BR112014003495B1 - estrutura offshore para uso com um sistema de conversão de energia térmica dos oceanos e método para conectar um tubo de água fria a uma estrutura otec offshore - Google Patents

Abstract

CONEXÃO DO TUBO DE ÁGUA FRIA DA USINA NUCLEAR DE CONVERSÃO DE ENERGIA TÉRMICA DO OCEANO. A presente invenção refere-se a uma estrutura offshore para uso com um sistema OTEC, que inclui uma longarina submersa tendo uma parte inferior tendo uma entrada de água fria. A entrada de água fria inclui um término da cúpula em comunicação fluida com um tubo de água fria. Um espaço do seco do maquinário adjacente à entrada de água fria inclui uma ou mais bombas de fornecimento de água fria e um ou mais guinchos de elevação e retenção do tubo de água fria tendo um cabo de elevação conectado ao tubo de água fria.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] Esta invenção refere-se à usina nuclear de conversão de energia térmica dos oceanos e mais especificamente à flutuação, plataforma de movimento mínimo, motor multifásico térmico, usina nuclear de conversão de energia térmica dos oceanos.

ANTECEDENTES

[002] O consumo de energia e demanda tem crescido no mundo todo a uma taxa exponencial. É esperado o crescimento contínuo dessa demanda, particularmente em países em desenvolvimento na Ásia e América Latina. Ao mesmo tempo, fontes tradicionais de energia, notadamente combustíveis fósseis, estão se esgotando a uma taxa acelerada e o custo de exploração de combustíveis fósseis continua a crescer. Preocupações regulatórias e ambientais estão exacerbando esse problema.

[003] Energia renovável relacionada ao sol é uma fonte de energia alternativa que pode fornecer uma parte da solução para a crescente demanda por energia. A energia renovável relacionada à solar é atraente porque, ao contrário de combustíveis fósseis, urânio ou mesmo energia “verde” térmica, há nenhum ou poucos riscos associados ao seu uso. Além disso, a energia relacionada à solar é livre e bastante abundante.

[004] A Conversão de Energia Térmica dos Oceanos (“OTEC”) é uma maneira de produzir energia renovável usando energia solar armazenada como calor nas regiões tropicais dos oceanos. Os mares e oceanos trópicos ao redor do mundo oferecem um recurso de energia renovável único. Em muitas áreas tropicais (entre aproximadamente 20° norte e 20° sul de latitude), a temperatura da água da superfície marítima permanece aproximadamente constante. Para profundidades de aproximadamente 30,48 metros (100 pés), a temperatura de superfície média da água do mar varia sazonalmente entre 23,88° e 29°C (75 e 85°F) ou mais. Nas mesmas regiões, águas profundas do oceano (entre 762 metros e 1280,16 metros (2500 pés e 4200 pés) ou mais) permanecem quase constantemente a 4,44°C (40°F). Portanto, a estrutura tropical do oceano oferece um grande reservatório de águas quentes na superfície e um grande reservatório de água fria nas profundezas, com uma diferença de temperatura entre os reservatórios quente e frio de cerca de 1,66° a 7,22°C (35° a 45° F). Essa diferença de temperatura permanece bastante constante ao longo do dia e noite, com pequenas alterações sazonais.

[005] O processo OTEC usa a diferença de temperatura entre as águas tropicais da superfície e profundezas do mar para movimentar um motor térmico para produzir energia elétrica. A geração de energia OTEC foi identificada no final dos anos 1970 como uma possível fonte de energia renovável tendo uma pegada de carbono de baixo a zero carbono para a energia produzida. Uma usina nuclear OTEC, entretanto, tem uma baixa eficiência termodinâmica comparada a usinas de geração de energia de alta temperatura mais tradicionais. Por exemplo, usar as temperaturas médias de superfície do oceano entre 26,66° a 29,44°C (80° a 85° F) e uma temperatura constante de águas profundas de 4,44°C (40°F), a eficiência Carnot máxima ideal de uma usina nuclear OTEC será de 7,5 a 8%. Em operações práticas, a eficiência de energia bruta de um sistema de energia OTEC foi estimada em cerca de metade do limite Carnot, ou aproximadamente 3,5 a 4,0%. Adicionalmente, uma análise realizada por investigadores líderes nos anos entre 1970 e 1980, e documentados em “Renewable Energy from the Ocean, a Guide to OTEC” (Energia Renovável dos Oceanos, um Guia para OTEC) William Avery e Chih Wu, Oxford University Press, 1994 (aqui incorporado por referência), indica que entre um quarto a uma metade (ou mais) da energia elétrica bruta gerada por uma usina OTEC operando com um ΔT de 4,44°C (40°F) seria necessário para operar a água e bombas de fluido operante e para fornecer energia para outras necessidades auxiliares da usina. Nesta base, a baixa eficiência líquida geral de uma usina nuclear OTEC convertendo a energia térmica armazenada nas águas de superfície do oceano para energia de rede elétrica não tem sido uma opção de produção de energia viável comercialmente.

[006] Um fator adicional resultante ainda em reduções na eficiência geral termodinâmica é a perda associada com o fornecimento dos controles necessários na turbina para regulação de frequência precisa. Isso introduz perdas de pressão no ciclo da turbina que limita o trabalho que pode ser extraído a partir da água aquecida do mar.

[007] Essa baixa eficiência líquida OTEC comparada a eficiências típicas de motores térmicos que operam em altas temperaturas e pressões levou à conclusão amplamente divulgada por planejadores de energia que a energia OTEC é muito cara para competir com métodos mais tradicionais de produção de energia.

[008] De fato, os requisitos de energia elétrica parasita são parti cularmente importantes em uma usina nuclear OTEC por causa da relativa pequena diferença de temperatura entre a água aquecida e fria. Para atingir transferência máxima de calor entre a água aquecida do mar e o fluido operante, e entre a água fria do mar e o fluido operante, grandes áreas de superfície de troca de calor são necessárias, junto a altas velocidades de fluido. Aumentar quaisquer desses fatores pode aumentar significativamente a carga parasita da usina OTEC, diminuindo, portanto, a eficiência líquida. Um sistema eficiente de transfe- rência de calor que maximize a transferência de energia na diferença de temperatura limitada entre a água do mar e o fluido operante aumentaria a viabilidade comercial de uma usina nuclear OTEC.

[009] Além das eficiências relativamente baixas com cargas parasitas grandes aparentemente inerentes, o ambiente operacional das usinas OTEC apresentam desafios de design e operação que também diminuem a viabilidade comercial de tais operações. Como mencionado anteriormente, a água aquecida necessária para o motor térmico OTEC é encontrada na superfície do oceano, a uma profundidade de 30,48 metros (100 pés) ou menos. A fonte constante de água fria para refrigeramento do motor OTEC é encontrado a uma profundidade de cerca de 822,96 metros e 1280,16 metros (2700 pés e 4200 pés) ou mais. Tais profundidades não são geralmente encontradas em grande proximidade a centros populacionais ou menos massas de terra. Uma usina nuclear offshore é necessária.

[0010] Se a usina estiver flutuando ou fixa a um recurso subaquá tico, um tubo longo de entrada de água fria de 609,6metros (2000 pés) ou maior é necessário. Além do mais, porque o grande volume de água necessária em operações OTEC viáveis comercialmente, o tubo de entrada de água fria precisa de um grande diâmetro (geralmente entre 1,83 e 10,67 metros (6 e 35 pés) ou mais). Suspender um tubo de grande diâmetro de uma estrutura offshore apresenta desafios de estabilidade, conexão e construção que orientaram anteriormente os custos OTEC para além do comercialmente viável.

[0011] Adicionalmente, um tubo tendo comprimento significativo à proporção do diâmetro que está suspensa em um ambiente de oceano dinâmico pode estar sujeito a diferenças de temperatura e correntes variáveis de oceano ao longo do comprimento do tubo. Tensões de curvatura e descamação do vórtice ao longo do tubo também apresentam desafios. E influência de superfície tais como ação de onda ainda apresentam desafios com a conexão entre o tubo e plataforma flutuante. Um sistema de entrada de tubo de água fria tendo desempenho desejável, conexão e considerações de construção aumentariam a viabilidade comercial de uma usina nuclear OTEC.

[0012] Preocupações ambientais associadas à usina OTEC também tem sido um impedimento pra operações OTEC. Sistemas OTEC tradicionais drenam grandes volumes de água fria rica em nutrientes das profundezas dos oceanos e descarregam essa água na ou próximo à superfície. Tal descarga pode afetar de maneira positiva ou negativa, o ambiente do oceano próximo à usina OTEC, impactando populações de peixes e sistemas de corais que possam estar atualmente abaixo a partir da descarga OTEC.

SUMÁRIO

[0013] Em alguns aspectos, a usina de geração de energia usa processos de conversão de energia térmica do oceano como fonte de energia.

[0014] Outros aspectos se referem a uma usina nuclear OTEC offshore tendo eficiências gerais melhoradas com cargas parasitas reduzidas, maior estabilidade, custos de construção e operacionais baixos, e pegada ambiental melhorada. Outros aspectos incluem conduí- tes de água de maior volume que sejam integrais com a estrutura de flutuação. A modularidade e compartimentação do motor térmico OTEC multifásico reduz custos de construção e manutenção, limita operações fora da rede e melhora o desempenho operacional. Outros aspectos ainda fornecem uma plataforma flutuante tendo compartimentos de troca de calor integrados estruturalmente e fornece baixo movimento da plataforma devido à ação de onda. A plataforma flutuante integrada também pode fornecer um fluxo eficiente de água aquecida ou água fria através do permutador de calor multifásico, aumentando a eficiência e reduzindo a demanda de energia parasita. Um siste- ma associado pode promover uma pegada térmica neutra ambientalmente pela descarga de água aquecida e fria a faixas de temperatu- ra/profundidade apropriadas. Energia extraída na forma de eletricidade reduz a temperatura em massa para o oceano.

[0015] Outros aspectos se referem a uma usina nuclear OTEC flutuante de baixa movimentação tendo um sistema permutador de calor multifásico de alta eficiência, no qual a água aquecida e fria fornecem conduítes e gabinetes do permutador de calor estão integrados estru-turalmente na plataforma flutuante ou estrutura da usina nuclear.

[0016] Em um aspecto, uma estrutura offshore para uso com um sistema OTEC inclui: uma longarina submersa tendo a parte inferior compreendendo; uma entrada de água fria compreendendo um término da cúpula em comunicação de fluido com um tubo de água fria; um espaço seco do maquinário compreendendo uma ou mais bombas de fornecimento de água fria e um ou mais guinchos de elevação e retenção do tubo de água fria tendo cabo de elevação conectado ao tubo de água fria. Modalidades podem incluir um ou mais dos seguintes recursos.

[0017] Em algumas modalidades, a entrada de água fria tem um convés de ao menos 10 por cento do convés total do espaço do ma- quinário.

[0018] Em algumas modalidades, a entrada de água fria ocupa o espaço central do espaço seco do maquinário.

[0019] Em algumas modalidades, as bombas de fornecimento de água fria estão em comunicação de fluido com a entrada de água fria e em comunicação de fluido com um pleno de distribuição de água fria que fornece água fria a um ou mais condensadores OTEC.

[0020] Em algumas modalidades, o cabo de elevação penetra no casco através de um tubo de escovém dedicado.

[0021] Em algumas modalidades, a estrutura offshore também in clui um alojamento de suporte de elevação localizado abaixo da entrada de água fria e no qual o cabo de elevação está conectado a um suporte de elevação na parte superior do tubo de água fria, o suporte de elevação adaptado para se encaixar e vedar dentro do alojamento de suporte de elevação. Em alguns casos, o alojamento de suporte de elevação ainda compreende a vedação da superfície impermeável e uma ou mais vedações circunferências impermeáveis.

[0022] Em algumas modalidades, a estrutura offshore também in clui um sistema de trava esférico compreendendo: dois ou mais com-partimentos de trava dispostos abaixo da entrada de água fria e adaptado para permitir que a parte superior do tubo de água fria fique entre os dois ou mais compartimentos de trava; um motor de acionamento e pistão, o pistão passando através de uma vedação hermética; e uma trava esférica na ponta interna do pistão. Em alguns casos, a trava esférica está adaptada para encaixar com a superfície de acoplamento no tubo de água fria na ativação do pistão. Em alguns casos, uma trava esférica é reversivelmente encaixável com a superfície de acoplamento do tubo de água fria. Em alguns casos, as duas ou mais travas esféricas se encaixam com a superfície de acoplamento no tubo de água fria e previnem movimento vertical ou lateral do tubo de água fria em relação à estrutura offshore.

[0023] Em alguns aspectos, métodos de conexão de um tubo de água fria para uma estrutura offshore OTEC incluem: passar um ou mais cabos de elevação de um espaço seco do maquinário através da parte inferior submersa de uma estrutura offshore através de um tubo escovém do passa-casco dedicado; conectar os um ou mais cabos de elevação a um ou mais suportes de elevação na parte superior de um tubo de água fria; e retrair os cabos de elevação tal que o tubo de água fria entre na baía receptora do tubo de água fria da estrutura offshore e os um ou mais suportes de elevação fiquem dentro de um ou mais alojamentos de suporte de elevação para fornecer uma vedação hermética sobre o passa-casco a partir da qual os um ou mais cabos de elevação passaram. Os métodos também podem incluir secar o interior do tubo de escovém para prevenir corrosão do cabo de elevação após o cabo de elevação ter retraído e os suportes de elevação estejam colocados nos alojamentos de suporte de elevação. Os métodos também podem incluir estender uma ou mais travas esféricas a partir de uma estrutura offshore para encaixar a uma superfície de acoplamento no tubo de água fria e prevenir movimento vertical ou horizontal do tubo de água fria em relação a uma estrutura offshore.

[0024] Em alguns aspectos, um tubo de água fria inclui: uma parte superior configurada para se anexar à parte inferior de uma estrutura offshore, a parte superior do tubo de água fria compreendendo: a estrutura circunferencial embutida dentro do tubo de água fria material; um ou mais suportes de elevação ancorados à estrutura circunferenci- al embutida; e dois ou mais contatos de trava esférica presos à uma estrutura embutida para encaixe com um sistema de trava esférico localizado numa parte inferior da estrutura offshore. Modalidades podem incluir um ou mais dos seguintes recursos.

[0025] Em algumas modalidades, a estrutura embutida compreende aço.

[0026] Em algumas modalidades, a estrutura embutida é uma plu ralidade de placas de aço embutidas sobre a parte superior do tubo de água fria.

[0027] Em algumas modalidades, o tubo de água fria também in clui uma parte inferior tendo a construção desviada. Em alguns casos, a parte superior do tubo de água fria compreende o mesmo material como a parte inferior desviada do tubo de água fria. Em alguns casos, os suportes de elevação dos tubos de águas frias estão conectados aos cabos de elevação levando aos guinchos de elevação em um espaço seco do maquinário numa parte inferior da estrutura offshore.

[0028] Outros aspectos ainda da revelação se referem a um tubo de água fria para uso com uma instalação OTEC offshore, o tubo de água fria sendo um tubo contínuo com desvio de deslocamento.

[0029] Um aspecto se relacionada a um tubo que compreende uma estrutura tubular alongada tendo uma superfície externa, uma ponta superior e uma ponta inferior. A estrutura tubular compreende uma pluralidade do primeiro e segundo segmentos de desvio, cada segmento de desvio tem uma parte superior e uma parte inferior, na qual a parte superior do segundo segmento de desvio é deslocada a partir de uma parte superior do primeiro segmento de desvio.

[0030] Outro aspecto se relaciona a um tubo compreendendo uma fita ou uma fiada ao menos parcialmente enrolada ao redor do tubo na superfície externa da estrutura tubular. A fita ou fiada pode ser circun- ferencialmente enrolada ao redor da superfície externa da parte superior do tubo, a porção média do tubo, ou a parte inferior do tubo. A fita ou fiada pode ser circunferencialmente enrolada ao redor de todo o comprimento do tubo. A fita ou fiada pode ser anexada para que fique substancialmente plana contra a superfície externa do tubo. A fita ou fiada pode ser anexada para projetar-se para fora a partir da superfície externa do tubo. A fita ou fiada pode ser feita do mesmo material ou material diferente do tubo. A fita ou fiada pode ser unida de maneira adesiva à superfície externa do tubo, unida mecanicamente à superfí-cie externa do tubo, ou usar uma combinação de uniões adesivas e mecânicas para anexar à superfície externa do tubo.

[0031] Outros aspectos da revelação se referem a um tubo de desvio de deslocamento em que cada segmento de desvio ainda compreenda a língua em um primeiro lado e uma ranhura em um segundo lado para encaixe correspondente com um segmento de desvio adja- cente. O tubo de desvio de deslocamento pode incluir um sistema de trava positivo para acoplar mecanicamente um desvio feito do primeiro lado ao segundo lado do segundo desvio. Desvio pode ser unido verticalmente a partir de um desvio feito na parte superior para a parte inferior de um desvio adjacente usando carpintaria de cavilha. Em uma modalidade alternativa, uma parte superior do desvio e da parte inferior do desvio podem cada um incluir um vazio de junção, tal que quando a parte superior do primeiro desvio seja unida com a parte inferior do segundo desvio, os vazios de junção se alinhem. Uma resina flexível pode ser injetada nos vazios de junção alinhados. A resina flexível pode ser usada para preencher intervalos em quaisquer superfícies unidas. Em aspectos da revelação, a resina flexível é um adesivo me- tacrilato.

[0032] Desvios individuais da revelação atual podem ser de qualquer comprimento. Em aspectos cada segmento de desvio está entre 6,09 e 27,42 metros (20 pés e 90 pés) medidos da parte inferior para a parte superior do desvio. Segmentos de desvio podem ser dimensionados para ser enviados por contêiner padrão intermodal. Segmentos de desvio individuais podem ter entre 25,4 cm e 203,2 cm (10 polegadas e 80 polegadas) de largura. Cada segmento de desvio pode ter entre 2,54 cm e 60,96cm (1 polegada e 24 polegadas) de espessura.

[0033] Em aspectos da revelação, segmentos de desvio podem ser pultrudidos, extrudidos ou moldados. Segmentos de desvio podem compreender cloreto de polivinil (PVC), cloreto de polivinil clorado (CPVC), plástico de fibra reforçado (FRP), argamassa reforçada de polímero (RPMP), polipropileno (PP), polietileno (PE), polietileno de alta densidade de ligamento cruzado (PEX), polibutileno (PB), estireno de butadieno acrilonitrilo (ABS); poliéster, poliéster de fibra reforçada, éster vinil, éster vinil reforçado, concreto, cerâmica ou um composto de um ou mais destes.

[0034] Em outros aspectos da revelação, um segmento de desvio pode compreender ao menos um vazio interno. O único vazio pode ser preenchido com água, espuma de policarbonato ou espuma sintética.

[0035] Em aspectos da revelação, o tubo é uma entrada de água fria para uma usina nuclear OTEC.

[0036] Outro aspecto da revelação se relaciona a uma estrutura de geração de energia offshore compreendendo uma parte submersa, a parte submersa ainda compreende: uma parte de troca de calor; uma parte de geração de energia e um tubo de água fria compreendendo uma pluralidade de segmentos de desvio do primeiro e segundo deslocamento.

[0037] Ainda outro aspecto da revelação se relaciona a um método de formação de um tubo de água fria para uso em uma usina nuclear OTEC, o método compreende: formar uma pluralidade de primeiro e segundo segmentos de desvio unindo-se alternadamente a primeiro e segundo segmentos de desvio tal que os segundos segmentos de desvio sejam deslocados dos primeiros segmentos de desvio para formar um tubo alongado contínuo.

[0038] Outro aspecto da revelação se relaciona a um tubo de conexão vertical submerso compreendendo: uma estrutura flutuante tendo uma baía de recebimento do tubo vertical, na qual a baía de recebimento tem um primeiro diâmetro; um tubo vertical para inserção no tubo da baía de recebimento, o tubo vertical tendo um segundo diâmetro menor do que o primeiro diâmetro do tubo da baía de recebimento; uma superfície de rolamento arqueada ou parcialmente esférica e um ou mais retentores móveis, pinhões ou guias operáveis com a superfície de rolamento, na qual os retentores definem um diâmetro que seja diferente do primeiro ou segundo diâmetro quando em contato com a superfície de rolamento.

[0039] Um aspecto adicional da revelação se relaciona a um mé-  todo de conexão a um tubo vertical submerso para uma plataforma flutuante compreendendo: fornecer uma estrutura flutuante tendo uma baía de recebimento do tubo vertical, na qual a baía de recebimento do tubo tem um primeiro diâmetro, fornecer um tubo vertical tendo uma parte da ponta superior que tem um segundo diâmetro que é menor do que o primeiro diâmetro; inserir a parte da ponta superior do tubo vertical na baía de recebimento; fornecer a superfície de rolamento para suportar o tubo vertical; estendendo um ou mais retentores tal que os um ou mais retentores tem um diâmetro que é diferente do primeiro ou segundo diâmetros; contatar os um ou mais retentores com a superfície de rolamento para suspender o tubo vertical da estrutura flutuante.

[0040] Em aspectos da revelação os um ou mais retentores podem ser integrais ao tubo vertical. Os um ou mais retentores podem ser integrais à baía de recebimento. Os um ou mais retentores compreendem uma primeira posição retraída que define um diâmetro menor do que o primeiro diâmetro. Os um ou mais retentores compreendem uma posição estendida que define um diâmetro maior do que o primeiro diâmetro. A superfície de rolamento é integral para a baía de recebimento do tubo e operável com os um ou mais retentores. A superfície de rolamento pode compreender uma superfície de rolamento esférica. Os um ou mais retentores ainda compreendem uma superfície de acoplamento configurada para contatar a superfície de rolamento. Os um ou mais retentores ainda compreendem a superfície de acoplamento configurada para contatar a superfície de rolamento esférica. A superfície de rolamento esférica e a superfície de acoplamento facilitam o movimento relativo entre o tubo vertical e a estrutura flutuante.

[0041] Ainda em outros aspectos, os um ou mais retentores compreendem uma primeira posição retraída que define um diâmetro maior do que o segundo diâmetro. Os um ou mais retentores compreendem uma posição estendida que define um diâmetro menor do que o segundo diâmetro. A superfície de rolamento é integral ao tubo vertical e operável com os um ou mais retentores.

[0042] Aspectos podem incluir um guia para estender ou retrair os retentores, o guia sendo um guia controlado hidraulicamente, um guia controlado pneumaticamente; um guia controlado mecanicamente, um guia controlado eletricamente, ou um guia controlado eletromecanica- mente.

[0043] Outros aspectos podem incluir uma baía de recebimento do tubo incluindo uma primeira superfície de acoplamento de tubo angular; e um tubo vertical compreendendo uma segunda superfície de acoplamento de tubo angular, na qual a primeira e segunda superfícies de acoplamento do tubo angular são configuradas para guiar cooperativamente o tubo vertical durante a inserção do tubo vertical na baía de recebimento do tubo.

[0044] Ainda em outros aspectos, uma interface estática entre o tubo de água fria e a parte inferior da verga é fornecida compreendendo uma baía de recebimento tendo uma superfície inferior pontiaguda e uma almofada de contato para encaixe com vedação com uma superfície de colar pontiaguda de um tubo de água fria levantando o colar.

[0045] Em um método exemplar de conexão de um tubo de água fria a uma parte inferior da verga, o método fornece os passos com-preendendo: elevação de conexão e cabos de retenção para uma parte superior de um tubo de água fria, na qual o tubo de água fria de uma parte superior compreenda a elevação do colar tendo uma superfície de conexão pontiaguda, esvaziando o tubo de água fria em uma verga da baía de recebimento usando os cabos de elevação e retenção, nos quais a baía de recebimento compreenda a superfície pontiaguda para receber o tubo de água fria de uma parte superior e uma almofada de contato; fazendo com que a superfície de conexão ponti- aguda do tubo de água fria tenha um contato vedado com a almofada de contato da baía de recebimento e mecanicamente fixe os cabos de elevação para manter o contato vedado entre a superfície de conexão e a almofada de contato.

[0046] Ainda em outro aspecto, um tubo de água fria é fornecido para conexão estática para uma parte inferior da verga, na qual o tubo de água fria compreenda a primeira parte longitudinal e uma segunda parte longitudinal; a primeira parte longitudinal estando conectada à parte inferior da verga e a segunda parte longitudinal sendo mais flexível do que a primeira parte longitudinal. Em algum aspecto, uma terceira parte longitudinal pode ser incluída no tubo de água fria que seja menos flexível do que a segunda parte longitudinal. A terceira parte longitudinal pode ser mais flexível do que a primeira parte longitudinal. A terceira parte longitudinal pode compreender 50% ou mais do comprimento do tubo de água fria. The primeira parte longitudinal pode compreender 10% ou menos do comprimento do tubo de água fria. A segunda parte longitudinal pode compreender entre 1% e 30% do comprimento do tubo de água fria. A segunda parte longitudinal pode permitir a deflexão da terceira parte longitudinal do tubo de água fria de cerca de 0,5 graus e 30 graus.

[0047] Outros aspectos da revelação se referem a uma usina nuclear OTEC flutuante com movimentação mínima tendo um sistema de troca de calor multifásico otimizado, no qual os conduítes de fornecimento de água aquecida e fria e gabinetes do permutador de calor são integrados estruturalmente na plataforma flutuante ou estrutura da usina nuclear.

[0048] Outros aspectos ainda incluem uma usina flutuante de energia de conversão de energia térmica dos oceanos. Uma estrutura de movimentação mínima, tais como uma verga, ou estrutura offshore semissubmersa modificada podem compreender uma primeira parte do convés tendo passagens de água do mar aquecida estruturalmente integrais, superfícies de troca de calor multifásica e passagens de fluido de trabalho, nas quais a primeira parte do convés fornece a evaporação do fluido operante. Uma segunda parte do convés também é fornecida tendo passagens de água do mar estruturalmente integrais, superfícies de troca de calor multifásicas e passagens de fluido operante, nas quais a segunda parte do convés fornece um sistema de condensação para condensar o fluido operante de vapor para líquido. A primeira e segunda passagens de convés do fluido operante estão em comunicação com uma terceira parte do convés compreendendo um ou mais geradores elétricos guiados por turbina a vapor para geração de energia.

[0049] Em um aspecto, uma estrutura de geração de energia offshore é fornecida compreendendo uma parte submersa. A parte submersa ainda compreende a primeira parte do convés compreendendo um sistema evaporador multifásico integral, uma segunda parte do convés compreendendo um sistema condensador multifásico integral; uma terceira parte do convés armazenando geração de energia e equipamento de transformação; um tubo de água fria e uma conexão do tubo de água fria.

[0050] Ainda em outro aspecto, a primeira parte do convés ainda compreende uma primeira fase da passagem estrutural de água aquecida formando um conduíte de água aquecida de alto volume. A primeira parte do convés também compreende a primeira fase da passagem do fluido operante disposta em cooperação com a primeira fase da passagem estrutura de água aquecida para aquecer um fluido operante para um vapor. A primeira parte do convés também compreende a primeira fase da descarga de água aquecida acoplada diretamente a uma segunda fase da passagem estrutural de água aquecida. A segunda fase da passagem estrutural de água aquecida forma um con- duíte de água aquecida de alto volume e compreende a segunda fase de entrada de água aquecida acoplada à primeira fase da descarga de água aquecida. A disposição da primeira fase da descarga de água aquecida à segunda fase da entrada de água aquecida fornece pressão mínima no fluxo de água aquecida entre a primeira e segunda fases. A primeira parte do convés também compreende a segunda fase da passagem do fluido operante disposta em cooperação com a segunda fase da passagem estrutural de água aquecida para aquecer o fluido operante para um vapor. A primeira parte do convés também compreende a segunda fase da descarga de água aquecida.

[0051] Ainda em outro aspecto, uma parte submersa ainda compreende a segunda parte do convés compreendendo uma primeira fase da passagem estrutural de água fria formando um conduíte de água fria de alto volume. A primeira fase da passagem de água fria ainda compreende a primeira fase da entrada de água fria. A segunda parte do convés também compreende a primeira fase da passagem do fluido operante em comunicação com uma primeira fase da passagem do fluido operante da primeira parte do convés. A primeira fase da passagem do fluido operante da segunda parte do convés em cooperação com a primeira fase da passagem estrutural de água fria resfria o fluido operante para um líquido. A segunda parte do convés também compreende a primeira fase da descarga de água fria diretamente acoplada a uma segunda fase da passagem estrutural de água fria formando um conduíte de água fria de alto volume. A segunda fase da passagem estrutural de água fria compreende a segunda fase da entrada de água fria. A primeira fase da descarga de água fria e a segunda fase da entrada de água fria estão dispostas para fornecer perda mínima de pressão no fluxo de água fria da primeira fase da descarga de água fria para a segunda fase entrada de água fria. A segunda parte do convés também compreende a segunda fase da passa- gem do fluido operante em comunicação com a segunda fase da passagem do fluido operante da primeira parte do convés. A segunda fase da passagem do fluido operante em cooperação com a segunda fase da passagem estrutural de água fria resfria o fluido operante dentro da segunda fase da passagem do fluido operante para um líquido. A segunda parte do convés também compreende a segunda fase da descarga de água fria.

[0052] Ainda em outro aspecto, a terceira parte do convés pode compreender uma primeira e segunda turbinas de vapor, nas quais a primeira fase da passagem do fluido operante da primeira parte do convés esteja em comunicação com a primeira turbina e uma segunda fase da passagem do fluido operante da primeira parte do convés está em comunicação com a segunda turbina. A primeira e segunda turbinas podem ser acopladas a um ou mais geradores elétricos.

[0053] Ainda em outros aspectos, uma estrutura de geração de energia offshore é fornecida compreendendo uma parte submersa, a parte submersa ainda compreende uma parte do evaporador quadrifá- sico, uma parte do condensador quadrifásico, uma parte de geração de energia quadrifásica, uma conexão do tubo de água fria, e um tubo de água fria.

[0054] Em um aspecto, a parte do evaporador quadrifásico compreende o conduíte de água aquecida incluindo, uma superfície de troca de calor de primeira fase, uma superfície de troca de calor de segunda fase, uma superfície de troca de calor de terceira fase e uma superfície de troca de calor de quarta fase. O conduíte de água aquecida compreende um membro de estrutura vertical de uma parte submersa. As partes da primeira, segunda, terceira e quarta fases do con- duíte do fluido operante nas quais um fluido operante fluindo através do conduíte do fluido operante é aquecido para vapor em cada uma das partes da primeira, segunda, terceira e quarta fases.

[0055] Em um aspecto, a parte do condensador quadrifásico compreende um conduíte de água fria incluindo, uma superfície de troca de calor de primeira fase, uma superfície de troca de calor de segunda fase, uma superfície de troca de calor de terceira fase e uma superfície de troca de calor de quarta fase. O conduíte de água fria compreende o membro estrutural vertical da parte submersa. A primeira, segunda, terceira e quarta superfícies de troca de calor estão em cooperação com partes da primeira, segunda, terceira e quarta fases do conduíte do fluido operante, nas quais um fluido operante fluindo através do conduíte do fluido operante é aquecido para um vapor em cada uma das partes da primeira, segunda, terceira e quarta fases com ΔT cada vez menor a cada fase sucessiva.

[0056] Ainda em outro aspecto, o conduíte da primeira, segunda,terceira e quarta fases dos fluidos operantes da parte do evaporador está em comunicação com a primeira, segunda, terceira e quarta turbinas de vapor, nas quais o conduíte da primeira fase da parte do eva- porador do fluido operante está em comunicação com uma primeira turbina de vapor e exaure para o conduíte da quarta fase do fluido operante da parte do condensador.

[0057] Ainda em outro aspecto, o conduíte da primeira, segunda,terceira e quarta fases dos fluidos operantes da parte do evaporador está em comunicação com a primeira, segunda, terceira e quarta turbina de vapor, Nas quais o conduíte da segunda fase da parte do eva- porador do fluido operante está em comunicação com a segunda turbina de vapor e exaure para o conduíte da terceira fase do fluido operante da parte do condensador.

[0058] Ainda em outro aspecto, o conduíte da primeira, segunda,terceira e quarta fases dos fluidos operantes da parte do evaporador está em comunicação com a primeira, segunda, terceira e quarta turbina de vapor, nas quais o conduíte da terceira fase da parte do eva- porador do fluido operante está em comunicação com uma terceira turbina de vapor e exaure para um conduíte de segunda fase do fluido operante da parte do condensador.

[0059] Ainda em outro aspecto, os conduítes de fluido de fase da primeira, segunda, terceira e quarta fases da parte do evaporador estão em comunicação com uma primeira, segunda, terceira e quarta turbinas de vapor, na qual o conduíte do fluido operante da quarta fase da parte do evaporador está em comunicação com uma quarta turbina do vapor e exaure para o conduíte do fluido operante de primeira fase na parte do condensador.

[0060] Ainda em outro aspecto, um primeiro gerador elétrico é guiado pela primeira turbina, a quarta turbina ou uma combinação da primeira e quarta turbinas.

[0061] Ainda em outro aspecto, um segundo gerador elétrico é guiado pela segunda turbina, a terceira turbina ou uma combinação de ambas, a segunda e terceira turbinas.

[0062] Aspectos adicionais da revelação podem incorporar um ou mais dos seguintes recursos: a primeira e quarta turbinas ou a segunda e terceira turbinas produzem entre 9MW e 60MW de energia elétrica; a primeira e segunda turbinas produzem aproximadamente 55MW de energia elétrica; a primeira e segunda turbinas formam uma de uma pluralidade de conjuntos da turbina-gerador em uma usina nuclear de Conversão de Energia Térmica dos Oceanos; uma entrada de água aquecida de primeira fase está livre de interferência da segunda fase de descarga de água fria; uma primeira fase de entrada de água fria está livre de interferência da descarga de água aquecida da segunda fase; o fluido operante dentro das passagens do fluido operante de primeira ou segunda fase compreende um refrigerante comercial. O fluido operante compreende amônia, propileno, butano, R-134, ou R- 22; o fluido operante em uma primeira e segunda fase das passagens do fluido operante aumenta em temperatura entre -11,11°C e -4,44°C (12° F e 24° F); um primeiro fluido operante flui através da passagem de fluido operante da primeira fase e um segundo fluido operante flui através da passagem de fluido operante da segunda fase, na qual o segundo fluido operante entra na segunda turbina de vapor a uma temperatura menor do que um primeiro fluido operante entra na primeira turbina de vapor; o fluido operante em uma primeira e segunda fase das passagens do fluido operante diminui a temperatura entre - 11,11°C e -4,44°C (12° F e 24° F); um primeiro fluido operante flui através da passagem de fluido operante da primeira fase e um segundo fluido operante flui através da passagem de fluido operante da segunda fase, em que o segundo fluido operante entra na segunda parte do convés em uma temperatura menor do que um primeiro fluido operante entra na segunda parte do convés.

[0063] Outros aspectos da revelação também podem incorporar um ou mais dos seguintes recursos: a água aquecida fluindo dentro da primeira ou segunda fase da passagem estrutural de água aquecida compreende: água aquecida marítima, água aquecida geotermicamente, água de reservatório aquecida pelo sol; água de refrigeramento industrial aquecida, ou uma combinação destas; a água aquecida flui entre 37,88 m3/s (500.000 gpm) e 454,61 m3/s (6.000.000 gpm); a água aquecida flui a 412,18 im3/s (5.440.000 gpm); a água aquecida flui entre 136.077,71 t/h (300.000.000 lb/hr) e 453.592,37 t/h (1.000.000.000 lb/hr); a água aquecida flui a 1.233,77 t/h (2.720.000 lb/hr); a água fria fluindo dentro da primeira ou segunda fase da passagem estrutural de água fria compreende água marítima gelada, água fresca gelada, água subterrânea gelada ou uma combinação destas; a água fria flui entre 18,94 m3/s (250.000 gpm) e 227,30 m3/s (3.000.000 gpm); a água fria flui a 259,13 m3/s (3.420.000 gpm); a água fria flui entre 56.699,05 t/h (125.000.000 lb/hr) e 793.786,65 t/h (1.750.000.000 lb/hr); a água fria flui a 775,64 t/h (1.710.000 lb/hr).

[0064] Aspectos da revelação também podem incorporar um ou mais dos seguintes recursos: a estrutura offshore é uma estrutura de movimentação mínima; a estrutura offshore é uma estrutura de verga flutuante; a estrutura offshore é uma estrutura semi-submersa.

[0065] Ainda outro aspecto da revelação pode incluir um sistema de troca de calor de baixa velocidade e alto volume para uso em uma usina nuclear de conversão de energia térmica dos oceanos, compreendendo: um gabinete de primeira fase que ainda compreende uma primeira passagem de fluxo de água para troca de calor com um fluido operante; e uma primeira passagem de fluido operante; e um gabinete de segunda fase acoplado a um gabinete de primeira fase que ainda compreende uma segunda passagem de fluxo de água para troca de calor com um fluido operante e acoplado à primeira passagem de fluxo de água de maneira a minimizar a queda de pressão de água fluindo da primeira passagem de fluxo de água para a segunda passagem de fluxo de água; e uma segunda passagem de fluido operante. Os gabinetes de primeira e segunda fase compreendem membros estruturais da usina nuclear.

[0066] Em um aspecto, a água flui de um gabinete de primeira fa se para o gabinete de segunda fase e o gabinete de segunda fase está abaixo de um evaporador do gabinete de primeira fase. Em outro aspecto, a água flui de um gabinete de primeira fase para o gabinete de segunda fase e o gabinete de segunda fase está acima de um gabinete de primeira fase nos condensadores e abaixo de um gabinete de primeira fase nos evaporadores.

[0067] Aspectos da revelação podem ter uma ou mais das seguintes vantagens: um tubo contínuo de água fria de desvio de deslocamento é mais leve do que a construção do tubo segmentada; um tubo contínuo de água de desvio de deslocamento tem menos perdas fric- cionais do que um tubo segmentado; desvios individuais podem ser dimensionados para fácil transporte ao local operacional da usina OTEC; desvios podem ser construídos para atender as características de flutuabilidade desejadas; a produção de energia OTEC precisa de pouco ou nenhum custo de combustível para produção de energia; as baixas pressões e baixas temperaturas envolvidas no motor térmico OTEC reduzem os custos de componentes e precisam de materiais comuns comparados aos materiais exóticos de alto custo usados nas usinas de geração de energia de alta temperatura, usinas de geração de energia de alta temperatura; a confiabilidade da usina é comparável aos sistemas de refrigeração comercial, operando continuamente por muitos anos sem manutenção significativa; tempos de construção reduzidos comparados às usinas de alta pressão e alta temperatura; e operação benigna ambientalmente e produção de energia seguras. Vantagens adicionais podem incluir eficiência de rede aumentada comparada aos sistemas OTEC tradicionais, cargas elétricas sacrificiais inferiores; perda de pressão reduzida nas passagens de água fria e aquecida; componentes modulares; tempo de produção fora da rede menos frequente; movimentação mínima e suscetibilidade reduzida para ação de onda; descarga de água refrigerada abaixo dos níveis de superfície, entrada de água aquecida livre de interferência da descarga de água fria.

[0068] Os detalhes de uma ou mais modalidades da invenção estão definidos nos desenhos acompanhantes e na descrição abaixo. Outros recursos, objetos e vantagens da invenção ficarão aparentes a partir da descrição e desenhos, e a partis das reivindicações.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0069] A figura 1 ilustra um motor térmico OTEC exemplar da técnica anterior.

[0070] A figura 2 ilustra uma usina nuclear OTEC exemplar da téc- nica anterior.

[0071] A figura 3 ilustra uma estrutura OTEC.

[0072] A figura 3A ilustra uma estrutura OTEC.

[0073] A figura 4 ilustra um tubo de desvio de deslocamento de uma estrutura OTEC.

[0074] A figura 5 ilustra uma imagem detalhada de um padrão de desvio de deslocamento.

[0075] A figura 6 ilustra uma visão transversal de um tubo de água fria de desvio de deslocamento.

[0076] As figuras 7A-C ilustram várias visões de desvios individu ais.

[0077] A figura 8 ilustra uma disposição da língua e ranhura de um desvio individual.

[0078] A figura 9 ilustra um trinco positivo entre dois desvios.

[0079] A figura 10 ilustra um tubo de água fria de desvio de deslocamento incorporando uma fiada de reforço.

[0080] A figura 11 ilustra um método de construção do tubo de água fria.

[0081] A figura 12 ilustra um exemplo da técnica anterior da cone xão de tubo com cardã.

[0082] A figura 13 ilustra uma conexão do tubo de água fria.

[0083] A figura 14 ilustra uma conexão do tubo de água fria.

[0084] A figura 15 ilustra um método de conexão do tubo de água fria.

[0085] A figura 16 ilustra a tubo de água fria connection com um tubo de água fria flexível.

[0086] A figura 17 ilustra uma conexão do tubo de água fria.

[0087] A figura 18 ilustra um tubo de água fria com um colar de elevação.

[0088] A figura 19 ilustra um plano de convés exemplar de uma  estrutura OTEC.

[0089] A figura 20 ilustra uma sala da bomba de água fria exemplar da estrutura OTEC da figura 20A.

[0090] A figura 21A ilustra uma visão plana de um convés do trocador de calor exemplar de uma estrutura offshore.

[0091] A figura 21B ilustra uma visão perspectiva de um convés do trocador de calor exemplar de uma estrutura offshore.

[0092] A figura 21C ilustra uma visão de seção perspectiva de um convés do trocador de calor exemplar de uma estrutura offshore.

[0093] A figura 22A ilustra uma visão de convés de uma porção subaquática exemplar de uma estrutura OTEC tendo um conjunto pleno de entrada abaulada.

[0094] A figura 22B ilustra uma visão ampliada de um convés de uma porção de água fria e conexão do tubo de água fria da estrutura OTEC de 22A.

[0095] A figura 22C ilustra uma visão perspectiva de uma sala de bomba de água fria exemplar da estrutura OTEC da figura 22A.

[0096] A figura 22D ilustra a visão perspectiva de uma sala de bomba de água fria exemplar da figura 22C com as bombas de água fria ocultas.

[0097] A figura 22E ilustra um diagrama esquemático exemplar de um sistema de água fria de uma estrutura OTEC.

[0098] A figura 23 ilustra de uma sala de bomba de água fria exemplar e sistema de elevação de tubo de água fria.

[0099] A figura 24 ilustra um sistema de trava esférica exemplar.

[00100] A figura 25 ilustra um suporte de elevação e armazenamento exemplar.

[00101] A figura 26 ilustra um tubo de água fria com desvio exemplar.

[00102] Como símbolos de referência nos vários desenhos indicam  elementos similares a menos que indicados de outra maneira.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00103] Esta revelação se refere à geração de energia elétrica usando a tecnologia de Conversão de Energia Térmica dos Oceanos (OTEC). Aspectos da revelação se relacionam a uma usina nuclear flutuante OTEC tendo eficiências gerais melhoradas com cargas parasitas reduzidas, maior estabilidade, custos operacionais e de construção mais baixos e pegada ambiental melhorada sobre usina nuclear OTEC anteriores. Outros aspectos incluem conduítes de água de grande volume que são integrais com a estrutura flutuante. A modularidade e compartimentação do motor térmico multifásico OTEC reduz os custos de construção e manutenção, limita operação fora da rede e melhora o desempenho operacional. Ainda outros aspectos fornecem uma plataforma flutuante tendo compartimentos de troca de calor integrados e fornece movimentação mínima da plataforma devido à ação de onda. A plataforma flutuante integrada também pode fornecer um fluxo eficiente de água aquecida ou água fria através do trocador de calor multifásico aumentando a eficiência e reduzindo a demanda de energia parasita. Aspectos da revelação promovem uma pegada térmica neutra pela descarga de água aquecida e fria em faixas de tempe- ratura/profundidades apropriadas. A energia extraída na forma de eletricidade reduz a temperatura em massa para o oceano.

[00104] A OTEC é um processo que usa energia do calor do sol que é armazenada nos oceanos da Terra para gerar eletricidade. A OTEC utiliza a diferença de temperatura entre a camada superior mais aquecida do oceano e a água mais profunda e fria do oceano. Geralmente, essa diferença é de ao menos 36°F (20°C). Estas condições existem em áreas tropicais, aproximadamente entre o Trópico de Capricórnio e o Trópico de Câncer, ou mesmo a 20° Norte e Sul de latitude. Os processos OTEC usam a diferença de temperatura para energizar um ci- clo Rankine, com a água aquecida de superfície servindo como fonte de valor e a água fria e profunda servindo como a dissipação de calor. As turbinas do ciclo Rankine guiam geradores que produzem energia elétrica.

[00105] A figura 1 ilustra um típico motor térmico 10 de ciclo Ranki- ne OTEC que inclui entrada água aquecida marítima 12, evaporador 14, saída de água aquecida marítima 15, turbina 16, entrada de água marítima gelada 18, condensador 20, saída de água marítima gelada 21, conduíte de fluido operante 22 e bomba de fluido operante 24.

[00106] Em operação, o motor térmico 10 pode usar qualquer um de um número de fluidos operantes, por exemplo, refrigerantes comerciais tais como amônia. Outros fluidos operantes podem incluir propile- no, butano, R-22 e R-134a. Outros refrigerantes comerciais podem ser usados. Água marítima aquecida entre aproximadamente 23,88 e 29,44°C (75° e 85°F), ou mais, é retirada da superfície do oceano ou apenas abaixo da superfície do oceano através da entrada de água aquecida marítima 12 e por sua vez aquece o fluido operante de amô- nio passando através do evaporador 14. A amônia aquece a uma pressão de vapor de aproximadamente 942,32 kPa (9,3 atm). O vapor é transportado ao longo do conduíte de fluido operante 22 para a turbina 16. O vapor de amônia expande conforme passa através da turbina 16, produzindo energia para guiar um gerador elétrico 25. O vapor de amônia então entra no condensador 20, onde é refrigerado para um líquido por água marítima gelada retirada das profundezas do oceano a aproximadamente 914,4 m (3000 pés). A água marítima gelada entra no condensador a uma temperatura de aproximadamente 4,44°C (40°F). A pressão de vapor do fluido operante de amônia na temperatura no condensador 20, a aproximadamente 10,55°C (51°F), é de 618,08 kPa (6,1 atm). Portanto, uma diferença de pressão significativa está disponível para guiar a turbina 16 e gerar energia elétrica. Con- forme o fluido operante de amônia condensa, o fluido operante do líquido é bombeado de volta para o evaporador 14 pela bomba do fluido operante 24 através de um conduíte de fluido operante 22.

[00107] O motor térmico 10 da figura 1 é essencialmente o mesmo que o do ciclo Rankine da maioria das turbinas de vapor, exceto que OTEC difere por usar fluidos operantes diferentes e baixas temperaturas e pressão. O motor térmico 10 da figura 1 também é similar às usinas de refrigeração comercial, exceto que o ciclo OTEC é executado na direção oposta tal que uma fonte de calor (por exemplo, água aquecida do oceano) e uma dissipação de calor fria (por exemplo, águas profundas do oceano) são usadas para produzir energia elétrica.

[00108] A figura 2 ilustra os componentes típicos de uma instalação flutuante OTEC 200, que inclui: a embarcação ou plataforma 210, a entrada de água aquecida marítima 212, a bomba de água aquecida 213, o evaporador 214, a saída de água aquecida marítima 215, a tur- bina-gerador 216, o tubo de água fria 217, a entrada de água marítima gelada 218, a bomba de água fria 219, o condensador 220, a saída de água marítima gelada 221, o conduíte de fluido operante 22, a bomba de fluido operante 224, e conexões de tubo 230. A instalação OTEC 200 também pode incluir a geração elétrica, sistemas de transmissão e transformação, sistemas de controle de posição tais como sistemas de propulsão, propulsores ou de atracação, assim como vários sistemas de suporte e auxiliares (por exemplo, acomodações pessoais, energia de emergência, água potável, água cinza e negra, brigada de incêndio, controle de danos, flutuabilidade reserva e outros sistemas marinhos ou de bordo comuns).

[00109] Implementações das usinas nuclear OTEC utilizando o motor térmico básico e sistema das figuras 1 e 2 têm uma eficiência geral relativamente baixa de 3% ou menos. Por conta dessa baixa eficiência térmica, as operações OTEC precisam do fluxo de grandes quantidades de água através do sistema de energia por quilowatt de energia gerada. Isso por sua vez requer grandes trocadores de calor tendo grandes áreas de superfície de troca de calor no evaporador e condensadores.

[00110] Tais grandes volumes de água e grandes áreas de superfície precisam de capacidade de bombeamento considerável em uma bomba de água aquecida 213 e bomba de água fria 219, reduzindo a energia elétrica da rede disponível para distribuição para uma instalação baseada na costa ou de propósitos indústrias a bordo. Além do mais, o espaço limitado da maioria das embarcações de superfície não acomoda facilmente grandes volumes de água direcionados para e fluindo através do evaporador ou condensador. De fato, grandes volumes de água precisam de grandes tubos de diâmetro e conduítes. Colocar tais estruturas em espaços limitados requer curvaturas múltiplas para acomodar outras máquinas. E o espaço limitado típico das em-barcações de superfície ou estruturas não torna muito fácil a grande área de superfície de troca de calor necessária para eficiência máxima em uma usina OTEC. Portanto, os sistemas OTEC e embarcação ou plataforma têm tradicionalmente sido grandes e caros. Isso levou à conclusão da indústria de que operações OTEC são uma opção de produção de baixa liberação de energia e de alto custo quando comparadas a outras opções de produção de energia usando altas temperaturas e pressões.

[00111] Aspectos da revelação abordam desafios técnicos para melhorar a eficiência das operações OTEC e reduzir o custo de construção e operação.

[00112] A embarcação ou plataforma 210 precisa de baixos movimentos para minimizar as forças dinâmicas entre o tubo de água fria 217 e a embarcação ou plataforma 210 e para fornecer a um ambiente de operações benigno para o equipamento OTEC na plataforma ou embarcação. A embarcação ou plataforma 210 também deve suportar os fluxos de volume de entrada de água fria e aquecida (218 e 212), trazendo água fria e aquecida suficientes em níveis apropriados para assegurar a eficiência do processo OTEC. A embarcação ou plataforma 210 também deve permitir a descarga de água fria e aquecida através de saídas de água fria e aquecida (221 e 215) bem abaixo da linha de flutuação de embarcação ou plataforma 210 para evitar recir- culação térmica na camada de superfície do oceano. Adicionalmente, a embarcação ou plataforma 210 deve ser resistente a tempo pesado sem perturbar as operações de geração de energia.

[00113] O motor térmico OTEC 10 deve utilizar um ciclo térmico altamente eficiente para eficiência máxima e produção de energia. Transferência de calor em processos de condensação e ebulição, assim como materiais e design do trocador de calor, limitam a quantidade de energia que pode ser extraída de cada ponte de água marítima aquecida. Os trocadores de calor usados no evaporador 214 e no condensador 220 precisam de altos volumes de fluxo de água fria e aquecida com baixa perda de cabeça para minimizar cargas parasitas. Os trocadores de calor também precisam de altos coeficientes de transferência de calor para melhorar a eficiência. Os trocadores de calor po-dem incorporar o material e design, que pode ser personalizado para as temperaturas de entrada de água fria e aquecido para melhorar a eficiência. O design do trocador de calor deve usar um método de construção simples com quantidades mínimas de material para reduzir o custo e volume.

[00114] Geradores turbo 216 devem ser altamente eficientes com perda interna mínima e também podem ser personalizados para o fluido operante para melhorar a eficiência.

[00115] A figura 3 ilustra uma implementação que melhora a efici- ência de usina nuclear OTEC anteriores e supera muitos dos desafios técnicos associados com esta. Essa implementação compreende uma verga para a embarcação ou plataforma, com trocadores de calor e tubulação associada de água fria e aquecida integral à verga.

[00116] A verga OTEC 310 armazena um sistema de troca de calor multifásico integral para usar com uma usina de geração de energia OTEC. A verga 310 inclui uma parte submersa 311 abaixo da linha de flutuação 305. A parte submersa 311 compreende a parte da entrada de água aquecida 340, parte do evaporador 344, parte da descarga de água aquecida 346, parte do condensador 348, parte da entrada de água fria 350, tubo de água fria 351, parte da descarga de água fria 352, parte do convés do maquinário 354, e casaria de convés 360.

[00117] A figura 3A ilustra uma disposição de maquinário exemplar, incluindo a parte da entrada de água aquecida 340, sala da bomba de água aquecida 341, parte do evaporador empilhado 344, gerador da turbina 349, parte do condensador empilhado 348, parte da entrada de água fria 350 e sala da bomba de água fria 351.

[00118] Em operação, água aquecida marítima de cerca de 23,88°C e 29,44°C (75° e 85°F) é retirada através da parte da entrada de água aquecida 340 e flui pela verga através dos conduítes de água aquecida estruturalmente integrais não mostrados. Devido aos requisitos de alto volume do fluxo de água de motores térmicos OTEC, os conduítes de água aquecida fluem diretamente para a parte do evaporador 344 de entre 37,88 m3/s (500.000 gpm) e 454,61 m3/s (6.000.000 gpm). Tais conduítes de água aquecida tem um diâmetro de cerca de 1,83 m (6 pés) e 10,67 m (35 pés), ou mais. Devido a este tamanho, os condu- ítes de água aquecida são membros de estrutura vertical de verga 310. Os conduítes de água aquecida podem ser grandes tubos de diâmetro de força suficiente para suportar a verga verticalmente 310. Alternativamente, os conduítes de água aquecida podem ser passagens integrais à construção da verga 310.

[00119] A água aquecida flui então através da parte do evaporador 344 que armazena um ou mais trocadores de calor multifásicos empilhados para aquecer um fluido operante para vapor. A água aquecida marítima é então descarregada da verga 310 através da descarga de água aquecida 346. A descarga de água aquecida pode ser localizada ou direcionada através do tubo de descarga de água aquecida para uma profundidade ou próxima a uma camada térmica do oceano que é aproximadamente a mesma temperatura que a temperatura de descarga de água aquecida para minimizar os impactos ambientais. A descarga de água aquecida pode estar direcionada a uma profundidade suficiente para assegurar nenhuma recirculação térmica com a entrada de água aquecida ou entrada de água fria.

[00120] Água fria marinha é retirada de uma profundeza entre 762 e 1280,16 metros (2500 e 4200 pés) ou mais, a uma temperatura de aproximadamente 4,44°C (40°F), através de um tubo de água fria 351. A água fria marítima entra na verga 310 através de uma parte de entrada de água fria 350. Devido aos requisitos de fluxo de água de alto volume dos motores térmicos OTEC, os conduítes de água fria marítima direcionam o fluxo para a parte do condensador 348 de entre 37,88 m3/s (500.000 gpm) e 265,19 m3/s (3.500.000). gpm. Tais conduítes de água fria marítima tem um diâmetro entre 1,83 metros e 10,67 metros (6 pés e 35 pés) ou mais. Devido a este tamanho, os conduítes de água fria marítima são membros estruturais verticais da verga 310. Os conduítes de água fria podem ser tubos de diâmetro grande de força suficiente para suportar a verga 310 verticalmente. Alternativamente, os conduítes de água fria podem ser passagens integrais para a construção da verga 310.

[00121] A água fria marítima então flui na direção para cima para a parte empilhada do condensador multifásico 348, onde a água fria ma rítima refrigera um fluido operante para um líquido. A água fria marítima é então descarregada da verga 310 através da descarga de água fria marítima 352. A descarga de água fria pode ser localizada ou direcionada através de um tubo de descarga de água fria marítima para a profundidade ou próximo a uma camada térmica do oceano que seja aproximadamente da mesma temperatura que a temperatura de descarga da água fria marítima. A descarga de água fria pode ser direcionada para uma profundidade suficiente para assegurar que não haja recirculação térmica com entrada de água aquecida ou entrada de água fria.

[00122] A parte do convés do maquinário 354 pode ser posicionada verticalmente entre a parte do evaporador 344 e a parte do condensador 348. Posicionar a parte do convés do maquinário 354 abaixo da parte do evaporador 344 permite um fluxo de água aquecida quase em linha reta, através dos evaporadores multifásicos, e para descarga. Posicionar a parte do convés do maquinário 354 sobre a parte do condensador 348 permite um fluxo de água fria quase em linha reta desde a entrada, através de condensadores multifásicos, e para descarga. A parte do convés do maquinário 354 inclui turbo-geradores 356. Em operação, fluido operante quente aquecido para vapor desde a parte do evaporador 344 flui para um ou mais geradores turbo 356. O fluido operante expande no turbo gerador 356 direcionando, portanto, uma turbina para a produção de energia elétrica. O fluido operante então flui para a parte do condensador 348 onde é resfriado para um líquido e bombeado para a parte do evaporador 344.

[00123] O desempenho dos trocadores de calor é afetado pela diferença de temperatura disponível entre os fluidos assim como o coeficiente de transferência de aquecimento nas superfícies do trocador de calor. O coeficiente de transferência de aquecimento geralmente varia com a velocidade do fluido através das superfícies de transferência de aquecimento. Velocidades de fluido maiores precisam de maior energia de bombeamento, reduzindo, portanto, a eficiência de rede da usina. Um sistema híbrido de troca de calor multifásico em cascata facilita velocidades menores de fluido e maiores eficiências de usina. O design do trocador de calor empilhado híbrido em cascata também facilita quedas menores de pressão através do trocador de calor. E o design de usina vertical facilita quedas menores de pressão através de todo o sistema. Um sistema de troca de calor híbrido multifásico em cascata é descrito na Aplicação de Patente Norte-Americana N° 12/691,663 (Registro de Procuração N°. 25667-0004001), intitulado “Usina de Conversão de Energia Térmica do Oceano,” arquivado em 21 de janeiro de 2010, conteúdo integral que está aqui incorporado por referência de 2010, conteúdo integral que está aqui .

Tubo de água fria

[00124] Como descrito acima, as operações OTEC precisam de uma fonte de água fria. Variações na temperatura diferencial entre a água quente e fria podem influenciar muito a eficiência geral da usina de energia OTEC. Como tal, a água a aproximadamente 4,44°C (40°F) é retirada das profundezas de entre 822,96 metros e 1280,16 metros (2700 pés e 4200 pés) ou mais, onde a temperatura está em ou aproximadamente em seu limite frio máximo para a localização da usina de energia OTEC. Um tubo longo de entrada é necessário para retirar esta água fria para a superfície para uso pela usina de energia OTEC. Tais tubos de água fria tem sido u obstáculo para operações OTEC viáveis comercialmente por conta do custo na construção de um tubo de desempenho e durabilidade adequados.

[00125] Tais tubos de água fria tem sido um obstáculo para operações OTEC viáveis comercialmente por causa do custo na construção de um tubo de desempenho e durabilidade adequados. A OTEC precisa de grandes volumes de água em temperaturas desejadas para as- segurar eficiência máxima na geração de energia elétrica. Designs de tubos de água fria anteriores específicos para operações OTEC incluíram uma construção seccional. Seções de tubo cilíndricas foram aparafusadas ou unidas mecanicamente em série até que um comprimento suficiente fosse obtido. Seções do tubo foram montadas próximas à instalação da usina e o tubo completamente construído foi então posto em pé e instalado. Esta abordagem teve desvantagens significativas incluindo tensão e fatiga nos pontos de conexão entre seções de tubo. Além do mais, o hardware de conexão adicionado ao peso do tubo geral, complicando ainda as considerações de tensão e fatiga nas conexões de seção do tubo e conexão entre o CWP completamente montado e a plataforma OTEC ou embarcação.

[00126] O tubo de água fria (“CWP”) é usado para retirar água de um reservatório de água fria em uma profundidade de oceano entre 822,96 metros e 1280,16 metros (2700 pés e 4200 pés) ou mais. A água fria é usada para refrigerar e condensar para um líquido o fluido operante vaporoso emergindo da turbina da usina de energia. O CWP e sua conexão à embarcação ou plataforma são configurados para suportar as cargas estáticas e dinâmicas impostas pelo peso do tubo, as movimentações relativas do tubo e plataforma quando sujeitos à onda e cargas atuais de gravidade de uma tempestade de cem anos e a carga de colapso induzida pela sucção a bomba de água. O CWP é dimensionado para trabalhar no fluxo de água necessário com baixa perda de arraste, e é feito de um material que é durável e resistente à corrosão em água marítima.

[00127] O comprimento do tubo de água fria é definido pela necessidade de retirar água de uma profundidade onde a temperatura é aproximadamente 4,44°C (40°F). O comprimento CWP pode estar entre 609,6 metros e 1219,2 metros (2000 pés e 4000 pés) ou mais. Em aspectos, o tubo de água fria pode ser de aproximadamente 914,4 me- tros (3000 pés) in comprimento.

[00128] O diâmetro do CWP é determinado pelo tamanho da usina de energia e requisitos de fluxo de água. A taxa de fluxo de água através do tubo é determinada pela saída de energia desejada e eficiência da usina de energia OTEC. O CWP pode transportar a água fria para o conduíte de água fria da embarcação ou plataforma a uma taxa entre 37,88 m3/s (500.000 gpm) e 265,19 m3/s (3.500.000 gpm), ou mais. Os diâmetros do tubo de água fria podem estar entre 1,83 metro e 10,67 metros (6 pés e 35 pés) ou mais. Em aspectos, o diâmetro CWP é de aproximadamente 9,45 metros (31 pés) em diâmetro.

[00129] Designs anteriores do tubo de água fria específicos para operações OTEC incluíam uma construção seccional. Seções de tubo cilíndricas entre 3,05 e 24,38 metros (10 e 80 pés) de comprimento foram aparafusadas ou unidas em série até que um comprimento suficiente fosse obtido. Usando seções múltiplas do tubo cilíndrico, o CWP poderia ser montado próximo às instalações da usina e o tubo completamente construído poderia ser colocado em pé e instalado. Esta abordagem teve desvantagens significativas incluindo tensão e fatiga nos pontos de conexão entre as seções do tubo. Além do mais, o hardware de conexão adicionado ao peso geral do tubo, complicando ainda mais as considerações de tensão e fatiga nas conexões de seção do tubo e a conexão entre o CWP completamente montado e a plataforma OTEC ou embarcação.

[00130] Referindo-se à figura 4 um tubo de água fria de desvio de deslocamento contínuo é mostrado. O tubo de água fria 451 está livre de junções seccionais como nos designs CWP anteriores, utilizando ao invés disso, uma construção de desvio de deslocamento. O CWP 451 inclui uma parte terminal superior 452 para conexão à parte submersa da plataforma OTEC flutuante 411. A parte terminal superior 452 oposta é a parte inferior 454, que pode incluir um sistema de lastro, um sis- tema de ancoragem e/ou uma tela de entrada.

[00131] O CWP 451 compreende uma pluralidade de desvios de deslocamento construídos para formar um cilindro. Em um aspecto, a pluralidade de desvios de deslocamento podem incluir primeiros desvios múltiplos alternados 465 e segundos desvios múltiplos 467. Cada primeiro desvio inclui um limite superior 471 e um limite inferior 472. Cada segundo desvio inclui um limite superior 473 e um limite inferior 474. Em um aspecto, o segundo desvio 467 é deslocado verticalmente de uma parte do primeiro desvio adjacente 465 tal que o limite superior 473 (da parte do segundo desvio 467) esteja entre 3% e 97% desloca-do verticalmente desde o limite superior 471 (da parte do primeiro desvio 465). Ainda em outros aspectos, o deslocamento entre desvios adjacentes pode ser de aproximadamente, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% ou mais.

[00132] A figura 5 ilustra uma visão detalhada de um padrão de desvio de deslocamento de um aspecto. O padrão inclui primeiros desvios múltiplos 465, cada um tendo uma parte do limite superior 471, parte do limite inferior 472, limite conectado 480 e limite de deslocamento 478. O padrão também inclui segundos desvios múltiplos 467, cada um tendo uma parte do limite superior 473, uma parte do limite inferior 474, limite conectado 480, e limite de deslocamento 479. Ao formar o tubo de água fria, a seção do primeiro desvio 465 é unida à seção do segundo desvio 467 tal que o limite conectado 480 seja de aproximadamente 3% a 97% do comprimento da seção do primeiro desvio 465 quando medido desde o limite superior 471 ao limite inferior 472. Em um aspecto, o limite conectado 480 é de aproximadamente 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, ou 90% do comprimento do desvio.

[00133] Será observado que em um tubo completamente construído, o primeiro desvio 465 pode ser unido ao segundo desvio 467 ao longo do limite conectado 480. O primeiro desvio 465 também pode ser conectado a desvios adicionais ao longo do limite de deslocamento 478, incluindo uma parte do primeiro desvio adicional, uma parte do segundo desvio adicional, ou qualquer outra parte do desvio. Similarmente, o segundo desvio 467 pode ser unido à parte do primeiro desvio ao longo do limite conectado 480. E o segundo desvio 467 pode ser unido a outro desvio ao longo do limite de deslocamento 479, incluindo uma parte adicional do primeiro desvio, uma parte adicional do segundo desvio ou qualquer outra parte do desvio.

[00134] Em aspectos, o limite conectado 480 entre os primeiros desvios 465 múltiplos e os segundos desvios 467 múltiplos pode ser de um comprimento consistente ou porcentagem do comprimento do desvio para cada desvio de cerca da circunferência do tubo. O limite conectado 480 entre os primeiros desvios múltiplos 465 e os segundos desvios múltiplos 465 pode ser de um comprimento consistente ou porcentagem do comprimento do desvio para cada desvio ao longo do eixo longitudinal do tubo de água fria 451. Ainda em outros aspectos, o limite conectado 480 pode variar em comprimento entre primeiros desvios 465 alternados e segundos desvios 467.

[00135] Como ilustrado na figura 5, o primeiro desvio 465 e segundo desvio 467 têm as mesmas dimensões. Em aspectos, o primeiro desvio 465 pode ter entre 76,2 cm (30 polegadas) e 330,2 cm (130 polegadas) de largura ou mais, 9,14 m (30 pés) a 18,29 m (60 pés) de comprimento e entre 2,54 cm (1 polegada) e 60,96 cm (24 polegadas) de espessura. Em um aspecto, as dimensões do desvio podem ter aproximadamente 203,2 cm (80 polegadas) de largura, 12,19 m (40 pés) de comprimento, e 10,16 cm (4 polegadas) a 30,48 cm (12 polegadas) de espessura. Alternativamente, o primeiro desvio 465 pode ter um comprimento ou largura diferente doo segundo desvio 467.

[00136] A figura 6 ilustra uma visão transversal do tubo de água fria 451 mostrando primeiros desvios 465 e segundos desvios 467 alternados. Cada desvio inclui uma superfície interna 485 e uma superfície externa 486. Desvios adjacentes são unidos ao longo da superfície conectada 480. Quaisquer duas superfícies conectadas em lados opostos de um único desvio definem um ângulo α. O ângulo α é determinado pela divisão de 360° pelo número total de desvios. Em um aspecto, α pode estar entre 1° e 36°. Em um aspecto α pode ser de 22.5° para um tubo de 16 desvios ou 11.25° para um tubo de 32 desvios.

[00137] Desvios individuais de tubo de água fria 451 podem ser feitos de cloreto de polivinil (PVC), cloreto de polivinil clorado (CPVC), plástico de fibra reforçada (FRP), argamassa de polímero reforçada (RPMP), polipropileno (PP), polietileno (PE), polietileno de alta densidade de ligamento cruzado (PEX), polibutileno (PB), estireno de buta- dieno acrilonitrilo (ABS); poliuretano, poliéster, poliéster de fibra reforçada, poliéster de nylon reforçado, éster de vinil, éster de vinil de fibra reforçada, concreto, cerâmica ou um composto de um ou mais destes. Desvios individuais podem ser moldados, extrudidos ou pultrudidos usando técnicas de fabricação padrão. Em um aspecto, desvios individuais são pultrudidos para a forma desejada e formam e compreendem um éster de vinil reforçado de nylon ou fibra. Ésteres de vinil estão disponíveis na Ashland Chemical de Covington, Kentucky.

[00138] Em um aspecto, desvios são ligados a desvios adjacentes usando um adesivo adequado. Uma resina flexível pode ser usada para fornecer uma junção flexível e desempenho de tubo uniforme. Em aspectos da revelação, desvios compreendendo um éster de vinil reforçado estão ligados a desvios adjacentes usando uma resina de éster de vinil. Adesivos metacrilatos também podem ser usados, tais como MA560-1 fabricado pela Plexis Structural Adhesives de Danvers, Massachusetts.

[00139] Consultando as figuras 7A-7C, várias construções de desvio são mostradas em que um desvio individual 465 inclui um limite superior 471, um limite inferior 472 e um ou mais vazios 475. O vazio 475 pode ser oco, preenchido com água, preenchido com uma resina, preenchido com um adesivo, ou preenchido com um material de espuma, tais como espuma sintática. A espuma sintática é uma matriz de resina e pequenas esferas de vidro. As esferas podem ser ocas ou sólidas. O vazio 475 pode ser preenchido para influenciar a flutuabilidade do desvio e/ou o tubo de água fria 451. A figura 7A ilustra um único vazio 475. Em um aspecto, vazios múltiplos 475 podem ser espaçados igualmente ao longo do comprimento do desvio, como ilustrado na figura 7B. Em um aspecto, um ou mais vazios 475 podem ser colocados na direção de uma ponta do desvio, por exemplo, em direção ao limite inferior 472, como ilustrado na figura 7C.

[00140] Consultando a figura 8, cada desvio individual 465 pode incluir um limite superior 471, um limite inferior 472, um primeiro lado longitudinal 491 e um segundo lado longitudinal 492. Em um aspecto, o lado longitudinal 491 inclui um membro de junção, tais como lingueta 493. O membro de junção pode incluir alternativamente bolachas, junções de meia volta ou outras estruturas de junção. O segundo lado longitudinal 492 inclui uma superfície de junção associada, tais como ranhura 494. Em uso, o primeiro lado longitudinal 491 de um primeiro desvio se associa ou une com o segundo lado longitudinal 492 de um segundo desvio. Ainda que não esteja mostrado, estruturas de junção, tais como a lingueta e ranhura, ou outras estruturas podem ser usadas no limite superior 471 e limite inferior 472 para unir um desvio a um desvio adjacente longitudinalmente.

[00141] Em aspectos da revelação, o primeiro lado longitudinal pode incluir uma conexão de trava positiva 497 para encaixe de associação com um segundo lado longitudinal 492. Conexões de trava positi- vas ou conexões de trava estão descritas geralmente na Patente Norte-Americana N° 7,131,242, aqui incorporada por referência em sua integralidade. O comprimento total da lingueta 493 pode incorporar a trava positiva ou partes da lingueta 493 podem incluir a trava positiva. A lingueta 493 pode incluir rebites de pressão. Será observado que onde a lingueta 493 incluir a uma estrutura de trava, uma estrutura de recepção apropriada é fornecida no segundo lado longitudinal tendo ranhura 494.

[00142] A figura 9 ilustra um sistema de trava positiva exemplar no qual a parte macho 970 inclui o colar 972. A parte macho 970 se encaixa mecanicamente com a parte de recepção 975 incluindo a montagem do colar recesso 977. Em uso, a parte macho 970 é inserida na parte de recepção 975 tal que a parte do colar 972 encaixe a montagem do colar recesso 977, permitindo, portanto, a inserção da parte macho 970, mas prevenindo sua liberação ou retirada.

[00143] As junções de trava positivas entre partes de desvio do tubo de desvio de deslocamento podem ser usadas para travar mecanicamente duas partes de desvio juntas. As junções da trava positiva de desvio podem ser usadas sozinhas ou em combinação com a resina ou adesivo. Em um aspecto, uma resina flexível é usada em combinação com a junção da trava positiva.

[00144] A figura 10 ilustra um tubo de água fria 451 tendo uma construção de desvio de deslocamento compreendendo primeiros desvios alternados múltiplos 465 e segundos desvios 467 e ainda compreendendo uma fita enrolada 497 cobrindo ao menos uma parte da superfície externa do tubo de água fria 451. Em aspectos, a fita é contínua desde a parte inferior 454 do tubo de água fria 451 para a parte superior 452 do tubo de água fria 451. Em outros aspectos, a fita 497 é fornecida apenas naquelas partes do tubo 451 que experimentam o desprendimento de vórtice devido ao movimento da água atra- vés do tubo de água fria 451. A fita 497 fornece suporte radial e longitudinal ao tubo de água fria 451. A fita 497 também previne vibração ao longo do tubo de água fria e reduz desprendimento do vórtice devido à ação atual do oceano.

[00145] A fita 491 pode ter a mesma espessura e largura que um desvio de tubo de água fria 451 individual ou pode ter duas, três, quatro ou mais vezes a espessura até 10 vezes (por exemplo, 2, 3, 4, 5, 6, 7 8, 9 ou 10 vezes) a espessura de um desvio individual.

[00146] A fita 491 pode ser montada na superfície externa do tubo de água fria para que fique substancialmente plana ao longo da superfície externa. Em uma modalidade, a fita 491 pode projetar-se para fora desde a superfície externa do tubo de água fria 451 para formar uma fiada enrolada espiralmente. Em aspectos da revelação, uma ale- ta, lâmina ou folha laminada pode ser anexa a várias partes da fita ou fiada 491. Tais aletas podem formar um enrolamento em hélice ao redor de uma parte do tubo de água fria ou enrolando o comprimento total do tubo de água fria. Aletas podem ser anguladas e fornecer para a fiada em qualquer número para prevenir condições de vórtice causadas pelo tubo de água fria. Em alguns aspectos, as aletas podem se projetar a partir da superfície do tubo uma distância entre 1/32 e 1/3 do diâmetro do tubo (por exemplo, cerca de 1/32 do diâmetro do tubo, cerca de 1/16 do diâmetro do tubo, cerca de 1/8 do diâmetro do tubo, cerca de 1/7 do diâmetro do tubo, cerca de 1/6 do diâmetro do tubo, cerca de 1/5 do diâmetro do tubo, cerca de 1/4 do diâmetro do tubo, e cerca de 1/3 do diâmetro do tubo).

[00147] A fita 491 pode ser de qualquer material adequado compatível com o material do tubo de formação de desvios múltiplos de água fria 451, incluindo: cloreto de polivinil (PVC),cloreto de polivinil clorado (CPVC), plástico de fibra reforçada (FRP), argamassa de polímero reforçada (RPMP), polipropileno (PP), polietileno (PE), polietileno de alta densidade de ligamento cruzado (PEX), polibutileno (PB), estireno de butadieno acrilonitrilo (ABS); poliuretano, poliéster, poliéster de fibra reforçada, éster de vinil, éster de vinil reforçado, concreto, cerâmica ou um composto de um ou mais destes. A fita 491 pode ser moldada, ex- trudida, ou pultrudida usando técnicas de fabricação padrão. Em um aspecto, a fita 491 é pultrudida para o formato desejado e forma e compreende um éster de vinil de nylon ou fibra reforçado similar ao usado com os desvios do tubo de água fria 451. A fita 491 pode ser unida ao tubo de água fria 451 usando um adesivo adequado ou resina incluindo as resinas de quaisquer dos materiais acima.

[00148] Em alguns aspectos, a fita 491 não é contínua ao longo do comprimento do tubo de água fria 451. Em alguns aspectos, a fita 491 não é contínua sobre a circunferência do tubo de água fria 451. Em alguns aspectos, a fita 491 compreende tiras verticais aderidas à superfície externa do tubo de água fria 451. Em alguns aspectos, onde suporte radial ou outro estrutural é necessário, a fita 491 pode ser um membro de suporte circunferencial ao redor da superfície externa do tubo de água fria.

[00149] A fita 491 pode ser adesivamente ligada ou aderida à superfície externa do tubo de água fria, utilizando um adesivo fixadamen- te adequado. Em um aspecto, a fita 491 pode ser mecanicamente acoplada à superfície externa do tubo de água fria 451 utilizando várias travas por pressão positiva.

[00150] Com relação à figura 11, um método exemplar de montagem de um tubo de água fria fornece transporte e montagem eficientes do tubo de água fria 451. Seções do tubo cilíndrico verticais são montados por alinhamento 1110 das primeira e segunda partes de desvio alternativas para ter o deslocamento desejado conforme descrito acima. A primeira e a segunda parte de desvio são então unidas 1120 para formar uma seção do tubo cilíndrico. Os primeiro e segundo desvios de deslocamento podem ser unidos utilizando qualquer um de uma variedade de métodos de junção. Em um aspecto as várias partes de desvio de deslocamento são unidas utilizando uma disposição da língua e ranhura e um adesivo flexível. Em um aspecto as várias primeira e segunda parte desviadas são unidas utilizando uma trava positiva mecânica. Uma combinação de língua e ranhura, mecanismos de trava, e adesivos flexíveis pode ser utilizada.

[00151] Após unir 1120 a primeira e segunda parte de desvio para formar uma seção do tubo cilíndrico tendo partes de desvio do primeiro e segundo deslocamento, uma faixa retentora, luva inflável ou outro jarro pode ser fixado 1122 na seção do tubo cilíndrico para fornecer suporte e estabilidade à seção do tubo. As etapas de alinhamento 1110 e união 1120 de várias partes de desvio do primeiro e segundo deslocamento podem ser repetidas 1124 para formar qualquer número de seções do tubo cilíndrico pré-fabricado. Será observado que a seção do tubo cilíndrico pode ser pré-fabricada na usina OTEC ou remotamente e então transportada à usina OTEC para construção adicional para formar o tubo de água fria completamente montado 451.

[00152] Tendo montado pelo menos duas seções do tubo cilíndrico tendo desvios de deslocamento, uma seção superior e inferior do tubo cilíndrico são unidas 1126 e os desvios de deslocamento de cada seção do tubo são alinhados. Um adesivo flexível pode ser aplicado 1130 à junta de topo dos desvios de deslocamento das seções do tubo cilíndrico superior e inferior. Os desvios das duas seções do tubo podem ser unidos utilizando uma variedade de juntas de topo da extremidade incluindo a carpintaria de desvio. Em um aspecto, os desvios de deslocamento das partes do tubo cilíndrico superior e inferior podem ser fornecidos com os vazios de união e alinhamento que por sua vez podem ser preenchidos com um adesivo flexível.

[00153] Lacunas e juntas entre as seções do tubo ou entre os des- vios individuais podem ser preenchidas 1132 com resina flexível adicional. Uma vez que as duas seções do tubo foram unidas e a resina aplicada onde necessário, as duas seções do tubo são permitidas tratar 1134.

[00154] A faixa retentora é então removida 1136 da seção do tubo inferior e uma fiada espiralmente enrolada é fixada a ela. A fiada espiralmente enrolada pode ser presa utilizando ligação adesiva, ligação mecânica, por exemplo, travas positivas, ou uma combinação da ligação adesiva e mecânica.

[00155] Em um aspecto do método de montagem, após a fiada espiral ser fixada na seção do tubo inferior, todo a montagem do tubo pode ser alternada, por exemplo, reduzida, de modo que a parte do tubo superior inferior anterior se torne a nova parte do tubo inferior, 1138. Então, uma nova seção superior do tubo cilíndrico é montada 1140 de forma semelhante conforme descrito acima. Isso é, as primeira e segunda partes de desvio são alinhadas 1142 para atingir o deslocamento desejado. A primeira e a segunda parte de desvio são então unidas 1144 para formar uma nova seção do tubo cilíndrico, por exemplo, nova seção superior do tubo. Conforme previamente mencionado, uma faixa retentora, luva inflável ou outro jarro podem ser utilizados para fornecer suporte e estabilidade à seção do tubo cilíndrico durante a construção do tubo de água fria 451.

[00156] Tendo a nova seção superior do tubo 1144, montada os desvios de deslocamento da nova seção do tubo inferior e da nova seção superior do tubo são alinhados e desenhados juntos 1146. A resina adesiva ou flexivel é aplicada 1148 às juntas de topo da extremidade conforme descrito acima, por exemplo, em conjunto com a carpintaria de desvio ou com vazios de alinhamento e junção. Quaisquer lacunas entre a nova seção do tubo inferior e a nova seção superior do tubo ou entre qualquer uma das duas partes de desvio pode ser preenchida 1150 com resina flexível adicional. Toda a montagem pode então ser deixada para tratar 1152. O jarro retentor pode ser removido 1154 como antes e a fiada espiral pode ser fixada a uma nova parte inferior. Como antes, toda a montagem do tubo pode ser alternada para fornecer a próxima seção do tubo cilíndrico. Desta forma, o método pode ser repetido até que o comprimento do tubo desejado seja obtido.

[00157] Será observado que as seções de união do tubo cilíndrico tendo desvios de deslocamento podem ser realizadas de várias formas consistentes com a presente revelação. O método de unir os desvios de deslocamento fornece um tubo contínuo sem a necessidade volu- mossa, pesada ou hardware de junção de interferência entre os segmentos do tubo. Assim, um tubo contínuo tendo propriedades do material quase uniformes, incluindo flexibilidade e rigidez, é fornecido.

Exemplo:

[00158] Uma montagem do tubo de água fria é fornecida facilitando a construção no local de um tubo de desvio de deslocamento contínuo de aproximadamente 914,4 metros (3000 pés). Adicionalmente, o desenho desviado conta com cargas de envio e manuseio adversas tradicionalmente passadas pela construção do tubo segmentado. Por exemplo, o reboque e levantamento dos tubos de água fria tradicionalmente construídos segmentados impõe cargas perigosas ao tubo.

[00159] A construção desviada permite fabricação fora do local de vários desvios de 12,19 m a 15,24 m (40 a 50 pés) de comprimento. Cada desvio tem aproximadamente 132,08 cm (52 polegadas) de largura e 10,16 cm a 30,48 cm(4 a 12 polegadas) de espessura. Os desvios podem ser enviados em pilhas ou recipientes da lataforma offshore e o tubo de água fria pode então ser construído na plataforma dos vários desvios. Isso elimina a necessidade de uma instalação separada para montar as seções do tubo.

[00160] As partes de desvio podem ser construídas de um éster vi- nil reforçado por náilon tendo um módulo de elasticidade entre aproximadamente 544,05 MPa (66,000 psi) e 1137,63 MPa (165,000 psi). As partes de desvio podem ter uma força final entre aproximadamente 103,42 MPa (15,000 psi) e 310,26 MPa (45,000 psi), com uma força de tensão entre aproximadamente 103,42 MPa (15,000 psi) a 310,26 MPa (45,000 psi). Em um aspecto, as partes de desvio podem ter um módulo de elasticidade de 1034,21 MPa (150,000 psi), uma força final de 203,84 MPa (30,000 psi) e uma força de produção de 203,84 MPa (30,000 psi), de modo que o CWP instalado se comporta semelhante a uma mangueira ao invés de um tubo puramente rígido. Isso é vantajoso nas condições de tempestade, pois o tubo é mais flexível e evita rachar ou quebrar. Em um aspectoo, o tubo pode desviar aproximadamente dois diâmetros do centro na extremidade inferior não conectada. O desvio na entremidade inferior não conectada não deve ser tão bom para interferir com o sistema ancoradouro da usina nuclear OTEC ou qualquer outro sistema submarino envolvido nas operações da usina.

[00161] O tubo de água fria conetca à parte inferior da usina nuclear OTEC. Mais especificamente, o tubo de água fria conecta utilizando um rolamento dinâmico com a parte inferior da verga OTEC da Figura 3. A conexão do tubo de água fria nas aplicações OTEC é descrita na Seção 4.5 de Avery & Wu, “Renovaable Energy from the Ocean, a Guide to OTEC”, Oxford University Press, 1994, incorporada aqui por referência em sua totalidade.

[00162] Uma das vantagens significativas de utilizar a verga como a plataforma é que fazer isso resulta em relações relativamente pequenas entre a verga e o CWP mesmo nas piores 100 condições de tempestade do ano. Além disso, as forças verticais e laterais entre a verga e o CWP são de modo que a força para baixo do peso do CWP entre a esfera e seu assento mantém as superfícies de rolamento em contato todo o momento. Por causa do contato coníntuo, as superfícies de rolamento também agem como a vedação por água e não há necessidade de instalar um mecanismo para segurar o CWP no lugar verticalmente. Isso ajuda a simplificar o desenho de rolamento esférico e ainda reduz as perdas de pressão que, caso contrário, seriam causadas por qualquer estrutura ou hardware imobilizador do tubo CWP adicional. As forças laterais transferidas através do rolamento esférico são também baixas o suficiente podendo ser adequadamente acomodadas sem a necessidade de imobilização vertical do CWP.

[00163] A água fria é extraída através do tubo de água fria através de uma ou mais bombas de água fria e flui através de uma ou mais passagens de água fria ou conduítes à parte do condensador de uma usina nuclear OTEC multifásica.

[00164] Mais detalhes da construção do tubo de água fria e do desempenho são descritos no Pedido de Patente Norte-Americano 12/691,655, (Attorney Docket No. 25667-0003001), intitulado “Ocean Thermal Energy Conversion Power Plant Cold Water Pipe”, depositado em 21 de janeiro de 2010, todo o conteúdo que é incorporado aqui por referência.

Conexão do tubo de água fria

[00165] A conexão entre o tubo de água fria 351 e a plataforma da verga 311 apresenta desafios de construção, manutenção e na operação. Por exemplo, o tubo de água fria é uma coluna vertical de 609,6 metros a 1219,2 metros (2000 pés a 4000 pés) suspensa no ambiente do oceano dinâmico. A plataforma ou barco no qual o tubo de água fria conecta é também flutuante no ambiente de oceano dinâmico. Além disso, o tubo é idealmente conectado abaixo da linha da água, e em alguns aspectos, bem abaixo da linha da água e próximo ao fundo do barco. Manobrar completamente o tubo montado na posição correta e prender o tubo ao barco ou na plataforma é uma tarefa difícil.

[00166] A conexão do tubo de água fria suporta o tubo de água fria suspenso da plataforma e suporta as forças estáticas e dinâmicas entre a plataforma e o tubo suspenso devido à ação da onda, vento, vibração e correntes submarinas.

[00167] Várias conexões do tubo de água fria OTEC, incluindo cardan, esfera e soquete, e conexões universais, são reveladas na Seção 4.5 de “Renovaable Energy from the Ocean, a Guide to OTEC” William Avery e Chih Wu, Oxford University Press, 1994, incorporada aqui por referência. Apenas a conexão cardan foi operacionalmente testada e incluiu cardan de dois eixos permitindo 30° de rotação. Conforme descrito em Avery e Wu, no plano do cardan, um casco esférico formado no topo do tubo. Uma tampa cilíndrica com um anel plano de náilon e Teflon forneceu uma vedação deslizante entre a água fria no tubo e a estrutura da plataforma envolvente. O tubo conexão em cardan é ilus-trado na Figura 12.

[00168] A conexão prévia do tubo de água fria foi desenhada para formas tradicionais do casco e plataformas que exibem maior deslocamento vertical devido à ação de puxão e onda do que as plataformas da verga. Uma das vantagens significativas de utilizar uma verga como a plataforma é que fazer isso resulta em rotações relativamente pequenas entre a própria verga e o CWP ainda nas 100 piores condições do ano. Além disso, as forças laterais e verticais entre a verga e o CWP são de modo que a força para baixo entre a esfera e seu encaixe mantém as superfícies de rolamento em contato todo o tempo. Nos aspectos, a força para baixo entre o CWP e a superfície de rola-mento da conexão é entre 0.4 g e 1.0 g.

[00169] Nas modalidades, este rolamento ainda pode agir como a vedação por água, e assim não sai do contato com seu encaixe esférico correspondente, eliminando a necessidade de instalar um mecanismo para segurar o CWP no local verticalmente. Isso ajuda a simpli- ficar o desenho do rolamento esférico e ainda reduz as perdas de pressão que seriam causadas por qualquer estrutura ou hardware imobilizador do tubo CWP adicional. As forças laterais transferidas através do rolamento esférico também são suficientes podendo ser adequadamente acomodadas sem a necessidade de imobilização vertical do CWP.

[00170] Os aspectos permitem inserção vertical do tubo de água fria para cima através da base da plataforma. Isso é alcançando elevando o tubo de água fria completamente, montado na posição abaixo da plataforma. Isso facilita a construção simultânea da plataforma e do tubo bem como fornece fácil instalação e remoção do tubo de água fria para manutenção.

[00171] Com referência à Figura 3, tubo de água fria 351 se conecta a parte submersa 311 da plataforma da verga 310 na conexão do tubo de água fria 375. Em um aspecto o tubo de água fria se conecta utilizando um rolamento com a parte inferior da OTEC verga da Figura 3.

[00172] Em um aspecto, a conexão do tubo de água fria é fornecida compreendendo um anel do tubo encaixado através de uma superfície esférica em uma lingueta móvel. A lingueta móvel é acoplada à base da plataforma da verga. Incorporar a lingueta móvel permite a inserção vertical e remoção do tubo de água fria para e da baía receptora do tubo de água fria.

[00173] A Figura 13 ilustra um aspecto exemplar em que a conexão do tubo de água fria 375 inclui baía receptora do tubo 776 compreendendo paredes da baía 777 e alojamentos de detenção 778. Baía receptora 776 ainda compreende diâmetro de recepção 780, que é definido pelo comprimento do diâmetro entre paredes da baía 777. Em aspectos, o diâmetro de recepção é maior que o diâmetro do colar externo 781 do tubo de água fria 351.

[00174] A conexão do tubo de água fria 375 e a parte inferior da verga 311 podem incluir reforço e apoio estrutural para suportar o peso do tubo de água fria e absorver as forças dinâmicas entre a verga 311 e o tubo de água fria 351 uma vez suspenso.

[00175] Com referência à Figura 14, conexão do tubo de água fria 375 inclui alojamento de retenção 778 e lingueta móvel 840, que é mecanicamente acoplada ao alojamento de retenção 778 para permitir o movimento de retenção 840 a partir de uma primeira posição até uma segunda posição. Em uma primeira posição, lingueta móvel 840 é alojada dentro do alojamento de retenção 778 de modo que a retenção 840 não sobressaia interiormente em direção ao centro da baía receptora 776 e permaneça fora do diâmetro de recepção 780. Na primeira posição, a parte da extremidade superior 385 do tubo de água fria 351 pode ser inserida à baía receptora do tubo 776 sem interferência a partir da retenção móvel 840. Em um aspecto alternado, lingueta móvel 840 pode ser alojada em uma primeira posição de modo que no aspecto da lingueta móvel 840 se sobressaia interiormente em direção ao centro da baía receptora 776 passando pelo diâmetro do colar externo 781. Em outro aspecto, lingueta móvel 840 em uma primeira posição não interfere o movimento vertical do tubo de água fria 351 através da baía receptora 776.

[00176] Em uma segunda posição, lingueta móvel 840 se estende além do alojamento de retenção 778 e se sobressai interiormente em direção ao centro da baía receptora 776. Na segunda posição, lingueta móvel 840 se estende interiormente passando pelo diâmetro do colar externo 781. Lingueta móvel 840 pode ser ajustada ou movimentada a partir da primeira posição até uma segunda posição utilizando atuado- res hidráulicos, atuadores pneumáticos, atuadores mecânicos, atuado- res elétricos, atuadores eletromecânicos, ou uma combinação dos mesmos.

[00177] A lingueta móvel 840 inclui uma superfície de rolamento esférica parcial ou arqueada 842. Superfície de rolamento arqueada 842 está configurada para fornecer um rolamento dinâmico ao colar de rolamento do tubo de água fria 848 quando a lingueta móvel 840 está na segunda posição.

[00178] O colar de rolamento do tubo de água fria 842 inclui uma superfície de rolamento de colar 849. Superfície de rolamento arqueada 842 e superfície de rolamento de colar 849 podem ser encaixadas de forma cooperativa para fornecer um rolamento dinâmico para apoiar o peso suspenso do tubo de água fria 351. Adicionalmente, superfície de rolamento arqueada 842 e superfície de rolamento de colar 849 são encaixadas de forma cooperativa para explicar o movimento relativo entre o tubo de água fria 351 e a plataforma 310 sem desencaixar o tubo de água fria 351. Superfície de rolamento arqueada 842 e superfície de rolamento de colar 849 são encaixadas de forma cooperativa para fornecer uma vedação dinâmica de forma que a água relativamente aquecida não possa entrar e a água fria não possa sair da baía receptora do tubo 776 e finalmente a entrada de água fria 350 uma vez que o tubo de água fria 351 esteja conectado a plataforma 310 através conexão do tubo de água fria 375. Uma vez que o tubo de água fria 351 esteja suspenso, água fria é retirada através do tubo de água fria através de uma ou mais bombas de água fria e fluí através uma ou mais passagens ou conduítes de água fria até a parte condensadora de uma usina nuclear OTEC multifásica.

[00179] A superfície de rolamento arqueada 842 e a superfície de rolamento de colar 849 podem ser tratadas com um revestimento, como um revestimento de Teflon para prevenir interação galvânica entre as duas superfícies. De modo alternativo, os materiais podem ser selecionados de forma que a interação galvânica ocorrerá. Por exemplo, um material pode ser plástico reforçado com fibra e outro pode ser aço.

[00180] Será observado que qualquer combinação de uma superfí- cie de rolamento e uma lingueta móvel ou pinhão para conectar o tubo de água fria a plataforma flutuante são contemplados nas reivindicações e na revelação aqui. Por exemplo, em aspectos, a superfície de rolamento arqueada pode estar posicionada acima da lingueta móvel, a superfície de rolamento arqueada pode estar posicionada na lateral da lingueta móvel, ou até mesmo abaixo da lingueta móvel. Em aspectos, a lingueta móvel pode ser integral à parte inferior da plataforma flutuante conforme descrito acima. Em outros aspectos a lingueta móvel pode ser integral ao tubo de água fria.

[00181] A Figura 15 ilustra um método exemplar de fixação de um tubo de água fria a uma plataforma flutuante, e mais especificamente uma plataforma flutuante OTEC. O método inclui aparelhar diretrizes e redes inferiores a partir da plataforma até o tubo de água fria completamente montado. O tubo de água fria é então abaixado até embaixo da plataforma e alinhado à posição apropriada. O tubo de água fria é então levantado na baía receptora do tubo, as linguetas móveis ou pinhões são estendidos e o tubo é encaixado na superfície de rolamento arqueada.

[00182] Mais especificamente, cabos guia são fixados 910 ao tubo de água fria completamente montado 351. Em uma modalidade exemplar, o tubo de água fria 351 pode incluir um ou mais luvas infláveis para fornecer flutuabilidade durante a construção, movimento, e levantamento do tubo de água fria. Depois de os cabos guias serem fixados 910 ao tubo de água fria, uma ou mais luvas infláveis podem ser esvaziadas 915 de forma que o tubo de água fria seja negativamente flutuante. Em uma modalidade, o tubo de água fria pode também incluir o peso do amontoado de fios ou outro sistema de lastro que pode ser parcialmente ou completamente preenchido com água ou outro mate-rial de lastro para fornecer flutuabilidade ao tubo de água fria.

[00183] O tubo de água fria é então abaixado 920 a uma posição abaixo da conexão do tubo de água fria 375 da plataforma OTEC flutuante 310. O lastro pode novamente ser ajustado. Os cabos guia são ajustados 925 à posição apropriada no tubo de água fria abaixo da conexão do tubo de água fria 375 e o alinhamento pode ser verificado e confirmado 930 através de vídeo, sensores remotos e outros meios. A montagem do tubo de água fria é então levantada 935 à posição de modo que o colar de rolamento do tubo de água fria 848 esteja acima das linguetas móveis 840 da conexão da montagem do tubo de água fria. Levantar o tubo de água fria na conexão do tubo de água fria pode ser feito utilizando os cabos guia, luvas infláveis, balões destacáveis ou uma combinação dos mesmos.

[00184] Depois de o tubo de água fria ser levantando 935 na conexão do tubo de água fria, as linguetas móveis são estendidas 940 para fornecer uma superfície de rolamento dinâmica para o tubo de água fria. O tubo de água fria é então abaixado ajustando os cabos guia, esvaziando as luvas infláveis ou balões destacáveis, ou ajustando o peso do amontoado de fios ou outro sistema de lastragem. Uma combinação dos mesmos pode também ser utilizada.

[00185] Será observado que cabos guia, linhas de inflação, linhas de lastragem e similares deveriam permanecer desobstruídas uma da outra durante o movimento do tubo de água fria. Além disso, o movimento do tubo de água fria não deveria interferir no sistema de ancoragem da plataforma OTEC.

[00186] Em outro aspecto da revelação, uma conexão estática pode ser feita entre o tubo de água fria e a estrutura da verga. Em tais aspectos, as forças entre o tubo e a verga podem ser explicadas variando a flexibilidade do tubo próximo a parte superior do tubo. Permitindo o movimento das partes mais baixas e médias do tubo de água fria, a necessidade de uma conexão de tubo dinâmica é reduzida ou totalmente evitada. Evitar a necessidade de uma conexão cardãn remove partes de movimento custosas e simplifica a fabricação de ambas as partes baixas da verga e do tubo de água fria

[00187] Com referência à Figura 16, tubo de água fria 1651 está conectado a parte inferior da verga 1611 sem o uso dos rolamentos dinâmicos acima descritos. As partes superiores do tubo de água fria 1651 - que são aquelas partes no e adjacentes abaixo do ponto de conexão e a parte inferior da verga 1611 - são reforçadas para fornecer uma parte superior relativamente inflexível 1651A do tubo de água fria. Abaixo da parte superior inflexível, a parte média relativamente flexível 1651B é fornecida. Abaixo da parte média flexível 1651B está uma parte inferior moderadamente flexível 1651C, que pode compreender a parte maior da montagem do tubo de água fria. Um peso do amontoado de fios ou do sistema de lastragem pode estar firme na base ou em qualquer outra parte da parte inferior 1651C.

[00188] Como ilustrado, a parte média flexível 1651B permite desvio do tubo de água fria fora da linha de suspensão do tubo de água fria. A quantidade de desvio pode ser entre 0.25 graus e 30 graus, dependendo do comprimento e do diâmetro do tubo de água fria suspenso a partir da verga 1011.

[00189] Com referência à Figura 17, uma modalidade exemplar do tubo de água fria estático - conexão verga é detalhada. A parte inferior da verga 1611 inclui baía receptora 1713 para recepção da parte superior 1651A do tubo de água fria 1651. Baía receptora 1713 inclui a parte pontiaguda 1714 e almofadas de contato 1715. Parte superior 1651A do tubo de água fria 1651 inclui colar 1755 com a superfície de colar pontiaguda 1756 e suportes de elevação 1775. Tubo de água fria 1651 está conectado a verga 1611, cabos de elevação e retenção 1777, que estão firmes ao tubo de água fria nos olhais de elevação 1775. Cabos 1777 são fixados às polegadas mecânicas (não mostra-das) alojados na parte inferior da verga 1711.

[00190] Em um método exemplar de conexão do tubo de água fria à plataforma da verga, o tubo de água fria completamente fabricado é abaixado a um ponto logo abaixo da plataforma da verga. Cabos de elevação e retenção 1777 são conectados aos suportes de elevação 1775 por veículos operados remotamente. Tensão é interrompida nos cabos utilizando polegadas mecânicas alojadas na parte inferior da verga 1611. Conforme a parte superior 1651A do tubo de água fria 1651 entra na baía receptora 1713, ela é guiada até a posição apropriada pela parte pontiaguda 1714 até que uma conexão impermeável seja feita entre a superfície de colar pontiaguda 1756 e almofadas de contato 1715. Sobre posicionamento apropriado e vedação do tubo de água fria na baía receptora, os cabos 1777 são mecanicamente trava-dos para prevenir movimento para baixo do tubo de água fria 1651. A vedação entre a superfície de colar pontiaguda 1756 e as almofadas de contato 1715 deve ser suficiente para superar quaisquer forças hidrostáticas existentes na profundidade da conexão do tubo de água fria. Por exemplo, em uma profundidade de 131,67 metros (432 pés), a pressão hidrostática na conexão do tubo de água fria é de 1,32 MPa (192 libras por polegada quadrada). A força para cima exercida na almofada de conexão pode ser transmitida pelos cabos de elevação, a flutuabilidade do tubo de água fria, ou uma combinação de ambos.

[00191] Será observado que o número de cabos de elevação 1777 e correspondentes suportes de elevação 1775 é dependentes do tamanho, peso e flutuabilidade do tubo de água fria 1651. Em alguns aspectos, tubo de água fria 1651 pode ser positivamente, neutralmente ou negativamente flutuante. O número de cabos de elevação 1777 e correspondentes suportes de elevação 1775 também são dependentes de qualquer lastragem associada ao tubo de água fria bem como o peso e flutuabilidade do peso do molho de fios fixado ao tubo de água fria. Nos aspectos da revelação, 2, 3, 4, 5, 6, ou mais cabos de eleva- ção e retenção podem ser utilizados.

[00192] Além disso, nos aspectos da revelação, os suportes de elevação 1775 podem compreender olhais parafusados diretamente na parte superior do tubo de água fria utilizando técnicas de fixação e conexão conhecidas. Por exemplo, soquetes de barril, soquete sextava- do, chavetas e similares podem ser incorporados à parte superior do tubo de água fria desviada.

[00193] Em outros aspectos, um colar de elevação pode ser instalado à parte superior do tubo de água fria, o colar de elevação compreendendo superfície do colar 1756 e olhal de elevação 1775. O colar de elevação pode ser com o mesmo material ou material diferente do tubo de água fria. O colar de elevação, quando fixado ao tubo de água fria pode aumentar a rigidez do tubo de água fria mais que a rigidez associada à parte superior 1651A. Figura 18 é uma ilustração de um colar de elevação 1775 montado ao tubo de água fria desviado 1651. O colar de elevação pode ser mecanicamente, quimicamente ou termi- camente ligado à parte superior 1651A do tubo de água fria. Por exemplo, a mesma resina de ligação para conectar membros de desvio individuais do tubo de água fria pode ser utilizada para conectar o colar de elevação ao tubo de água fria.

Plataforma Conexão e Pleno de Entrada:

[00194] Será observado que as conexões da plataforma / tubo de água fria (CWP) representa um aspecto crítico de qualquer sistema OTEC. Falhas secundárias nessa interface podem resultar em contaminação térmica do fornecimento de água fria ao motor térmico OTEC tendo um impacto adverso na eficiência total da usina nuclear. Falhas principais podem resultar em danos à parte inferior do barco, danos na parte superior do tubo de água fria, e finalmente separação e perda do tubo de água fria. Conforme discutido acima, normalmente, a conexão da plataforma / CWP suporta o CWP e permite para movimento angu- lar relativo (pitch, roll e yaw) entre a plataforma e o CWP. Isso alivia qualquer concentração de tensão quando a plataforma ou CWP se movimenta em um ângulo específico um em relação ao outro. Desenhos de gimble ou esfera no soquete podem acomodar o movimento angular relativo. Movimento linear entre o CWP e a plataforma, como movimento vertical, balanço e ondulação, podem também ser representados com mecanismos de compensação de movimento, como amortecedores, quebra-fios e similares.

[00195] Em modalidades utilizando a plataforma da verga, movimento linear é amplamente compensado pelo formato de casco, resultando em somente pequenos movimentos desse tipo quando encontrar vento, corrente, ondas e inchaços. Movimento angular é acomodado incorporando um CWP flexível projetado para flexionar quando sujeito a forças de deslocamento.

[00196] Com referência à Figura 19, um plano do convés representativo de uma plataforma da verga exemplar é apresentado em que a profundidade total da parte em baixo d’água 2011 de verga 2010 a partir da linha da água até a parte inferior da verga é 131,67 metros (432 pés). O diâmetro máximo da verga 2012 é 42,67 metros (140 pés) e o menor diâmetro da coluna 2013 são aproximadamente 32,004 metros (105 pés).

[00197] A parte embaixo d’água 2011 da verga 2010 compreende: a parte inferior de uma coluna de apoio de módulo de utilidade 2040, uma parte do convés múltiplo de água aquecida compreendendo um convés de entrada de água aquecida 2042, uma sala da bomba de água aquecida 2041, um convés de distribuição de água aquecida 2043, conveses evaporadores 2044, e pleno de descarga de água aquecida 2046; uma parte de geração de energia compreendendo um ou mais conveses de gerador turbo 2055; uma porção do convés múltiplo de água fria compreendendo um pleno de descarga de água fria 2049, convés condensador 2048, convés de distribuição de água fria 2050, sala de bomba de água fria 2051, e convés de entrada de água fria 2052; e a parte do lastro fixa 2055.

[00198] O plano de convés de verga exemplar 2010 inclui coluna de apoio de utilidade 2040 tendo uma altura de aproximadamente 27,43 m (90 pés).

[00199] Abaixo da coluna de apoio de utilidade 2040 está o convés de entrada de água aquecida 2042 tendo uma altura de aproximadamente 10 pés. Abaixo do convés de entrada de água aquecida 2042 está na sala da bomba de água aquecida 2041, tendo uma altura de aproximadamente 30 pés, e abaixo da sala da bomba de água aquecida 2041 está o convés de distribuição de água aquecida 2043, tendo uma altura de aproximadamente 1,82 metro (6 pés). Os conveses evaporadores 2044, tendo uma altura de aproximadamente 60 pés, estão abaixo do convés de distribuição de água aquecida 2043. O convés de descarga de água aquecida 2046, tendo uma altura de aproximadamente 10 pés, está abaixo da parte do evaporado 2044.

[00200] Conveses múltiplos de gerador turbo 2055 estão abaixo do convés de descarga de água aquecida 2046. Cada convés de gerador turbo pode ter uma altura de aproximadamente 9,14 metros (30 pés).

[00201] O convés de descarga de água fria 2049 está abaixo dos conveses múltiplos de gerador e tem uma altura de aproximadamente 10 pés. O convés condensador 2048, tendo uma altura de aproximadamente 60 pés, está abaixo do convés de descarga de água fria 2049. E o pleno de distribuição de água fria 2050, tendo uma altura de aproximadamente 1,82 metro (6 pés), está abaixo do convés condensador 2048. Sala de bomba de água fria 2051, tendo uma altura de aproximadamente 9,14 metros (30 pés) está abaixo do convés de distribuição de água fria 2050. Entrada de água fria convés 2052, tendo uma altura de aproximadamente 10 pés, está abaixo da sala de bomba de água fria 2051.

[00202] Com referência à Figura 20, a sala de bomba de água fria 2051 inclui um ou mais bombas de água fria 2076 e conduítes de água fria. Durante a operação, água fria é retirada através de uma ou mais bombas de água fria 2076 a partir do convés de entrada de água fria 2052 e fluí para uma ou mais passagens ou conduítes de água fria no convés de distribuição de água fria 2050 e sobre os condensadores de uma usina nuclear OTEC multifásica.

[00203] A parte inferior da verga inclui a parte do lastro fixa 2055 e pode ter uma altura entre 6,10 e 21,34 metros (20 e 70 pés), e no exemplo da Figura 20A, pode ter uma altura de aproximadamente 15,24 metros (50 pés).

[00204] Será observado que cada um dos conveses descritos acima pode ter Alturas variáveis dependendo dos requisitos estruturais e funcionais do maquinário, fornecimento de água e engenharia exigida do convés. Por exemplo, uma usina nuclear tendo uma saída de energia menor total precisa de menos fluxo de água, menos permutadores de calor, e menos geradores turbo que as usinas nucleares de maior capacidade. Como tal, tamanhos, diâmetros e alturas de convés podem variar com o tamanho da verga e da usina nuclear.

[00205] As Figuras 21A, 21B, e 21C mostram uma visão plana, visão em perspectiva, e um corte em perspectiva, respectivamente, de um arranjo típico de trocador de calor encontrado em ambos os conveses evaporadores 2044 ou convés condensador 2048. Conforme mostrado juntores de acesso 2105 são fornecidos na parte de núcleo central 2107. Juntores de escape 2106 são também fornecidos na parte de núcleo central 2107. Permutadores múltiplos de calor 2111 podem ser arranjador ao redor da periferia do núcleo central 2107. Per- mutadores de calor 2111 podem ser acessados a partir de ambos os juntores de acesso 2105. Detalhes dos permutadores de calor con- templados nas modalidades aqui são descritos em co-pendência do Pedido de Patente Norte-americana n° 13/209.865 (Attorney Docket n° 25667-009001) intitulado Usina Nuclear de Conversão de Energia Térmica e Pedido de Patente Norte-americana n° 13/209.944 (Attorney Docket n° 25667-014001) intitulado Transferência de Calor Entre Fluidos, arquivado simultaneamente com o presente pedido e incorporado aqui por referência na sua totalidade.

[00206] A Figura 22A mostra um exemplar de verga 2010 tendouma parte inferior alternada incluindo uma entrada de água fria abaulada 2252. Figura 22B é um plano de convés detalhado da parte inferior da verga 2010 da Figura 22A, incluindo convés de descarga de água fria 2049, convés condensador 2048, convés de distribuição de água fria 2050, sala de bomba de água fria 2051, entrada de água fria 2252 e lastro fixo 2055. Juntores de acesso 2105, mostrados nas linhas pontilhadas para indicar uma visão escondida, se estendendo através do núcleo central 2107 e na sala de bomba de água fria 2051.

[00207] Na modalidade das Figuras 22A-22D, o convés de entrada de água fria 2252 está arranjado no mesmo nível ou convés que a sala de bomba de água fria 2051. Entrada de água fria 2252 está localizada centralmente dentro do diâmetro da parte inferior da verga 2010 e está rodeado pela sala de bomba de água fria 2051. Entrada de água fria 2252 forma o terminal e o ponto de conexão para o tubo de água fria 2070. Entrada de água fria 2252 se estende para cima na sala de bomba de água fria 2252 no formato de um espaço ou câmara de entrada arredondada.

[00208] A câmera de entrada arredondada pode fornecer as seguintes vantagens: redução em extensões estruturais; redução no comprimento total da verga, fornecendo uma trajetória de fluxo de água eficiente a partir do CWP, através de tubulação e válvulas, através de bombas e daí em diante para condensadores; fornecer acesso sufici- ente para pessoas da manutenção; fornecer um meio para remover equipamentos para reparo ou substituição através de juntores de acesso; fornecer proteção contra pressão hidrostática do mar; fornecer um meio para travar eficientemente o CWP à base da verga para operação normal do OTEC e destravar o CWP para remoção; e fornecer um limite de válvula impermeável duplo em compartimentos conectado ao mar.

[00209] Um grande diâmetro da estrutura da verga dado e a profundidade significativa comparados às estruturas OTECs da arte anterior, a câmara de entrada em formato de cúpula internamente integrada da modalidade representada nas Figuras 22A-22D supera os problemas multifacetados na base da verga incluindo pressão hidrostática da água do mar contra a parte mais profunda da verga, atuando interiormente sobre a usina de casco curvado e para cima na parte inferior das superfícies, bem como nas grandes extensões estruturais, especificamente cruzando o diâmetro da verga. Os problemas criam desafios estruturais, de layout e de engenharia nessa estrutura de apoio, com o peso acompanhante e o consumo de espaço necessário nas partes mais profundas da verga para superar forças hidrostáticas.

[00210] Sem a pretensão de ser limitado pela teoria, o formato abaulado da entrada de água fria 2252 localizado na terminação do tubo de água fria alivia as forças hidrostáticas agindo na parte inferior da verga 2010. Uma análise estrutural de elemento finito (FEA) foi conduzida na presente modalidade da estrutura inteira da verga para garantir que o desenho era satisfatório. Uma FEA adicional foi conduzida para verificar se a estrutura de convés mais baixa sujeita à maior parte da pressão hidrostática do ambiente para cima a partir do mar, poderia ser feita de maneira melhor como uma estrutura abaulada na qual a usina seria colocada em tensão, evitando assim a possibilidade de falha de deformação. Resultados mostraram que não há vantagens de desenho para a estrutura parabólica. Será observado, entretanto, que extensões cruzando o diâmetro da verga são grandes, e normalmente exigiriam uma estrutura de viga de alma cheia excessivamente pesada e complexa. Para superar isso, o pleno de entrada de água fria 2252 inclui uma parte de cilindro curta 2273 limitada com um terminal ou tampa 2274 hemisférico ou de formado abaulado.

[00211] Essa estrutura abaulada prova ser estruturalmente eficiente. O cilindro é de diâmetro relativamente pequeno e de extensão modesta, e forma assim um desenho estrutural eficiente. Além disso, o cilindro fornece apoio reforçado para a estrutura dos conveses em sua parte superior e base. O problema da extensão tem sido amplamente reduzido enquanto mantendo fluxo de água excelente e integridade impermeável.

[00212] Há vantagens estruturais relevantes de uma estrutura de entrada arredondada (veja Figuras 22a-22D) sobre um convés pleno de entrada lisa grande (veja Figuras 20A e 20B). Devido às pressões hidrostáticas grandes atuando sobre o convés pleno de entrada lisa, esse desenho exige uma estrutura muito pesada e complexa para suportar essas pressões. Entretanto, a entrada arredondada combina formatos esféricos e cilíndricos que são altamente resistentes às forças aplicadas pelas cargas de pressão. Assim, a entrada arredondada suporta melhor as pressões hidrostáticas e oferece um peso mais baixo e solução estrutural menos complexa para o mesmo objetivo.

[00213] Além disso, a entrada arredondada é dimensionada para combinar o diâmetro do tubo de água fria mais que o da verga. Assim, a pressão hidrostática é aplicada em uma área muito menor. Em um efeito complementar, a rigidez de um membro estrutural segue uma função inversa da energia do cubo do comprimento não apoiado do membro estrutural. A força do membro estrutural segue uma função inversa do quadrado do comprimento não apoiado do membro estrutu- ral. Para ambos os atributos estruturais, é benéfico desenhar membros estruturais com um comprimento não apoiado pequeno. O convés pleno de entrada lisa tem um diâmetro total de aproximadamente 100- pés. Em contraste, o desenho modificado da entrada arredondada tem um diâmetro de aproximadamente 7,31 metros (24 pés). A redução quadrupla no comprimento não apoiado levará a um aumento de 16 vezes na força e um aumento de 64 vezes na rigidez para uma estrutura comparável. Portanto, o desenho estrutural para a entrada arredondada é substancialmente mais simples e mais leve, e tem muito menos galvanização estrutural e significativamente menos membros de fortalecimento estrutural.

[00214] Além disso, para superar o desafio das pressões e estrutura exigida, a solução de entrada arredondada da presente modalidade também reduz estruturalmente pontos isolados onde há forças ou tensões relativamente altas, ou distribuição irregular de cargas na estrutura devido a ângulos e/ou juntas estruturais. A solução de entrada arredondada presente modalidade também permite acesso seco à sala da bomba e conexões de entrada de água fria deste modo facilitando a manutenção e inspeção do maquinário incluindo, mas não limitado a, bombas, válvulas, atuadores de válvula, sensores e o sistema de elevação e retenção de água fria.

[00215] A solução de entrada arredondada da presente modalidade também facilita a distribuição regular de água fria a partir do tubo de água fria (CWP), para cima ao convés de distribuição de água fria 2051 e condensadores no convés condensador 2050.

[00216] De fato, a solução de entrada arredondada aborda questões técnicas associadas à base da verga OTEC incluindo estrutura, gerenciamento de água fria, instalação e retenção do tubo de água fria (CWP); isolamento impermeável; e acesso de equipamento.

[00217] A estrutura de entrada arredondada localizada centralmente suporta força hidrostática e outras forças ambientais, fornece apoio para o equipamento, e mantem a integridade impermeável de espaços ocupados dentro da verga. Continuidade estrutural e distribuição de carga são mantidas por meio de conveses alinhados e aproximadamente alinhados, anteparos, estrutura cilíndrica, e estrutura de conexão, a partir das câmaras condensadoras no convés condensador 2048, para baixo através do convés de distribuição de água fria 2050, até a sala de bomba de água fria 2051.

[00218] Conforme mostrado nas Figuras 22A e 22D, a solução entrada arredondada também facilita o gerenciamento melhorado do fluxo de água fria. Água fria alimentada a partir da parte superior do CWP 2270 no pleno de entrada de água fria abaulado 2252, bombas de água fria entubadas 2276 através de tubos de abastecimento da bomba de água fria 2275, descartado através de tubos de descarga da bomba de água fria 2277 em cavidades de distribuição dentro do convés de distribuição de água fria 2050 e para cima nos permutadores condensadores de calor no convés condensador 2048. Isolamento de válvulas duplo é fornecido na entra e saída das bombas utilizando válvulas de isolamento 2278, permitindo isolamento das bombas, válvulas internas, e compartimento condensador. As válvulas estão localizadas em espaços secos acessíveis para permitir o seu monitoramento e manutenção. Estrutura, tubulação e válvulas (primária e reserva) isolam os espaços acessíveis da verga a partir de pressões hidrostáticas do oceano.

[00219] Localizar centralmente a entrada arredondada 2052 permite acesso ao equipamento na sala da bomba (bombas, motores, válvulas de isolamento, válvulas de isolamento de reserva, acionadores, e sensores) por meio de dois juntores verticais de acesso ao equipamento 2105. Abaixo da sala da bomba 2051, acesso é ainda fornecido através de compartimentos de trava CWP 2280 para inspeção e manuten- ção do anel de travas esféricas que fixam o CWP à base da verga, como descrito mais ainda abaixo.

[00220] Nas modalidades exemplares que incorporam uma câmera de entrada arredondada, a base da verga é formada e reforçada para ajudar a guiar o CWP ao recesso em forma de cone para um encaixe firme. O CWP é colocado no lugar por cabos fixados às polegadas na sala de bomba de água fria. Depois de o CWP estar firmemente no local, um conjunto de travas esféricas ou barras mecânicas se acoplam ou pregam o CWP para manter o CWP permanentemente até que as travas ou barras sejam retiradas. Se for desejado remover o CWP, as barras ou pinos podem ser desacoplados e o CWP pode ser guinchado para baixo. A habilidade de remover o CWP é uma melhoria sobre as instalações OTEC da técnica anterior, especialmente aquelas incorporando conexões CWP cardã ou esfera e soquete.

[00221] A figura 22D ilustra o convés de distribuição de água fria 2051 com as bombas de água fria removidas, mostrando os guinchos de instalação 2210 que são utilizados da forma discutida em detalhes abaixo.

[00222] A figura 22E ilustra um diagrama esquemático e layout de tubulação do sistema de água fria de uma usina nuclear OTEC exemplar. Conforme discutido acima, a usina nuclear OTEC inclui várias bombas de água fria 2276 que bombeiam a água de uma entrada arredondada 2252 através dos vários permutadores de calor 2211, e finalmente através de uma ou mais descarga de água fria 2249. Conforme mostrado, várias válvulas de isolamento 2278 são incluídas para abrir e fechar corretamente o fluxo de água fria por todo o sistema de água fria. Na modalidade exemplar, o sistema tem quatro canais que podem ser operados independentes entre si no evento que o equipamento (por exemplo, tubulação, válvulas, ou permutadores de calor) de um canal particular falha, as válvulas de isolamento para este canal particular podem ser fechadas para impedir danos em todo o sistema.

[00223] A figura 23 ilustra uma modalidade exemplar em que os guinchos de instalação 2310 são girados no tubo de sala de bomba de água fria 2351. Os cabos de instalação 2312 através do convés da sala da bomba e ou da parte inferior da parte do lastro fixa 2355 utilizando encaixes do passa-casco. A vedação impermeável para a penetração do casco do cabo de elevação pode ser obtida de formas diferentes para operação inicial e operação subsequente. Para a instalação, os cabos de elevação revestidos podem ser vedados em um tubo de escovém dedicado 2530 pela vedação do tipo embalagem localizada no fundo da sala da bomba seca 2051.

[00224] Na operação e com referência à Figura 25, os cabs de instalação e elevação prendem o suporte de elevação 2320 no topo do tubo de água fria 2270. Como o topo do CWP é encaixado na baía receptora da verga, os suportes de elevação cilíndricos 2320 são encaixados em alojamentos 2322 no topo da baía receptora. Os topos do suporte de elevação 2320 combinam com uma vedação da superfície 2524 ou outra gaxeta no topo dos alojamentos 2322. Os lados dos entalhes cilíndricos 2320 combinam com as duas vedações radiais 2526 na circunferência do alojamento. Assim, a vedação impermeável permanente tem redundância tripla. Os materiais de vedação podem incluir PTFE ou outro plástico mole que não degrada no ambiente mari-nho. Após a instalação do CWP e do suporte de elevação 2320 ser corretamente vedado nos seus alojamentos 2322, o tubo de escovém do cabo de elevação dedicado 2312 pode ser seco ou preenchido com óleo para impedir a corrosão e ligação do cabo ou do sistema do cabo.

[00225] Nas modalidades, um sistema de trava positiva é ainda preferido para mecanicamente engatar a parte superior do CWP e impedir o movimento vertical do CWP com relação à verga. Com referência à Figura 22B, o sistema de travamento pode ser fornecido no comparti- mento de travamento CWP 2280. Estes compartimentos podem ser secos ou com espaços úmidos.

[00226] A figura 24 ilustra uma modalidade exemplar do sistema de travamento CWP 2410 incluindo o compartimento de travamento CWP 2280, acionador do motor 2415, cilindro de extensão 2417, limite impermeável e conexão passa-casco 2418, esfera de engate CWP 2420, parede da baía receptora CWP 2425, placa do soquete da verga 2426, e placas de alojamento esférico CWP 2430.

[00227] O sistema de travamento prende o CWP à base da plataforma. Após o CWP ser extraído no lugar utilizando o sistema de elevação e retenção do cabo, o sistema de travamento ativa e os conectores do CWP são engatados para fornecer a interface estrutural e mecanismo de fixação entre o CWP e a plataforma.

[00228] A conexão do CWP à estrutura da plataforma é um plugue linear e conexão por soquete. O tamanho do tubo de água fria torna as tolerâncias para aumentar o CWP na baía receptora da verga e conectando pinos de travamento ao redor do tubo difíceis. Assim, as modalidades utilizam uma esfera de engate e placa receptora para permitir maiores tolerâncias para o engate do CWP. Isso ainda fornece a tensão axial necessária da conexão e uma segurança na orientação radial que pode ser obtida com as tolerâncias generosas desejadas.

[00229] A conexão compreende conectores radiais Bal-Lok compreendendo, por exemplo, uma grande esfera conectora côncava de aço inoxidável 2420 que encaixa em um par de placas, uma presa na parte superior do CWP, 2430 e a outra presa na verga, 2420.

[00230] Este tipo de conector é uma modificação de uma conexão esférica utilizada no sistema Joint Modular Lighter System (JMLS) desenvolvido pelo Exército Americano e Marinha. O conector pode ser escalado em várias tensões dependendo das exigências de carga. Na configuração JMLS, utilizando uma esfera de 25,4 cm (10 polegadas), os conectores foram testados para sustentar uma carga de corte de 181,43 toneladas (400.000 lb).

[00231] As modalidades exemplares do sistema de conexão OTEC CWP descrito aqui utilizam 24 conectores dispostos circunferencial- mente ao redor da verga no compartimento de travamento CWP 2280, e sustentaria uma carga axial final acima de 4.250 lt.

[00232] As modalidades do sistema de conexão esférico têm desvantagens sobre as conexões por pino tradicionais. A esfera não tende a capturar no local devido à corrosão ou deformação, como uma lata com pino de corte. Isso facilita o acionamento remoto durante a instalação CWP e destravamento remoto se o CWP precisar ser reduzido ou removido.

[00233] A Figura 26 ilustra uma modalidade exemplar em que o tubo de água fria desviado 2270 é construído conforme descrito aqui e ainda inclui uma parte superior 2250 tendo uma estrutura de aço cir- cunferencial 2252 embutida no material sintético do CWP. A estrutura de aço circunferencial 2252 pode ser uma peça contínua de metal ou uma série de peças intertravadas de metal. De modo alternativo, a estrutura de aço circunferencial 2252 pode incluir uma pluralidade de placas de aço igualmente espaçadas 2253.

[00234] A estrutura de aço circunferencial 2252 fornece rigidez radial à parte superior 2250 do CWP 2270. Adicionalmente, os suportes de elevação 2320 podem ser ancorados ou, caso contrário, presos à estrutura de aço embutida 2252 para garantir a força de tensão correta entre o suporte de elevação e o CWP. Além disso, a estrutura de aço circunferencial 2252 fornece um ponto de fixação para as placas de alojamento da esfera do CWP 2430 utilizadas no sistema de travamen- to.

[00235] A estrutura offshore, tubo de água fria e elevação do tubo de água e sistema de conexão descritos aqui podem ser utilizados em um sistema OTEC. Os sistemas OTEC incluindo motor térmico OTEC são descritos no Pedido de Patente Norte-Americano 13/011,619 (Attorney Docket No. 25667-0005001), incorporado aqui em sua totalidade.

[00236] Será observado que o tubo de água fria e sistema de conexão da presente invenção podem ser utilizados em outros processos industriais que não seja o OTEC.

[00237] Todas as referências mencionadas aqui são incorporadas por referência em sua totalidade.

[00238] Outras modalidades estão dentro do escopo e das seguintes reivindicações.

Claims (13)

1. Estrutura offshore para uso com um sistema de Conversão de Energia Térmica dos Oceanos caracterizado pelo fato de que compreende: uma longarina submersa (2010) tendo uma parte inferior (1611) compreendendo; uma entrada de água fria (2252) compreendendo um término da cúpula em comunicação de fluido com um tubo de água fria (1651, 2070, 2270); um espaço seco do maquinário compreendendo uma ou mais bombas de abastecimento de água e um ou mais guinchos de elevação e retenção do tubo de água fria tendo cabo de elevação conectado ao tubo de água fria; em que a entrada de água fria (2252) ocupa o espaço central do espaço seco do maquinário.

2. Estrutura offshore, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado pelo fato de que a entrada de água fria (2252) tem uma área de convés de pelo menos 10 por cento de toda a área de convés do espaço do maquinário.

3. Estrutura offshore, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado pelo fato de que as uma ou mais bombas de fornecimento de água fria contidas no espaço de maquinário seco estão em comunicação de fluido com a entrada de água fria e em comunicação de fluido com um pleno de distribuição de água fria que fornece água fria a um ou mais condensadores OTEC.

4. Estrutura offshore, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado pelo fato de que o cabo de elevação (1777) penetra um casco da longarina através de um tubo de escovém dedicado (2530).

5. Estrutura offshore, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado pelo fato de que ainda compreende um alojamento de suporte de elevação localizado abaixo da entrada de água fria (2252) e em que o cabo de elevação é conectado a um suporte de elevação em uma parte superior do tubo de água fria (1651, 2070, 2270), o suporte de elevação adaptado para engatar e vedar dentro do alojamento de suporte de elevação.

6. Estrutura offshore, de acordo com a reivindicação 5, ca-racterizado pelo fato de que o alojamento de suporte de elevação ainda compreende uma vedação da superfície impermeável e uma ou mais vedações circunferenciais impermeáveis.

7. Estrutura offshore, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado pelo fato de que ainda compreende um sistema de trava esférico compreendendo: dois ou mais compartimentos dispostos abaixo da entrada de água fria (2252) e adaptados para permitir que uma parte superior do tubo de água fria (1651, 2070, 2270) encaixe entre os dois ou mais compartimentos de trava; um motor de acionamento e pistão, o pistão passando por uma vedação estanque à água; e uma trava esférica na extremidade interna do pistão.

8. Estrutura offshore, de acordo com a reivindicação 7, ca-racterizado pelo fato de que a trava esférica é adaptada para engatar com uma superfície de acoplamento no tubo de água fria (1651, 2070, 2270) sob ativação do pistão.

9. Estrutura offshore, de acordo com a reivindicação 7, ca-racterizado pelo fato de que a trava esférica é reversivelmente enga- tável com a superfície de acoplamento do tubo de água fria (1651, 2070, 2270).

10. Estrutura offshore, de acordo com a reivindicação 7, ca-racterizado pelo fato de que as duas ou mais travas esféricas engatam com uma superfície de acoplamento no tubo de água fria (1651, 2070, 2270) e impedem o movimento vertical ou lateral do tubo de água fria (1651, 2070, 2270) com relação à estrutura offshore.

11. Método para conectar um tubo de água fria a uma estrutura OTEC offshore, o método caracterizado pelo fato de compreende: passar um ou mais cabos de elevação (1777) de um espaço seco do maquinário através da parte inferior submersa de uma estrutura offshore através de um tubo de escovém do passa-casco (2530) dedicado; conectar um ou mais cabos de elevação (1777) a um ou mais suportes de elevação na parte superior do tubo de água fria (1651, 2070, 2270); e retrair os cabos de elevação de modo que o tubo de água fria (1651, 2070, 2270) entre em uma baía receptora do tubo de água fria da estrutura offshore que se estende para cima em uma porção central do espaço de maquinário seco para um terminal abaulado e o um ou mais suportes de elevação encaixem-se dentro de um ou mais alojamentos de suporte de elevação para fornecer uma vedação estanque à água sobre o passa-casco do qual um ou mais cabos de elevação passaram.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que ainda compreende secar o interior do tubo de escovém (2530) para impedir a corrosão do cabo de elevação após o cabo de elevação (1777) ser retraído e os suportes de elevação serem encaixados nos alojamentos de suporte de elevação.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: estender uma ou mais travas esféricas da estrutura offshore para engatar uma superfície de acoplamento no tubo de água fria (1651, 2070, 2270) e para impedir o movimento vertical ou horizontal do tubo de água fria com relação à estrutura offshore.

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