ângulo de inclinação das fibras de carbono na camada de aquecimento 3, a resistência elétrica desejada R pode ser obtida para aquecimento.

Devido a esta camada de aquecimento 3 compreendendo fibras de carbono bem distribuídas no material polimérico desta camada, o aquecimento é mais homogêneo ao redor do tubo 2. Além disso, se uma ou mais fibras de carbono forem rompidas em algum lugar da linha, a corrente elétrica continua a fluir. Também, se uma pluralidade de subcamadas com diferentes ângulos for usada, então, as fibras de carbono se cruzam e estão pelo menos parcialmente em contato mútuo, de modo que a corrente elétrica e o aquecimento permaneçam homogêneos na camada de aquecimento 3. Apenas a área onde as fibras são rompidas é então afetada. Tal linha 1, deste modo, é muito tolerante aos defeitos de fabricação e aos acidentes de manipulação que podem resultar em dano localizado.

Os dispositivos de espaçamento 10a são periodicamente colocados ao longo da linha 1 na direção longitudinal X. Eles têm como função manter de maneira fixa o tubo externo 11 a uma distância do tubo interno 2 e proteger a camada de isolamento térmico 10 contra a alta pressão externa fora da linha 1.

Eles consistem, por exemplo, em elementos anulares que se estendem radialmente a partir da camada de

10/17 aquecimento 3 em direção ao tubo externo 11, substancialmente em um plano perpendicular transversal à direção longitudinal X.

Estes dispositivos de espaçamento 10a podem ser um composto compreendendo um enchimento de reforço incorporado em um material polimérico, formados sobre o tubo interno 2 e a camada de aquecimento 3. O enchimento de reforço pode compreender fibra de vidro ou fibras Kevlar para aumentar a resistência mecânica dos dispositivos de espaçamento.

De maneira alternativa, eles são constituídos de um ou mais elementos que se estendem de maneira longitudinal e radial a partir da camada de aquecimento 3 em direção ao tubo externo 11. Nesta disposição, estes dispositivos de espaçamento 10a podem ser extrudados ou sobre o tubo interno 2 equipado com a camada de aquecimento 3.

A camada de isolamento térmico 10 pode ser préformada na forma de tiras largas de materiais adaptados para serem montados entre os dispositivos de espaçamento 10a: Cada tira tem substancialmente como largura a distância entre cada dispositivo de espaçamento 10a na direção longitudinal X, e como comprimento o perímetro externo da camada de aquecimento 3. Cada tira de camada isolante 10, então, é montada enrolando-se este ao redor da camada de aquecimento 3 entre cada dispositivo de espaçamento 10a. As tiras da camada isolante 10 são compostas, por exemplo, por um material altamente isolante termicamente, tal como uma espuma de poliuretano (PU).

Como uma variante, esta camada de isolamento térmico 10 é injetada por um meio de injeção nas cavidades delimitadas pela camada de aquecimento 3, pelos dispositivos de espaçamento 10a e pelo tubo externo 11. De

11/17 maneira opcional, os dispositivos de espaçamento 10a compreendem aberturas na direção longitudinal, de modo que as cavidades sucessivas se comuniquem entre si, e que o material da camada isolante 10 possa ser injetado pelo dito meio de injeção em todas as cavidades. Em tal caso, o material da camada isolante 10, de maneira vantajosa, é uma espuma, tal como uma espuma de poliuretano (PU).

O tubo externo 11 pode ser produzido em aço ou em um composto compreendendo fibras de carbono e um polímero, tal como uma poliamida (PA) ou um fluoreto de polivinilideno (PVDF).

O tubo externo 11 pode compreender de maneira vantajosa um composto compreendendo pelo menos um enchimento de reforço incorporado em um polímero, o enchimento de reforço compreendendo pelo menos fibras de carbono. É vantajoso usar o mesmo polímero para a camada de aquecimento 3, os dispositivos de espaçamento 10a e o tubo externo 11. O tubo interno 2 de maneira vantajosa também é produzido daquele mesmo polímero. A linha 1 é um composto multicamadas compreendendo um polímero, tal como uma poliamida (PA) ou um fluoreto de polivinilideno (PVDF). Então, também é possível produzir tal linha em um comprimento muito longo e de uma maneira completamente automatizada. Devido a esta disposição, o custo de tal linha é baixo, mesmo se esta compreender um material dispendioso tal como fibra de carbono.

O tubo externo 11 pode ser fabricado com a mesma técnica que a camada de aquecimento 3. Este poderá incluir uma pluralidade de subcamadas, cada subcamada compreendendo fibras de carbono inclinadas de acordo com um ângulo de inclinação predeterminado. Além disso, cada subcamada pode ser formada com o auxílio de tiras pré-formadas. De maneira adicional, o ângulo de inclinação de uma subcamada tem um

12/17 valor oposto ao ângulo de inclinação de uma subcamada vizinha ou adjacente. Deste modo, o ângulo de inclinação destas subcamadas está de maneira vantajosa compreendido entre 20 graus e 70 graus.

Devido ao tubo externo 11, a linha 1 é muito rígida, ela pode suportar uma pressão externa muito alta, por exemplo, maior do que 10 MPa (100 bar) e preferencialmente maior do que 20 MPa (200 bar). Para obter uma melhor resistência à pressão externa, o ângulo de inclinação estará de maneira vantajosa compreendido entre 60 e 70 graus e, de preferência, próximo a 65 graus.

Devido ao tubo externo 11, a linha 1 também é resistente a forças compressivas muito altas. Para obter uma melhor resistência à compressão ou tração na direção longitudinal X, o ângulo de inclinação estará de maneira vantajosa compreendido entre 20 e 30 graus e, de preferência, próximo a 25 graus.

A linha 1 também é resistente a forças de flexão muito altas. Ela pode ser enrolada com um pequeno raio de curvatura, por exemplo, menor que 20m e, de preferência, menor que 10m. Um ângulo de inclinação compreendido entre 50 e 70 graus será preferido para obter um raio de curvatura pequeno. A linha, então, pode ser usada em águas profundas sem o risco de ser danificada quando da instalação, usando-se a técnica S-lay ou J-lay na qual a linha forma uma ou mais curvas antes de repousar no leito do mar.

Devido ao ângulo de inclinação das fibras de carbono no tubo externo 11, uma resistência mecânica desejada pode ser obtida para a linha contra pressão, compressão ou tração longitudinal, ou flexão.

Devido ao tubo externo muito rígido 11, o tubo interno 2 pode ter uma espessura pequena e ser feito de um

13/17 material menos rígido, o que significa que este é apenas capaz de suportar a fabricação de camadas sucessivas no dito tubo interno 2 e não as tensões da pressão externa na linha 1. A camada de aquecimento 3 está então a uma curta distância da superfície interna 2a do tubo 2 e o aquecimento do fluido transportado é mais eficiente. Além disso, menos potência é necessária para aquecer o fluido.

Por exemplo, um tubo de 15,24 cm de diâmetro (6 polegadas) de diâmetro, compreendendo 54 camadas de fibras de carbono incorporadas em um polímero de Poliamida PA11 com as primeiras subcamadas que têm ângulos de inclinação de ± 25 graus e segundas subcamadas que têm ângulos de ± 65 graus, as ditas subcamadas representando uma espessura de 15 mm, têm as seguintes características mecânicas: resistência à pressão externa de 24,5 MPa (245 bar), resistência à pressão de fluido interna de 150 MPa (1500 bar), e resistência à tração de 550 toneladas.

A Figura 3 ilustra uma modalidade de uma extremidade 1b da linha 1, de acordo com a invenção, compreendendo:

- fontes de alimentação elétrica 6 para a camada de aquecimento 3, destinadas a induzirem corrente elétrica na camada de aquecimento 3, e

- dispositivos de montagem mecânica 7 para a linha, destinados a conectar a mesma a um outro dispositivo ou uma outra linha compreendendo dispositivos de montagem idênticos ou complementares.

Cada extremidade 1a, 1b da linha 1 compreende uma fonte de alimentação elétrica, de modo que uma tensão V aplicada entre as duas fontes de alimentação elétrica faça com que uma corrente elétrica I circule na camada de aquecimento 3. Através da lei de Ohm, temos: I = V/R.

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As fontes de alimentação elétrica 6 ilustradas compreendem um cabo 6a em relação à parte externa da linha 1, e um elemento de conexão 6b que entra em contato com as fibras de carbono da camada de aquecimento 3 e conectado ao dito cabo 6a.

De acordo com uma primeira variante (não ilustrada), o elemento de conexão 6b está em contato com as fibras de carbono da camada de aquecimento 3 de acordo com uma superfície de contato transversal da dita camada de aquecimento 3, sendo que a dita superfície de contato é substancialmente perpendicular à direção longitudinal X e situada em uma extremidade longitudinal da dita camada de aquecimento 3. Esta superfície de contato é substancialmente anular.

De acordo com uma segunda variante, ilustrada na Figura 3, o elemento de conexão 6b tem um formato chanfrado em uma seção longitudinal, e entra em um sulco 3a da camada de aquecimento 3 para entrar em contato com as fibras de carbono da camada de aquecimento 3 em uma superfície de contato pelo menos parcialmente inclinada no dito sulco 3a. O elemento de conexão 6b e o sulco 3a têm um formato anular ao redor do eixo geométrico longitudinal X. O sulco 3a se situa em proximidade com uma extremidade da camada de aquecimento na direção longitudinal.

Devido a esta disposição, a superfície de contato entre o elemento de conexão 6b e a camada de aquecimento 3 é aumentada.

Os dispositivos de montagem 7 estão ilustrados na Figura 3. Estes dispositivos de montagem 7 compreendem, por exemplo:

- uma primeira parte 8 conectada ao tubo 2, compreendendo, por exemplo, uma parte longitudinal 8a

15/17 conectada ao tubo 2 que se estende na direção longitudinal X, então, uma parte radial 8b que se estende para fora, e

- uma segunda parte 9 compreendendo uma parte longitudinal 9a montada para ser impermeável a fluidos sobre uma superfície externa da linha 1, e uma parte radial conectada à parte radial 8b da primeira parte 8 por dispositivos de fixação 12, tais como parafusos.

Estes dispositivos de montagem 7 também podem ser adaptados para manter as fontes de alimentação 6 da camada de aquecimento 3.

A linha 1 pode compreender um sensor de temperatura destinado a ser conectado ao meio de controle para regular a corrente elétrica na camada de aquecimento 3.

O sensor de temperatura pode compreender uma fibra óptica adequada para medir um perfil de temperatura ao longo da linha 1 na direção longitudinal X. O meio de controle recebe, deste modo, uma pluralidade de medições de temperatura, cada medição correspondendo a uma posição diferente ao longo da linha 1 na direção longitudinal X.

A fibra óptica pode ser incorporada na camada de aquecimento 3.

De maneira vantajosa, o tubo interno 2 será produzido em polímero e o sensor de temperatura ou a fibra óptica será incorporado no tubo interno 2, de modo que o sensor de temperatura meça pelo menos uma temperatura entre a camada de aquecimento 3 e a superfície interna 2a do tubo 2. Tal medição mais próxima do fluido fornece portanto uma informação mais representativa para a regulação do meio de controle.

A linha 1 pode ser fabricada pelo método seguinte.

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A dita linha compreende um tubo interno oco 2 que se estende em uma direção longitudinal X e é destinado a transportar o fluido no tubo, o dito tubo interno 2 tendo pelo menos uma superfície externa eletricamente isolante 2a.

O método compreende pelo menos as seguintes etapas:

- formar uma camada de aquecimento 3 sobre o tubo, a dita camada de aquecimento 3 compreendendo fibras de carbono incorporadas em um material polimérico,

- colocar uma camada de isolamento térmico 10 ao redor da camada de aquecimento 3,

- colocar os dispositivos de espaçamento 10a,

- colocar um tubo externo 11 ao redor da camada de isolamento térmico 10, sendo que o dito tubo externo 11 está adaptado para suportar uma pressão externa pelo menos maior do que 10 MPa (100 bar), e sendo que os ditos dispositivos de espaçamento estão colocados entre o tubo interno 2 e o tubo externo 11 para manter de maneira fixa o tubo externo 11 a uma distância do tubo interno 2, e

- colocar as fontes de alimentação elétrica 6 para induzirem uma corrente elétrica na dita camada de aquecimento 3, a dita corrente elétrica fluindo na dita camada de aquecimento para aquecer o tubo interno.

O tubo 2 pode ser formado por extrusão de um material tipo polímero.

A formação da camada de aquecimento 3 pode ser obtida enrolando-se as fibras de carbono ao redor do tubo interno 2 com um primeiro ângulo predeterminado adaptado para obter uma resistência elétrica da dita camada de aquecimento 3. Para este propósito, as tiras de composto pré-formadas serão usadas, enroladas ao redor do tubo

17/17 interno 2, então, aquecidas para fundirem parcialmente o polímero e aderirem ao tubo interno.

Os dispositivos de espaçamento 10a compreendem um enchimento de reforço incorporado em um material polimérico. Eles podem ser formados diretamente sobre o tubo interno 2 e a camada de aquecimento 3 após a formação da camada de aquecimento 3, através de qualquer processo, por exemplo, tal como moldagem, extrusão ou coextrusão.

O tubo externo 11 pode ser diretamente formado nos dispositivos de espaçamento 10a, a partir de fibras de carbono incorporadas em um material polimérico. As tiras de composto pré-formadas também podem ser usadas, enroladas ao redor dos dispositivos de espaçamento 10a, então aquecidas até fundirem parcialmente o polímero e aderirem aos ditos dispositivos de espaçamento.

As fibras de carbono do tubo externo são opcionalmente enroladas com pelo menos um ângulo predeterminado adaptado para obter uma resistência mecânica do tubo externo 11, de modo que o tubo externo suporte uma pressão externa, por exemplo, maior do que 10 MPa (100 bar) e, preferencialmente maior do que 20 MPa (200 bar).

Finalmente, a linha 1 pode ser produzida com um processo de produção contínuo no qual o tubo interno 2 é extrudado, a camada de aquecimento 3 é formada sobre o tubo, os dispositivos de espaçamento 10a são extrudados sobre a camada de aquecimento 3 formando cavidades longitudinais, um material isolante térmico é injetado nas ditas cavidades, e o tubo externo 11 é formado nos dispositivos de espaçamento.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Linha para transporte de um fluido contendo um hidrocarboneto, a linha compreendendo:

- um tubo interno oco (2) que se estende em uma direção longitudinal (X) e é destinado para transportar o fluido no tubo interno,

- uma camada de aquecimento (3) sobre o tubo interno, e compreendendo fibras de carbono,

- uma camada de isolamento térmico (10) ao redor da camada de aquecimento (3),

- um tubo externo (11) ao redor da camada de isolamento térmico (10),

- fontes de alimentação elétrica (6) destinadas a induzirem uma corrente elétrica na camada de aquecimento (3), a corrente elétrica fluindo na camada de aquecimento para aquecer o tubo interno, a linha sendo caracterizada pelo fato de que os dispositivos de espaçamento (10a) são colocados entre o tubo interno (2) e o tubo externo (11) para manter de maneira fixa o tubo externo (11) a uma distância do tubo interno (2), em que o tubo interno (2) tem pelo menos uma superfície externa eletricamente isolante (2b), as fibras de carbono são incorporadas em um material polimérico, e em que o tubo externo (11) é adaptado para suportar uma pressão externa pelo menos maior do que 10 MPa (100 bar).

2/4 primeiro ângulo predeterminado adaptado para obter uma resistência elétrica da camada de aquecimento (3), e

- as fibras de carbono do tubo externo (11) são enroladas ao redor do tubo interno (2) com pelo menos um segundo ângulo predeterminado adaptado para obter uma resistência mecânica do tubo externo (11).

4. Linha, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que os dispositivos de espaçamento (10a) compreendem um enchimento de reforço incorporado em um material polimérico, os dispositivos de espaçamento sendo formados sobre o tubo interno (2) e a camada de aquecimento (3).

5. Linha, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que as fontes de alimentação elétrica (6) compreendem um elemento de conexão (6b) que entra em contato com pelo menos uma superfície de contato substancialmente transversal ou parcialmente inclinada, e localizada na proximidade de uma extremidade da camada de aquecimento (3) na direção longitudinal (X).

6. Método para produzir uma linha para transporte de um fluido contendo um hidrocarboneto, a linha compreendendo um tubo interno oco (2) que se estende em uma direção longitudinal (X) e destinado a transportar o fluido no tubo, o tubo interno (2) tendo pelo menos uma superfície externa eletricamente isolante (2b), o método caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos as seguintes etapas:

- formar uma camada de aquecimento (3) sobre o tubo interno, a camada de aquecimento (3) compreendendo fibras de carbono incorporadas em um material polimérico,

- colocar uma camada de isolamento térmico (10) ao redor da camada de aquecimento (3),

- colocar dispositivos de espaçamento (10a),

2. Linha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o tubo externo (11) compreende fibras de carbono incorporadas em um material polimérico.

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- colocar um tubo externo (11) ao redor da camada de isolamento térmico (10), o tubo externo (11) sendo adaptado para suportar uma pressão externa pelo menos maior do que 10 MPa (100 bar), os dispositivos de espaçamento sendo colocados entre o tubo interno (2) e o tubo externo (11) para manter de maneira fixa o tubo externo (11) a uma distância do tubo interno (2), e

- colocar fontes de alimentação elétrica (6) para induzirem uma corrente elétrica na camada de aquecimento (3), a corrente elétrica fluindo na camada de aquecimento para aquecer o tubo interno.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a formação da camada de aquecimento (3) é obtida enrolando-se as fibras de carbono ao redor do tubo interno (2) com um primeiro ângulo predeterminado adaptado para obter uma resistência elétrica da camada de aquecimento (3).

8. Método, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que os dispositivos de espaçamento (10a) compreendem um enchimento de reforço incorporado em um material polimérico, e os dispositivos de espaçamento são diretamente formados sobre o tubo interno (2) e a camada de aquecimento (3) após a formação da camada de aquecimento (3).

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que o tubo externo (11) é formado de fibras de carbono incorporadas em um material polimérico diretamente sobre os dispositivos de espaçamento (10a).

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que o tubo externo (11) é formado enrolando-se as fibras de carbono ao redor dos dispositivos de espaçamento (10a) e da camada de

3. Linha, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que:

- as fibras de carbono da camada de aquecimento (3) são enroladas ao redor do tubo interno (2) com um

4/4 isolamento térmico (10) com pelo menos um segundo ângulo predeterminado adaptado para obter uma resistência mecânica do tubo externo (11).