BR112015008360B1 - método de montagem de uma tubulação em uma plataforma flutuante suportada na água - Google Patents

Abstract

CONEXÃO DE TUBULAÇÃO DE CONVERSÃO DE ENERGIA TÉRMICA OCEÂNICA. Um método de montagem de uma tubulação em uma plataforma flutuante suportada na água é proporcionado. A plataforma inclui um compartimento central aberto, e um pórtico na plataforma é disposto de modo a circundar pelo menos uma porção do compartimento. O método inclui proporcionar uma montagem de entrada de tubulação e aduelas na plataforma; transferir a montagem de entrada de tubulação para o espaço interior do compartimento; montar as aduelas individuais na montagem de entrada de tubulação em uma construção afastada; abaixar a porção de tubulação no interior do compartimento e na água até que as extremidades superiores das aduelas residam no interior de uma porção inferior do pórtico; aumentar o comprimento da porção de tubulação por montagem de aduelas adicionais às extremidades superiores das aduelas montadas; e repetir a etapa de aumentar o comprimento da porção da tubulação até que a tubulação tenha um comprimento desejado.

Description

MÉTODO DE MONTAGEM DE UMA TUBULAÇÃO EM UMA PLATAFORMA FLUTUANTE SUPORTADA NA ÁGUA CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente descrição refere-se a instalações de energia de conversão de energia térmica oceânica e, mais especificamente, a plataforma de içamento mínima flutuante, motor térmico de multiestágio, e instalações de energia de conversão de energia térmica oceânica.

ANTECEDENTES

[0002] O consumo e demanda de energia através do mundo tem crescido a uma taxa exponencial. Esta demanda é esperada continuar a se elevar, particularmente em países em desenvolvimento na Ásia e América Latina. Ao mesmo tempo, fontes tradicionais de energia, a saber, combustíveis fósseis, estão sendo exauridas a uma taxa acelerada, e o custo de exploração de combustíveis fósseis continua a se elevar. Os interesses ambientais e regulatórios estão exacerbando este problema.

[0003] A energia renovável relacionada a solar é uma fonte de energia alternativa que pode proporcionar uma porção da solução ao crescimento da demanda de energia. A energia renovável relacionada a solar é atraente porque, diferente dos combustíveis fósseis, urânio, ou mesmo energia térmica "verde", existem poucos ou nenhum risco climático associado com seu uso. Em adição, a energia relacionada a solar é livre, e vastamente abundante.

[0004] A Conversão de Energia Térmica Oceânica ("OTEC") é uma maneira de produção de energia renovável usando energia solar como calor nas regiões tropicais oceânicas. Os oceanos tropicais e mares ao redor do mundo oferecem uma fonte de energia renovável única. Em muitas áreas tropicais (entre aproximadamente 20° norte e 20° sul de latitude), a temperatura da água do mar superficial permanece quase constante. A profundidade de aproximadamente 30,48 metros (100 pés), a temperatura superficial média da água do mar varia sazonalmente entre 23,89 °C e 29,44 °C (75° e 85° F), ou mais. Nas mesmas regiões, a água de oceano profunda (entre 762 e 1280,16 metros (2500 pés e 4200 pés), ou mais) permanece relativamente constante a 4,44 °C (40° F). Desse modo, a estrutura de oceano tropical oferece um grande reservatório de água quente na superfície, e um grande reservatório de água fria a profundidade, com uma diferença de temperatura entre os reservatórios quentes e frios de entre 1,67 °C a 7,22 °C (35° a 45°F). Esta diferença de temperatura permanece relativamente constante através do dia e da noite, com pequenas mudanças sazonais.

[0005] O processo de OTEC usa a diferença de temperatura entre águas do mar tropicais de superfície e profunda para acionar um motor térmico para produzir energia elétrica. A geração de energia de OTEC foi identificada no final dos anos 1970 como uma possível fonte de energia tendo uma emissão de carbono de baixa a zero para a energia produzida. Uma instalação de energia de OTEC, contudo, tem uma baixa eficiência termodinâmica comparada a instalações de geração de energia, de alta temperatura, de alta pressão, mais tradicionais. Por exemplo, usando as temperaturas médias da superfície do oceano entre 26,67 e 29,44 °C (80° e 85°F) e uma temperatura de água profunda constante de 4,44 °C (40°F), a eficiência de Carnot ideal máxima de uma instalação de energia de OTEC será 7,5 a 8%. Na operação prática, a eficiência de energia bruta de um sistema de energia de OTEC foi estimada para ser cerca da metade do limite de Carnot, ou aproximadamente 3,5 a 4,0%. Adicionalmente, a análise realizada pela condução dos investigadores nos anos de 1970 e 1980, e documentada em "Renewable Power from the Ocean, a Guide to OTEC" William Avery and Chih Wu, Oxford University Press, 1994 (aqui incorporado por referência), indica que entre um quarto a um meio (ou mais) da energia elétrica bruta gerada por uma instalação de OTEC que opera com uma ∆T de 4,44 °C (40° F) seria requerida para operar a água e bombas de fluido de operação, e para suprir energia a outras necessidades auxiliares da instalação. Nesta base, a eficiência líquida total baixa de uma instalação de energia de OTEC que converte a energia térmica armazenada nas águas da superfície do oceano a energia elétrica líquida, não tem sido uma opção de produção de energia comercialmente viável.

[0006] Um fator adicional que resulta em reduções adicionais na eficiência termodinâmica total é a perda associada com proporcionar controles necessários na turbina para regulação de frequência precisa. Isto introduz perdas de pressão no ciclo da turbina que limitam a operação que pode ser extraída a partir da água do mar quente.

[0007] Esta baixa eficiência líquida de OTEC, comparada com eficiências típicas de motores térmicos que operam a altas temperaturas e pressões, tem conduzido a premissas amplamente mantidas pelo planejamento de energia que a energia de OTEC é muito custosa para competir com métodos mais tradicionais de produção de energia.

[0008] De fato, os requerimentos de energia elétrica parasítica são particularmente importantes em uma instalação de energia de OTEC por causa da diferença de temperatura relativamente pequena entre a água quente e a água fria. Para alcançar transferência de calor máxima entre a água do mar quente e o fluido de operação, e entre a água do mar fria e o fluido de operação, grandes áreas de superfície de troca de calor são requeridas, junto com altas velocidades de fluido. O aumento de qualquer um destes fatores pode aumentar significantemente a carga parasítica na instalação de OTEC, diminuindo, desse modo, a eficiência líquida. Um sistema de transferência de calor eficiente que maximiza a transferência de energia no diferencial de temperatura limitado entre a água do mar e o fluido de operação aumentaria a viabilidade comercial de uma instalação de energia de OTEC.

[0009] Em adição às eficiências relativamente baixas com grandes cargas parasíticas aparentemente inerentes, o ambiente de operação de instalações de OTEC presentes projetam e operam desafios que também diminuem a viabilidade comercial de tais operações. Conforme anteriormente mencionado, a água quente necessária para o motor térmico de 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 resfriamento do motor de OTEC é encontrada a uma profundidade de entre 822,96 metros e 1280,16 metros (2700 pés e 4200 pés), ou mais. Tais profundidades não são tipicamente encontradas em proximidade aos centros populacionais ou mesmo massas de terra. Uma instalação de energia em mar aberto é requerida.

[0010] Se a instalação é flutuante ou fixada a uma característica submarina, uma tubulação de admissão de água fria (CWP) longa de 609,6 metros (2000 pés), ou maior, é requerida. Além disso, devido ao grande volume de água requerido em operações de OTEC comercialmente viáveis, a tubulação de admissão de água fria requer um grande diâmetro (tipicamente entre 1,83 metros e 10,67 metros (6 e 35 pés), ou mais). A suspensão de uma tubulação de grande diâmetro de uma estrutura de mar aberto apresenta estabilidade, desafios de conexão e construção que anteriormente acionaram a OTEC custam além da viabilidade comercial.

[0011] Adicionalmente, uma tubulação tendo razão significante de diâmetro para comprimento que é suspensa em um ambiente oceânico dinâmico pode ser submetida a diferenças de temperatura e correntes oceânicas variantes ao longo do comprimento da tubulação. Os estresses de encurvamento e desprendimento de vórtices ao longo da tubulação também apresentam desafios. Influências superficiais, tais como ação da onda, apresentam desafios adicionais com relação a conexão entre a tubulação e a plataforma flutuante devido ao movimento relativo entre a tubulação e a plataforma flutuante na conexão. Um sistema de admissão de tubulação de água fria tendo desempenho desejável, conexão, e consideração de construção, aumentaria a viabilidade comercial de uma instalação de energia de OTEC.

[0012] Os problemas ambientais associados com uma instalação de OTEC foram também um impedimento às operações de OTEC. Os sistemas de OTEC tradicionais retiram grandes volumes de água fria rica em nutriente a partir das profundidades do oceano, e descarregam esta água em ou próximo da superfície. Tal descarga pode afetar, em uma maneira positiva ou adversa, o ambiente do oceano próximo a instalação de OTEC, impactando os estoques de peixes e sistemas de recifes que podem estar a favor da corrente a partir da descarga da OTEC.

SUMÁRIO

[0013] Os aspectos da presente descrição são direcionados a uma instalação de geração de energia utilizando processos de conversão de energia térmica oceânica.

[0014] Uma instalação de energia de OTEC de mar aberto tem eficiências totais aperfeiçoadas com cargas parasíticas reduzidas, maior estabilidade, custos de construção e operação mais baixos, e impacto ambiental aperfeiçoado. Outros aspectos incluem condutos de água de grande volume que são integrais com a estrutura flutuante. A modularidade e compartimentação do motor térmico de OTEC de multiestágio reduz os custos de construção e de manutenção, limita a operação fora da rede, e aperfeiçoa o desempenho de operação. Ainda outros aspectos proporcionam uma plataforma flutuante tendo compartimentos de troca de calor integrados, e proporcionam movimento mínimo da plataforma devido a ação de onda. Uma plataforma flutuante integrada pode também proporcionar fluxo eficiente da água quente ou água fria através do trocador de calor multiestágio, aumentando a eficiência, e reduzindo a demanda de energia parasítica. Os aspectos dos sistemas e métodos descritos podem promover um impacto térmico ambientalmente neutro pela descarga de água quente e fria em faixas apropriadas de profundidade/temperatura. A energia extraída na forma de eletricidade reduz o risco da temperatura de massa ao oceano.

[0015] Ainda outros aspectos dos sistemas e métodos descritos refere-se a uma tubulação de água fria para uso com uma facilidade de OTEC em mar aberto, a tubulação de água fria sendo uma tubulação contínua aduelada compensada.

[0016] Um aspecto refere-se a um tubulação que compreende uma estrutura tubular alongada tendo uma superfície externa, uma extremidade de parte superior, e uma extremidade de fundo. Uma estrutura tubular compreende uma pluralidade de primeiro e segundo segmentos aduelados, cada segmento de aduela tem uma porção de topo e uma porção de fundo, no qual a porção de topo do segundo segmento de aduela é afastada a partir da porção de topo do primeiro segmento aduelado. As únicas exceções são em todo topo e fundo da CWP, onde as extremidades destas aduelas formam uma superfície embutida (não afastada) adequada para se unir com a interconexão com a plataforma e com a seção de fundo da CWP.

[0017] Um aspecto adicional refere-se a uma tubulação compreendendo uma fita ou uma cinta pelo menos parcialmente enrolada ao redor da tubulação em um modo diagonal na superfície exterior da estrutura tubular. A fita ou cinta pode ser circunferencialmente enrolada ao redor da superfície externa da porção de topo da tubulação, da porção média da tubulação, ou da porção inferior da tubulação. A fita ou cinta pode ser circunferencialmente enrolada ao redor do comprimento total da tubulação. A fita ou cinta pode ser fixada de modo a assentar substancialmente plana contra a superfície externa da tubulação. A fita ou cinta pode ser fixada de modo a se projetar externamente a partir da superfície externa da tubulação. A fita ou cinta pode ser produzida do mesmo material, ou de material diferente, conforme a tubulação. A fita ou cinta pode ser adesivamente ligada à superfície externa da tubulação, mecanicamente ligada à superfície externa da tubulação, ou usar uma combinação de ligações mecânicas e adesivas para se fixar à superfície externa da tubulação. A fita ou cinta pode ter furos ou folgas que permitem fluxo parcial de água, ou capacitam a passagem da tubulação ou cabeamento, ou outros aspectos estruturais da instalação de OTEC, ou evitam coroas de solda. A fita ou cinta pode consistir de uma fita ou cinta contínua única, segmentos separados com folgas, ou fitas ou cintas paralelas. Seu ângulo diagonal da fita ou cinta com relação a plataforma vertical pode ser constante (formando uma hélice), ou pode variar.

[0018] Os aspectos adicionais dos sistemas e métodos descritos referem-se a uma tubulação aduelada compensada na qual cada segmento de aduela compreende adicionalmente uma lingueta em um primeiro lado, e uma ranhura em um segundo lado, para engatamento unido com um segmento de aduela adjacente. A tubulação de aduela de compensação pode incluir um sistema de travamento positivo para acoplar mecanicamente um primeiro lado de uma aduela ao segundo lado de uma segunda aduela. As aduelas podem ser unidas verticalmente a partir da porção de topo de uma aduela à porção de fundo de uma aduela adjacente usando moldes de carpintaria ("biscuit joinery). Em uma concretização alternativa, a porção de topo de uma aduela e a porção de fundo de uma aduela podem cada incluir um vazio de união, tal que quando a porção de topo de uma primeira aduela é unida com a porção de fundo de uma segunda aduela, os vazios de união se alinham para formar uma cavidade contínua ou tubulação virtual. Uma resina flexível pode ser injetada na extremidade aberta dos vazios de união alinhados e escoa em e preenchem o vazio total e, desse modo, proporciona adesão entre aduelas. A resina flexível pode ser usada para preencher as folgas em quaisquer superfícies unidas. Nos aspectos da descrição, a resina flexível é um adesivo de metacrilato.

[0019] As aduelas individuais dos sistemas atuais e métodos descritos podem ser de qualquer comprimento. Em algumas concretizações, cada segmento de aduela é entre 6,096 metros e 27,43 metros (20 pés e 90 pés) medidos a partir da porção de fundo para a porção de topo da aduela. Os segmentos de aduela podem ser dimensionados para serem carregados por recipiente intermodal padrão. Os segmentos de aduela individuais podem ser entre 25,4 centímetros e 203,2 centímetros (10 polegadas e 80 polegadas) de largura. Cada segmento de aduela pode ser entre 2,54 centímetros e 60,96 centímetros (1 polegada e 24 polegadas) de espessura.

[0020] Os segmentos de aduela podem ser usinados, extrudados, ou moldados. Os segmentos de aduelas podem compreender cloreto de polivinil (PVC), cloreto de polivinil clorinatado (CPVC), plástico reforçado com fibra (FRP), argamassa de polímero reforçada (RPMP), polipropileno (PP), polietileno (PE), polietileno de alta densidade reticulado (PEX), polibutileno (PB), acrilonitrila butadieno estireno (ABS); poliéster, poliéster reforçado por fibra, vinil éster, vinil éster reforçado, concreto, cerâmica, ou um composto de um ou mais destes.

[0021] Em aspectos adicionais dos sistemas e métodos descritos, um segmento de aduela pode compreender pelo menos um vazio interno. Pelo menos um vazio pode ser preenchido com água, espuma de policarbonato, ou espuma sintática, ou outros dispositivos ou materiais que proporcionam separação entre as paredes interna e externa da aduela, e podem também proporcionar resistência adicional à aduela na direção longitudinal, lateral, circunferencial, ou outra direção.

[0022] Nos aspectos dos sistemas e métodos descritos, a tubulação é uma tubulação de admissão de água fria para uma instalação de energia de OTEC.

[0023] Um aspecto ainda adicional dos sistemas e métodos descritos refere-se a uma estrutura de geração de energia em mar aberto compreendendo uma porção submersa, a porção submersa compreende adicionalmente: uma porção de troca de calor; uma porção de geração de energia; e uma tubulação de água fria compreendendo uma pluralidade de primeiro e segundo segmentos de aduela afastados.

[0024] Ainda outro aspecto dos sistemas e métodos descritos refere-se a um método de formação de uma tubulação de água fria para uso em uma instalação de energia de OTEC, o método compreende: formação de uma pluralidade de primeiro e segundo segmentos de aduela que unem os primeiros e segundos segmentos de aduela tal que os segundos segmentos de aduela são afastados a partir dos primeiros segmentos de aduela, para formar um tubo alongado contínuo.

[0025] Um aspecto adicional dos sistemas e métodos descritos refere-se a uma conexão de tubulação vertical submersa compreendendo: uma estrutura flutuante tendo um compartimento de recebimento de tubulação vertical, no qual o compartimento de recebimento tem um primeiro diâmetro; uma tubulação vertical para inserção no compartimento de recebimento de tubulação, a tubulação vertical tendo um segundo diâmetro menor do que o primeiro diâmetro do compartimento de recebimento de tubulação; uma superfície parcialmente esférica ou superfície de suporte arqueada; e um ou mais detentores móveis, pinhões ou saliências operáveis com a superfície de suporte, no qual os detentores definem um diâmetro que é diferente do que o primeiro ou segundo diâmetro quando em contato com a superfície de suporte.

[0026] Um aspecto adicional dos sistemas e métodos descritos refere-se a um método de conexão de uma tubulação vertical submersa a uma plataforma flutuante compreendendo: proporcionar uma estrutura flutuante tendo um compartimento de recebimento de tubulação vertical, no qual o compartimento de recebimento de tubulação tem um primeiro diâmetro, proporcionar uma tubulação vertical tendo uma porção terminal de topo que tem um segundo diâmetro que é menor do que o primeiro diâmetro; inserir a porção terminal de topo da tubulação vertical no compartimento de recebimento; proporcionar uma superfície de suporte para suportar a tubulação vertical; entender um ou mais detentores, tal que o um ou mais detentores tem um diâmetro que é diferente dos primeiros ou segundos diâmetros; contatar o um ou mais detentores com a superfície de suporte para suspender a tubulação vertical a partir da estrutura flutuante.

[0027] Nos aspectos dos sistemas e métodos descritos, o um ou mais detentores podem ser integrais à tubulação vertical. O um ou mais detentores podem ser integrais ao compartimento de recebimento. O um ou mais detentores compreendem uma primeira posição retraída que define um diâmetro menor do que o primeiro diâmetro. O um ou mais detentores compreendem uma posição estendida que define um diâmetro maior do que o primeiro diâmetro. Uma superfície de suporte é integral ao compartimento de recebimento de tubulação, e operável com o um ou mais detentores. A superfície de suporte pode compreender uma superfície de suporte esférica. O um ou mais detentores compreendem adicionalmente uma superfície de união configurada para contatar a superfície de suporte. O um ou mais detentores compreendem adicionalmente uma superfície de união configurada para contatar a superfície de suporte esférica. A superfície de suporte esférica e a superfície de união facilitam o movimento relativo entre a tubulação vertical e a estrutura flutuante.

[0028] Em ainda outros aspectos, o um ou mais detentores compreendem uma primeira posição retraída que define um diâmetro maior do que o segundo diâmetro. O um ou mais detentores compreendem uma posição estendida que define um diâmetro menor do que o segundo diâmetro. Uma superfície de suporte é integral à tubulação vertical, e operável com o um ou mais detentores.

[0029] As características podem incluir um acionamento para extensão ou retração dos detentores, o acionamento sendo um acionamento hidraulicamente controlado, um acionamento pneumaticamente controlado, um acionamento mecanicamente controlado, um acionamento eletricamente controlado, ou um acionamento eletromecanicamente controlado, ou qualquer combinação destes.

[0030] Aspectos adicionais podem incluir um compartimento de recebimento de tubulação incluindo uma primeira superfície de união de tubulação angulada; e uma tubulação vertical compreendendo uma segunda superfície de união de tubulação angulada, no qual a primeira e segunda superfícies de união de tubulação angulada são configuradas para guiar cooperativamente a tubulação vertical durante a inserção da tubulação vertical no compartimento de recebimento de tubulação.

[0031] Um aspecto adicional dos sistemas e métodos descritos refere-se a um método de montagem de uma tubulação em uma plataforma flutuante suportada na água, que inclui um compartimento central aberto, e um pórtico na plataforma disposto de modo a circundar pelo menos uma porção do compartimento. O método inclui proporcionar uma montagem de entrada de tubulação na plataforma; proporcionar aduelas na plataforma; transferir a montagem de entrada de tubulação ao espaço interior do compartimento; transferir as aduelas individuais ao compartimento, e montagem das aduelas individuais na montagem de entrada de tubulação em uma construção de aduela de compensação de modo a formar uma porção de tubulação anular tendo uma extremidade superior canelada; abaixamento da porção de tubulação dentro do compartimento e na água até que as extremidades superiores das aduelas residam no interior de uma porção inferior do pórtico; aumento do comprimento da porção de tubulação por montagem das aduelas adicionais às extremidades superiores das aduelas que formam a porção de tubulação; e repetição da etapa de aumentar o comprimento da porção da tubulação até que a tubulação tenha um comprimento desejado.

[0032] O método pode incluir uma ou mais das seguintes características: Transferir a montagem de entrada de tubulação ao espaço interior do compartimento inclui abaixamento da montagem de entrada de tubulação sobre um lado da plataforma, movimento da montagem de entrada de tubulação sob a plataforma à uma localização subjacente ao compartimento, e elevação da montagem de entrada de tubulação para cima através do compartimento a uma localização desejada no interior do pórtico. A transferência da montagem de entrada de tubulação ao espaço interior do compartimento inclui elevação da montagem de entrada de tubulação acima de uma superfície da plataforma; movimento da plataforma de modo que a montagem de entrada de tubulação sobrepõe o compartimento, e abaixamento da montagem de entrada de tubulação pelo menos parcialmente no compartimento. A transferência das aduelas individuais para o compartimento e montagem das aduelas individuais na montagem de entrada de tubulação inclui adicionalmente montagem das aduelas individuais de modo que a extremidade inferior da porção de tubulação anular é embutida com um lado superior da montagem de entrada de tubulação; e união da extremidade inferior da porção de tubulação anular à montagem de entrada de tubulação para formar a porção de tubulação, no qual a etapa de união inclui envolvimento de um material de ligação ao redor da junta entre a porção de tubulação anular e a montagem de entrada de tubulação, o material de ligação se prolongando circunferencialmente e sobrepondo pelo menos uma porção da porção de tubulação anular e a montagem de entrada de tubulação. A montagem de entrada de tubulação inclui uma extremidade da tubulação e um peso conectados à extremidade da tubulação. O método inclui adicionalmente a seguinte etapa uma vez que a tubulação tenha alcançado um comprimento desejado: conexão de uma extremidade da tubulação a uma extremidade da tubulação que é oposta à montagem de entrada de tubulação.

[0033] Um aspecto adicional dos sistemas e métodos descritos refere-se a um método de montagem de uma tubulação em uma plataforma flutuante suportada na água, incluindo proporcionar a plataforma incluindo um compartimento central aberto, um pórtico na plataforma, o pórtico disposto de modo a circundar pelo menos uma porção do compartimento, e um mandril vazado que é suportado pelo pórtico a uma localização que sobrepõe o compartimento; proporcionar aduelas na plataforma; proporcionar uma montagem de boca de sino que inclui uma boca de sino e um peso, a boca de sino tendo um primeiro lado e um segundo lado que é oposto ao primeiro lado, no qual o peso é conectado ao segundo lado da boca de sino; posicionamento da montagem de boca de sino no interior do compartimento de tal modo que o primeiro lado da boca de sino reside acima de uma superfície superior da plataforma, e adjacente ao mandril; dispor as aduelas no mandril de modo a formar um anel escalonado de aduelas em que as primeiras extremidades de cada aduela dispostas no anel escalonado são formadas embutidas contra o primeiro lado da boca de sino, e as segundas extremidades de cada aduela são afastadas relativo às aduelas adjacentes; união do anel escalonado de aduelas à montagem de boca de sino para formar uma porção da tubulação, a etapa de união incluindo envolvimento de um material de ligação ao redor da junta entre o anel escalonado e a boca de sino, o material de ligação se prolongando circunferencialmente e sobrepondo pelo menos uma porção do anel escalonado e da boca de sino; abaixamento da porção da tubulação na água até que as segundas extremidades das aduelas do anel escalonado residam no interior da porção inferior do mandril; aumento do comprimento da porção da tubulação incluindo posicionamento das aduelas adicionais no interior do mandril tal que as aduelas adicionais são posicionadas contra o mandril, e as primeiras extremidades das aduelas adicionais contra apoiam a segunda extremidade de uma correspondente aduela do anel escalonado, e união das aduelas adicionais à porção de tubulação de água fria pelo envolvimento da porção da tubulação de água fria com material de ligação, tal que o material de ligação sobrepõe pelo menos uma porção das aduelas adicionais e a porção da tubulação de água fria; e repetição da etapa de aumento do comprimento da porção da tubulação até que a tubulação tenha um comprimento desejado.

[0034] O método pode incluir uma ou mais das seguintes características: Dispor as aduelas na plataforma em uma ordem prédeterminada, que corresponde a ordem na qual as aduelas individuais são para serem instaladas. As aduelas são individualmente embaladas em um gabarito de alinhamento da aduela correspondente. Cada gabarito de alinhamento da aduela inclui um olhal de elevação e um flange, o olhal de elevação disposto adjacente à uma primeira extremidade do gabarito de alinhamento da aduela, e o flange disposto adjacente a uma segunda extremidade do gabarito de alinhamento da aduela, e configurados para engatar cooperativamente pinos proporcionados no pórtico. Dispor as aduelas no mandril de modo a formar um anel escalonado inclui o posicionamento de uma aduela contra o mandril; posicionamento de outra aduela contra ambos o mandril e a aduela que foi posicionada imediatamente precedendo a outra aduela; repetição da etapa de posicionamento de outra aduela até que um anel de aduelas seja formado; e no qual a outra aduela tem um comprimento diferente do que a aduela que foi posicionada imediatamente precedendo a outra aduela, e as aduelas são dispostas de modo que uma primeira extremidade de cada aduela do anel escalonado assenta embutida com as primeiras extremidades das outras aduelas usadas para formar o anel escalonado. Dispor as aduelas no mandril de modo a formar um anel escalonado de aduelas inclui adicionalmente a vedação das primeiras extremidades das aduelas usadas para formar o anel escalonado. Uma vez que a tubulação tenha alcançado um comprimento desejado, a conexão de uma extremidade da tubulação a uma extremidade da tubulação que é oposta a boca de sino. A extremidade da tubulação é afilada para dentro, e é configurada para ser capturada em uma elevação provida em um lado inferior de um mastro. Dispor as aduelas no mandril e posicionar as aduelas adicionais no interior do mandril compreende adicionalmente a união das aduelas adjacentes entre si. O método inclui adicionalmente proporcionar pelo menos um difusor no interior da tubulação, o difusor é configurado para proporcionar uma força externa a uma superfície interna da tubulação. A montagem de boca de sino compreende uma boca de sino e um peso conectados à boca de sino.

[0035] Um aspecto adicional dos sistemas e métodos descritos refere-se a um método de montagem de uma tubulação em uma plataforma flutuante suportada na água, incluindo proporcionar a plataforma incluindo um compartimento central aberto e um anel de guia dispostos na plataforma de modo a circundar o compartimento; proporcionar uma montagem de boca de sino que inclui uma boca de sino e um peso, a boca de sino tendo um primeiro lado e um segundo lado que é oposto ao primeiro lado, no qual o peso é conectado ao segundo lado da boca de sino; posicionamento da montagem de boca de sino no interior do compartimento de tal modo que o primeiro lado da boca de sino reside acima de uma superfície superior da plataforma, e adjacente ao anel de guia; dispor as aduelas no anel de guia de modo a formar um anel escalonado de aduelas em que as primeiras extremidades de cada aduela disposta no anel escalonado são formadas embutidas contra o primeiro lado da boca de sino, e as segundas extremidades de cada aduela são afastadas relativas às aduelas adjacentes; união do anel escalonado de aduelas à montagem de boca de sino, para formar uma porção da tubulação, a etapa de união incluindo o envolvimento de um material de ligação ao redor da junta entre o anel escalonado e a boca de sino, o material de ligação se prolongando circunferencialmente e sobrepondo pelo menos uma porção do anel escalonado e a boca de sino; abaixamento da porção da tubulação na água até que as segundas extremidades das aduelas do anel escalonado residam no interior de uma porção inferior do mandril; aumento do comprimento da porção da tubulação incluindo posicionamento das aduelas adicionais no interior do mandril, tal que as aduelas adicionais são posicionadas contra o anel de guia, e as primeiras extremidades das aduelas adicionais contra apoiam a segunda extremidade de uma correspondente aduela do anel escalonado, e união das aduelas adicionais à porção de tubulação de água fria pelo envolvimento da porção da tubulação de água fria com material de ligação, tal que o material de ligação sobrepõe pelo menos uma porção das aduelas adicionais e a porção da tubulação de água fria; e repetição da etapa de aumento do comprimento da porção da tubulação até que a tubulação tenha um comprimento desejado.

[0036] O método pode incluir uma ou mais das seguintes características: O primeiro lado da boca de sino inclui abas de alinhamento, e a etapa de dispor aduelas no anel de guia inclui posicionamento das aduelas relativa à montagem de boca de sino, de modo que uma extremidade inferior da aduela é alinhada com a aba de alinhamento. Antes das aduelas adjacentes serem fixadas entre si, um material de ligação é aplicado a cada aduela ao longo da respectiva superfície de fixação. Cada aduela compreende características de acoplamento de auto retenção ao longo das bordas que contra apoiam as aduelas adjacentes.

[0037] Um aspecto adicional dos sistemas e métodos descritos refere-se a um método de montagem subaquática de uma tubulação a um corpo flutuante suportado na água que inclui uma vacância formada em uma superfície submersa no mesmo, incluindo proporcionar a tubulação secura a uma embarcação navegável na água, tal que a tubulação está posicionada pelo menos parcialmente no interior da água com um eixo longitudinal da tubulação orientada geralmente paralelo a um eixo vertical; segurar os cabos detentores a uma extremidade superior da tubulação; abaixar a tubulação no interior da água relativo à embarcação, tal que a extremidade superior da tubulação reside a uma profundidade que é mais baixa do que o lado inferior do corpo flutuante; segurar a extremidade superior da tubulação para suportar os cabos que se prolongam a partir do interior da vacância; destacar os cabos detentores a partir da extremidade superior da tubulação; retirar a extremidade superior da tubulação na vacância por retração dos cabos de suporte na vacância; e segurar a extremidade superior da tubulação no interior da vacância.

[0038] O método pode incluir uma ou mais das seguintes características: O método inclui adicionalmente mover a embarcação navegável na água a uma localização adjacente ao corpo flutuante. O método inclui adicionalmente proporcionar a embarcação navegável na água com um compartimento central aberto e cabos de abaixamento operáveis para suportar objetos em várias alturas no interior do compartimento, no qual durante a provisão da etapa de tubulação, a tubulação é segura à embarcação navegável na água usando os cabos de abaixamento, e a tubulação permanece segura aos cabos de abaixamento durante a etapa de segurar os cabos detentores.

[0039] Os aspectos dos sistemas e métodos descritos podem ter uma ou mais das seguintes vantagens: uma tubulação de água fria aduelada compensada contínua é mais leve do que a construção de tubulação segmentada; uma tubulação de água fria aduelada compensada contínua tem menos perdas friccionais do que uma tubulação segmentada; as aduelas individuais podem ser dimensionadas para fácil transporte ao local operacional de instalação de OTEC; as aduelas podem ser construídas para características desejadas de flutuabilidade; a produção de energia de OTEC requer pouco a nenhum custo de combustível para produção de energia; as baixas pressões e baixas temperaturas envolvidas no motor térmico de OTEC reduz os custos de componente, e requer materiais ordinários comparados a materiais exóticos de alto custo usados em alta pressão, instalações de geração de energia de alta temperatura; a confiabilidade da instalação é comparável a sistemas de refrigeração comerciais, operando continuamente por vários anos sem manutenção significante; tempos de construção reduzidos comparados a instalações de alta pressão, alta temperatura; e seguros, operação e produção de energia ambientalmente benignos. As vantagens adicionais podem incluir eficiência líquida aumentada comparada aos sistemas de OTEC tradicionais, cargas elétricas de sacrifício mais baixas, perda de pressão reduzida nas passagens de água quente e água fria, componentes modulares, tempo de produção sem rede menos frequente, içamento mínimo e susceptibilidade reduzida a ação de onda, descarga de água de resfriamento abaixo dos níveis de superfície, entrada de água quente livre da interferência da descarga de água fria, e rigidez da tubulação personalizável sobre o comprimento total de tubulação para equiparar as condições de corrente batimétricas do local de operação.

[0040] As montagens de tubulação de água fria e métodos de fabricação e montagem de tubulação de água fria aqui descritos podem ser usados para criar tubulações de água fria fortes, relativamente de peso leve, tendo flexibilidade aumentada sobre certas tubulações de água fria convencionais, pela criação de uma tubulação de água fria composta que é capaz de transferir cargas para fora da tubulação. Por formação de tubulações de água fria de segmentos de aduela usando os métodos aqui descritos, as tubulações de água fria podem ser montadas e transportadas mais eficientemente e a baixos custos pela redução do tamanho total dos componentes de tubulação de água fria.

[0041] Os sistemas e métodos de montagem de tubulação de água fria aqui descritos podem capacitar que uma tubulação de água fria seja montada em sua localização de uso futuro após a plataforma flutuante com a qual a tubulação de água fria será usada ser totalmente montada. Tais métodos de montagem tipicamente não interrompem outras operações de instalação de sistema de OTEC. Adicionalmente, os métodos e sistemas de montagem aqui descritos podem permitir que a tubulação de água fria seja montada mais rapidamente do que alguns outros métodos convencionais (por exemplo, em menos do que uma semana), e podem requerer equipamento menos extensivo (por exemplo, sem o uso de um navio ou barcaça de guindaste de elevação pesado). Os métodos de instalação de tubulação de água fria podem também capacitar a tubulação de água fria a ser destacada e retraída a partir do mastro após instalação (por exemplo, retraída de um orifício de receptáculo no fundo do mastro), e recuperada para reutilização com outra plataforma de OTEC similarmente configurada quando o mastro original é retirado de serviço.

[0042] A montagem de tubulação de água fria forma uma tubulação simples, de diâmetro muito grande. Os métodos de montagem e instalação de tubulação de água fria capacitam a união e ligação seguras das aduelas a uma boca de sino pré-fabricada no fundo da tubulação de água fria. A velocidade de fluxo na abertura da boca de sino no fundo da tubulação de água fria ajuda a manter o fluxo de entrada na admissão de tubulação de água fria para dentro de padrões colocados por algumas agências regulatórias ou governos. Por exemplo, em algumas concretizações, o fluxo de entrada é 15,24 cm/seg (0,5 pé por segundo), ou menos, que cumpre com a Seção 316(a) do Federal Water Pollution Control Act de 1972 (Clean Water Act), 33 U.S.C. § 1251.

[0043] Os detalhes de uma ou mais concretizações são colocados nos desenhos acompanhantes e na descrição abaixo. Outros aspectos, características, e vantagens da descrição serão aparentes a partir da descrição e desenhos, e das reivindicações.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0044] A Figura 1 ilustra um motor térmico de OTEC exemplar.

[0045] A Figura 2 ilustra uma instalação de energia de OTEC exemplar.

[0046] A Figura 3 ilustra uma estrutura de OTEC.

[0047] A Figura 4 ilustra uma tubulação aduelada compensada de uma estrutura de OTEC.

[0048] A Figura 5 ilustra um exemplo de uma conexão de tubulação suspensa por cardans.

[0049] A Figura 6 ilustra uma conexão de tubulação de água fria.

[0050] A Figura 7 ilustra uma conexão de tubulação de água fria.

[0051] A Figura 8 ilustra um método de uma conexão de tubulação de água fria.

[0052] A Figura 9 ilustra uma plataforma de montagem de tubulação de água fria.

[0053] A Figura 10 ilustra um pórtico de montagem do local da montagem da Figura 9.

[0054] As Figuras 11A e 11B ilustram sistemas de cabos usados para operar o pórtico de montagem da Figura 10.

[0055] As Figuras 12A-12D ilustram o abaixamento de uma boca de sino de tubulação de água fria na água usando um guindaste de barcaça e transferência da boca de sino para abaixamento de cabos do pórtico de montagem.

[0056] A Figura 13 mostra uma vista em corte transversal de cabos usados para suspender uma tubulação de água fria durante montagem.

[0057] As Figuras 14A-14C ilustram a instalação de uma conexão de tubulação de água fria na tubulação de água fria da Figura 10.

[0058] As Figuras 15A-15C ilustram o abaixamento de uma boca de sino de tubulação de água fria na água usando um guindaste de plataforma e transferência da boca de sino a uma barcaça.

[0059] As Figuras 16A-16C ilustram a formação de uma tubulação de água fria por montagem de segmentos de aduela tubulação usando um guindaste de plataforma.

[0060] As Figuras 17A-17C ilustram a instalação de uma conexão de tubulação de água fria na tubulação de água fria das Figuras 15A-15C.

[0061] As Figuras 18A-18E ilustram o destacamento da tubulação de água fria da barcaça e fixação da tubulação de água fria a uma estrutura de OTEC.

[0062] As Figuras 19A-19B ilustram um motor térmico de OTEC exemplar.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0063] Esta descrição refere-se a geração de energia elétrica usando tecnologia de Conversão de Energia Térmica Oceânica (OTEC). Os aspectos da descrição referem-se a uma instalação de energia de OTEC flutuante tendo eficiências totais aperfeiçoadas com cargas parasíticas reduzidas, maior estabilidade, construção inferior e custos de operação, e pegada ambiental aperfeiçoada sobre as instalações de energia de OTEC anteriores. Outros aspectos incluem condutos de água de grandes volumes que são integrais com a estrutura flutuante. A modularidade e compartimentação do motor térmico de OTEC de multiestágio reduz os custos de construção e de manutenção, limita a operação fora da rede, e aperfeiçoa o desempenho de operação. Ainda aspectos adicionais proporcionam uma plataforma flutuante tendo compartimentos de troca de calor integrados, e proporcionam movimento mínimo da plataforma devido a ação da onda. A plataforma flutuante integrada pode também proporcionar fluxo eficiente da água quente ou água fria através de trocador de calor de multiestágio, aumentando a eficiência, e reduzindo a demanda de energia parasítica. Os aspectos dos sistemas e métodos descritos promovem uma pegada térmica neutra por descarregamento de água quente e fria em faixas de profundidade/temperatura apropriadas. A energia extraída na forma de eletricidade reduz a temperatura de volume ao oceano.

[0064] A OTEC é um processo que usa energia de calor a partir do sol que é armazenada nos oceanos da Terra para gerar eletricidade. A OTEC utiliza a diferença de temperatura entre a camada superior mais quente do oceano e a água de oceano mais profunda mais fria. Tipicamente, esta diferença é pelo menos 36°F (2,22°C). Estas condições existem em áreas tropicais, grosseiramente entre o Trópico de Capricórnio e o Trópico de Câncer, ou ainda 20° de latitude norte e sol. O processo de OTEC usa a diferença de temperatura para energia de um ciclo de Rankine, com a água de superfície quente servindo como a fonte de calor, e a água profunda fria servindo como o dissipador de calor. As turbinas de ciclo de Rankine acionam os geradores que produzem energia elétrica.

[0065] A Figura 1 ilustra um motor térmico de ciclo Rankine de OTEC típico 10 que inclui admissão de água do mar quente 12, evaporador 14, descarga de água do mar quente 15, turbina 16, admissão de água do mar fria 18, condensador 20, descarga de água do mar fria 21, conduto de fluido de operação 22, e bomba de fluido de operação 24.

[0066] Em operação, o motor térmico 10 pode usar qualquer um de um número de fluidos de operação, por exemplo, refrigerantes comerciais, tal como amônia. Outros fluidos de operação podem incluir propileno, butano, R-22 e R-134a. Outros refrigerantes comerciais podem ser usados. A água do mar quente entre aproximadamente 23,89 e 29,44 °C (75° e 85°F), ou mais, é retirada a partir da superfície do oceano, ou imediatamente abaixo da superfície do oceano através da admissão de água do mar quente 12 e, por sua vez, aquece o fluido de operação de amônia que passa através do evaporador 14. A amônia ferve a uma pressão de vapor de aproximadamente 0,94 KPa (9,3 atm). O vapor é conduzido ao longo do conduto de fluido de operação 22 para a turbina 16. O vapor de amônia se expande a medida que ele passa através da turbina 16, produzindo energia para acionar um gerador elétrico 25. O vapor de amônia, em seguida, entra no condensador 20, onde ele é resfriado a um líquido por água do mar fria retirada de uma profundidade de oceano de aproximadamente 914,4 metros (3000 pés). A água do mar fria entra no condensador a uma temperatura de aproximadamente 4,44 °C (40°F). A pressão de vapor do fluido de operação de amônia na temperatura no condensador 20, aproximadamente 10,56 (51°F), é 0,62 KPa (6,1 atm). Desse modo, uma diferença de pressão significante é disponível para acionar a turbina 16 e gerar energia elétrica. A medida que o fluido de operação de amônia condensa, o fluido de operação líquido é bombeado de volta no evaporador 14 pela bomba de fluido de operação 24, via conduto de fluido de operação 22.

[0067] O motor térmico 10 da Figura 1 é essencialmente o mesmo como o ciclo de Rankine de muitas turbinas a vapor, exceto que a OTEC difere pelo uso de fluidos de operação diferentes e temperaturas e pressões mais baixas. O motor térmico 10 da Figura 1 é também similar a instalações de refrigeração comerciais, exceto que o ciclo de OTEC é operado na direção oposta de modo que uma fonte de calor (por exemplo, água do oceano quente) e um dissipador de calor frio (por exemplo, água de oceano profunda) são usados para produzir energia elétrica.

[0068] A Figura 2 ilustra os componentes típicos de uma facilidade de OTEC flutuante 200, que inclui: a embarcação ou plataforma 210, admissão de água do mar quente 212, bomba de água quente 213, evaporador 214, descarga de água do mar quente 215, turbo-gerador 216, tubulação de água fria 217, admissão de água do mar fria 218, bomba de água fria 219, condensador 220, descarga de água do mar fria 221, conduto de fluido de operação 222, bomba de fluido de operação 224, e conexões de tubulação 230. A facilidade de OTEC 200 pode também incluir sistemas de transformação e transmissão de geração elétrica, sistemas de controle de posição, tais como sistemas de propulsão, propulsores, ou de amarração, bem como vários sistemas auxiliares e de suporte (por exemplo, acomodações pessoais, energia de emergência, água potável, água preta e cinza, combate à incêndios, controle de dano, flutuabilidade reserva, e outros sistemas marinhos e de trabalho a bordo comuns).

[0069] As implementações de instalações de energia de OTEC utilizando motor térmico básico e sistema das Figuras 1 e 2 têm uma eficiência total relativamente baixa de 3% ou abaixo. Devido a esta baixa eficiência térmica, as operações da OTEC requerem o fluxo de grandes quantidades de água através de sistema da energia por quilowatt de energia gerada. Isto, por sua vez, requer grandes trocadores de calor tendo grandes áreas de superfície de troca de calor no evaporador e condensadores.

[0070] Tais grandes volumes de água e grandes áreas superficiais requerem capacidade de bombeio considerável na bomba de água quente 213 e bomba de água fria 219, reduzindo a energia elétrica líquida disponível para distribuição a uma instalação baseada na costa, ou em propostas industriais de bordo. Além disso, o espaço limitado de muitas embarcações não facilitam facilmente grandes volumes de água direcionados a e escoando através do evaporador ou condensador. De fato, grandes volumes de água requerem tubulações e condutos de grande diâmetro. A colocação de tais estruturas em espaço limitado requer múltiplos encurvamentos para acomodar outras maquinarias. E o espaço limitado de embarcações superficiais típicas ou estruturas não facilitam facilmente a grande área de superfície de troca de calor requerida para eficiência máxima em uma instalação de OTEC. Desse modo, os sistemas de OTEC e embarcação ou plataforma têm sido tradicionalmente grandes e custosos. Isto tem conduzido a uma conclusão na indústria que as operações de OTEC são de alto custo, de baixa opção de produção de energia de rendimento quando comparadas a outras opções de produção de energia usando temperaturas e pressões mais altas.

[0071] Os aspectos dos sistemas e métodos descritos determinam desafios técnicos de modo a aperfeiçoar a eficiência de operações de OTEC, e reduz o custo de construção e operação.

[0072] A embarcação ou plataforma 210 requer baixos movimentos para minimizar as forças dinâmicas entre a tubulação de água fria 217 e a embarcação ou plataforma 210, e para proporcionar um ambiente de operação benigno para o equipamento de OTEC na plataforma ou embarcação. A embarcação ou plataforma 210 deve também suportar fluxos de volume de admissão de água do mar fria 218 e admissão de água do mar quente 212, trazendo em água fria e quente suficiente em níveis apropriados para proporcionar eficiência de processo de OTEC. A embarcação ou plataforma 210 deve também capacitar a descarga de água fria e quente, via descargas de água fria 221 e descargas de água quente 215, bem abaixo da linha d’água da embarcação ou plataforma 210 para evitar recirculação térmica na camada da superfície do oceano. Adicionalmente, a embarcação ou plataforma 210 deve sobreviver a clima pesado sem interrupção das operações de geração de energia.

[0073] O motor térmico de OTEC 10 deve utilizar um ciclo térmico altamente eficiente para eficiência máxima e produção de energia. A transferência de calor nos processos de ebulição condensação, bem como os materiais e projeto de trocadores de calor, limita a quantidade de energia que pode ser extraída de cada libra de água do mar quente. Os trocadores de calor usados no evaporador 214 e no condensador 220 requerem altos volumes de fluxo de água quente e fria com baixa perda de carga, para minimizar cargas parasíticas. Os trocadores de calor também requerem altos coeficientes de transferência de calor para intensificar a eficiência. Os trocadores de calor podem incorporar o material e projeto que podem ser proporcionados às temperaturas de admissão de água quente e fria para intensificar a eficiência. O desenho do trocador de calor deve usar um método de construção simples com quantidades mínimas de material, para reduzir custo e volume.

[0074] Os turbo geradores 216 devem ser altamente eficientes com perdas internas mínimas, e podem também serem proporcionados ao fluido de operação para intensificar a eficiência

[0075] A Figura 3 ilustra uma implementação que intensifica a eficiência de instalações de energia de OTEC anteriores, e supera muitos dos desafios técnicos associados com as mesmas. Esta implementação compreende um mastro para a embarcação ou plataforma, com trocadores de calor e tubos de água quente e fria associados integrados ao mastro.

[0076] O mastro da OTEC 310 aloja um sistema de troca de calor de multiestágio integral para uso com uma instalação de geração de energia de OTEC. O mastro 310 inclui uma porção submersa 311 abaixo da linha d´água 305. A porção submersa 311 compreende porção de admissão de água quente 340, porção de evaporador 344, porção de descarga de água quente 346, porção de condensador 348, porção de admissão de água fria 350, tubulação de água fria 217, porção de descarga de água fria 352, porção de equipamentos de convés 354. O mastro 310 também inclui um alojamento de convés 360 que sobrepõe a porção submersa.

[0077] Em operação, a água do mar quente de entre 23,89 °C e 29,44 °C (75°F e 85°F) é retirada através da porção de admissão de água quente 340, e escoa para baixo do mastro através de condutos de água quente estruturalmente integrais não mostrados. Devido aos requisitos de fluxo de água de alto volume dos motores térmicos de OTEC, os condutos de água quente direcionam fluxo para a porção de evaporador 344 de entre 31,55 m3/seg e 378,54 m3/seg (500.000 gpm e 6.000.000 gpm). Tais condutos de água quente têm um diâmetro de entre 1,83 metros e 10,7 metros (6 pés e 35 pés), ou mais. Devido a este tamanho, os condutos de água quente são membros estruturais verticais de mastro 310. Os condutos de água quente podem ser tubos de grande diâmetro de resistência suficiente para verticalmente suportar o mastro 310. Alternativamente, os condutos de água quente podem ser passagens integrais para a construção do mastro 310.

[0078] A água quente, em seguida, escoa através da porção de evaporador 344 que aloja um ou mais trocadores de calor de multiestágio empilhados para aquecimento de um fluido de operação a um vapor. A água do mar quente é, em seguida, descarregada do mastro 310, via descarga de água quente 346. A descarga de água quente pode estar localizada ou direcionada, via uma tubulação de descarga de água quente, a uma profundidade em, ou próxima a uma camada térmica oceânica que é aproximadamente a mesma temperatura conforme a temperatura de descarga de água quente para minimizar os impactos ambientais. Uma descarga de água quente pode ser direcionada a uma profundidade suficiente para reduzir a probabilidade de recirculação térmica com, ou a admissão de água quente, ou a admissão de água fria.

[0079] A água do mar fria é retirada de uma profundidade de entre 762 e 1280,16 metros (2500 e 4200 pés), ou mais, a uma temperatura de aproximadamente 4,44 °C (40°F), via tubulação de água fria 217. A água do mar fria entra no mastro 310, via porção de admissão de água fria 350. Devido as requisições de fluxo de água de alto volume de motores térmicos de OTEC, os condutos de água do mar fria direcionam fluxo para a porção de condensador 348 de entre 31,54 m3/seg e 378,54 m3/seg (500.000 gpm e 6.000.000 gpm). Tais condutos de água do mar fria têm um diâmetro de entre 1,83 metros e 10,67 metros (6 pés e 35 pés), ou mais. Devido a este tamanho, os condutos de água do mar fria são membros estruturais verticais do mastro 310. Os condutos de água fria podem ser tubos de grande diâmetro de resistência suficiente para verticalmente suportar o mastro 310. Alternativamente, os condutos de água fria podem ser passagens integrais à construção do mastro 310.

[0080] A água do mar fria, em seguida, escoa para cima para a porção de condensador de multiestágio empilhada 348, onde a água do mar fria resfria um fluido de operação a um líquido. A água do mar fria é, em seguida, descarregada do mastro 310, via descarga de água do mar fria 352. A descarga de água fria pode estar localizada ou direcionada, via uma tubulação de descarga de água do mar fria a profundidade, em ou próxima a uma camada térmica oceânica, que é aproximadamente a mesma temperatura conforme a temperatura de descarga de água do mar fria. A descarga de água fria pode ser direcionada a uma profundidade suficiente para reduzir a probabilidade de recirculação térmica com, ou a admissão de água quente, ou a admissão de água fria.

[0081] As porções de equipamento de convés 354 podem estar posicionadas verticalmente entre a porção de evaporador 344 e a porção de condensador 348. O posicionamento das porções de equipamento de convés 354 abaixo da porção de evaporador 344 permite fluxo de água quente quase de linha reta da admissão, através de evaporadores de multiestágio, e para descarga. O posicionamento das porções de equipamento de convés 354 acima da porção de condensador 348 permite fluxo de água fria quase de linha reta da admissão, através de condensadores de multiestágio, e para descarga. As porções de equipamento de convés 354 incluem turbo-geradores 356. Em operação, o fluido de operação quente aquecido a um vapor da porção de evaporador 344 escoa a um ou mais turbo-geradores 356. O fluido de operação se expande no turbo-gerador 356 acionando, desse modo, uma turbina para a produção de energia elétrica. O fluido de operação, em seguida, escoa para a porção de condensador 348 onde ele é resfriado a um líquido, e bombeado para a porção de evaporador 344.

[0082] O desempenho dos trocadores de calor é afetado pela diferença de temperatura disponível entre os fluidos, bem como o coeficiente de transferência de calor nas superfícies do trocador de calor. O coeficiente de transferência de calor geralmente varia com a velocidade do fluido através das superfícies de transferência de calor. As velocidades de fluido mais altas requerem energia de bombeio mais alta, reduzindo, desse modo, a eficiência líquida da instalação. Um sistema de troca de calor de multiestágio em cascata híbrido facilita as velocidades de fluido inferiores e eficiências de instalação maiores. O desenho de trocador de calor em cascata híbrido empilhado também facilita quedas de pressão inferiores através do trocador de calor. O desenho de instalação vertical facilita a queda de pressão inferior através do sistema completo. Um sistema de troca de calor de multiestágio em cascata híbrido é descrito na Publicação de Patente dos Estados Unidos No. US 2011/0173979 A1, intitulado "Instalação de Conversão de Energia Térmica de Oceano" depositada em 21 de janeiro de 2010, e concorrentemente com o presente pedido, os conteúdos totais da qual são aqui incorporados por referência, e fixados a esta como Apêndice A.

[0083] Conforme descrito acima, as operações da OTEC requerem uma fonte de água fria a uma temperatura constante. As variações da água de resfriamento podem influenciar grandemente a eficiência total da instalação de energia de OTEC. Como tal, a água a aproximadamente 4,44 °C (40°F) é retirada de profundidades de entre 822,96 metros e 1280,16 metros (2700 pés e 4200 pés), ou mais. Uma tubulação de admissão longa é necessária para retirar esta água fria para a superfície para uso pela instalação de energia de OTEC. Tais tubulações de água fria foram um obstáculo para operações de OTEC comercialmente viáveis devido ao custo na construção de uma tubulação de desempenho e durabilidade adequados.

[0084] A tubulação de água fria ("CWP") é usada para retirar água a partir do reservatório de água fria a uma profundidade de oceano de entre 822,96 metros e 1280,16 metros (2700 pés e 4200 pés), ou mais. A água fria é usada para resfriar e condensar a um líquido o fluido de operação vaporoso que emerge a partir da turbina de instalação de energia. A tubulação de água fria e sua conexão à embarcação ou plataforma são configuradas para suportar as cargas estáticas e dinâmicas impostas pelo peso da tubulação, os movimentos relativos da tubulação e plataforma quando submetidos a onda e cargas atuais de até 100 severidade de tempestade no ano, e a carga de colapso induzida pela sucção da bomba de água. A tubulação de água fria é dimensionada para manipular o fluxo de água requerido com baixa perda do arrasto, e é produzida de um material que é durável e resistente à corrosão na água do mar.

[0085] O comprimento da tubulação 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 da tubulação de água fria pode ser entre 609,6 metros e 1219,2 metros (2000 pés e 4000 pés), ou mais. Nos aspectos dos presentes sistemas e métodos descritos, a tubulação de água fria pode ser aproximadamente 914,4 metros (3000 pés) de comprimento.

[0086] O diâmetro da tubulação de água fria é determinado pelo tamanho da instalação de energia e requisições de fluxo de água. A taxa de fluxo de água através da tubulação é determinada pela saída de energia desejada, e eficiência de instalação de energia de OTEC. A tubulação de água fria pode conduzir água fria para o conduto de água fria da embarcação ou plataforma a uma taxa de entre 31,54 m3/seg e 220,82 m3/seg (500.000 gpm e 3.500.000 gpm), ou mais. Os diâmetros da tubulação de água fria podem ser entre 1,83 metros e 10,67 metros (6 pés e 35 pés), ou mais. Nos aspectos da presente descrição, o diâmetro da tubulação de água fria é aproximadamente 9,45 metros (31 pés) de diâmetro.

[0087] Os desenhos específicos de tubulação de água fria anteriores para operações de OTEC têm incluído uma construção seccional. As seções cilíndricas de tubulação de entre 3,05 e 24,38 metros (10 e 80 pés) de comprimento foram aparafusadas ou unidas juntas em série até que um comprimento suficiente fosse alcançado. Usando-se seções de tubulação cilíndricas múltiplas, a tubulação de água fria pode ser montada perto da facilidade de instalação, e a tubulação completamente construída pode ser posta em pé e instalada. Esta abordagem tem problemas significantes, incluindo estresse e fadiga nos pontos de conexão entre as seções de tubulação. Além disso, o hardware de conexão adicionado ao peso total da tubulação, complica adicionalmente as considerações de estresse e fadiga nas conexões de seção de tubulação e a conexão entre a tubulação de água fria completamente amontada e a plataforma ou embarcação de OTEC.

[0088] Referindo-se à Figura 4, uma continuous tubulação aduelada compensada de água fria, é mostrada. A tubulação de água fria 217 está livre das juntas seccionais presentes em desenhos anteriores de tubulação de água fria, ao invés de utilizar uma construção de aduela de compensação. Uma tubulação de água fria 217 inclui uma porção terminal de topo 452 para conexão à porção submersa da plataforma flutuante de OTEC 411. A porção terminal de topo 452 oposta é a porção de fundo 454, que pode incluir um sistema de lastro, um sistema de ancoramento, e/ou uma peneira de entrada.

[0089] A tubulação de água fria 217 compreende uma pluralidade de aduelas de compensação montadas para formar um cilindro. Em algumas concretizações, a pluralidade de aduelas de compensação incluem primeiras aduelas alternantes múltiplas 465 e segundas aduelas múltiplas 467. Cada primeira aduela inclui uma borda de topo 471 e uma borda de fundo 472. Cada segunda aduela inclui uma borda de topo 473 e uma borda de fundo 474. Em algumas concretizações, a segunda aduela 467 é verticalmente afastada de uma primeira porção de aduela adjacente 465, tal que a borda de topo 473 (da segunda porção de aduela 467) é entre 3% e 97% verticalmente deslocada a partir da borda de topo 471 (da primeira porção de aduela 465). O afastamento entre aduelas adjacentes pode ser aproximadamente, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% ou mais.

[0090] As aduelas individuais da tubulação de água fria 217 podem ser produzidas de cloreto de polivinil (PVC), cloreto de polivinil clorinatado (CPVC), plástico reforçado com fibra (FRP), argamassa de polímero reforçada (RPMP), polipropileno (PP), polietileno (PE), polietileno de alta densidade reticulado (PEX), polibutileno (PB), acrilonitrila butadieno estireno (ABS); poliuretano, poliéster, poliéter reforçado com fibra, éster de vinil, éster de vinil reforçado, concreto, cerâmica, ou um composto de um ou mais destes. As aduelas individuais podem ser moldadas, extrudadas, ou usinadas usando técnicas de produção padrões. Em algumas concretizações, as aduelas individuais são usinadas ao molde e forma desejadas, e compreendem uma fibra ou éster de vinil reforçada com nylon. Os ésteres de vinil são disponíveis de Ashland Chemical of Covington, Kentucky.

[0091] Em algumas concretizações, as aduelas são ligadas a aduelas adjacentes usando um adesivo adequado. Por exemplo, as aduelas compreendendo um éster de vinil reforçado são ligadas a aduelas adjacentes usando uma resina de éster de vinil.

[0092] O desenho aduelado responde por cargas de carregamento e de manuseio adversas tradicionalmente experimentadas pela construção de tubulação segmentada. Por exemplo, o reboque e elevação de tubulações de água fria segmentadas tradicionalmente construídas impõem cargas nocivas na tubulação.

[0093] A construção aduelada permite produção fora da empresa de aduelas múltiplas de 12,19 a 15,24 metros (40 a 50 pés) de comprimento. Cada aduela é aproximadamente de 132,08 centímetros (52 polegadas) de largura e 2,54 a 15,24 centímetros (1 a 6 polegadas) de espessura. As aduelas podem ser carregadas em pilhas ou recipientes para a plataforma em alto mar, e a tubulação de água fria pode, em seguida, ser construída na plataforma a partir das aduelas múltiplas. Isto elimina a necessidade de uma facilidade separada montar seções de tubulação.

[0094] Os detalhes adicionais da construção e desempenho da tubulação de água fria são descritos na Publicação de Patente dos Estados Unidos No. US 2011/0173978 A1, intitulada "Tubulação de Água Fria de Instalação de Energia de Conversão de Energia Térmica de Oceano", depositada em 21 de janeiro de 2010, os conteúdos totais da qual são aqui incorporados por referência, e fixados a esta como Apêndice B.

[0095] A conexão entre a tubulação de água fria 217 e a porção submersa do mastro 311 apresenta desafios de construção, de manutenção, e operacional. Por exemplo, a tubulação de água fria é de 609,6 metros a 1219,2 metros (2000 pés a 4000 pés) de coluna vertical suspensa no ambiente dinâmico do oceano. A plataforma ou embarcação a qual a tubulação de água fria se conecta é também flutuante no ambiente dinâmico do oceano. Além disso, a tubulação é idealmente conectada abaixo da linha da água, e, em algumas concretizações, bem abaixo da linha de água e próxima ao fundo da embarcação. A manobra da tubulação completamente montada na posição correta, e seguramento da tubulação à embarcação ou plataforma, é uma tarefa difícil.

[0096] A conexão de tubulação de água fria suporta o peso estático da tubulação suspensa a partir da plataforma, e responde pelas forças dinâmicas entre a plataforma e a tubulação suspensa devido a ação da onda, vibração da tubulação, e movimento da tubulação.

[0097] Várias conexões de tubulação de água fria de OTEC, incluindo suspensão por cardans, esfera, e soquete, e conexões universais, são reveladas na Seção 4.5 de "Renewable Power from the Ocean, a Guide to OTEC" William Avery and Chih Wu, Oxford University Press, 1994, aqui incorporado por referência. Somente a conexão de suspensão por cardans foi operacionalmente testada, e inclui uma suspensão por cardans de dois eixos permitindo 30° de rotação. Conforme descrito em Avery and Wu, no plano da suspensão em cardans, uma carcaça esférica forma o topo da tubulação. Uma proteção cilíndrica com um anel plano de nylon e Teflon proporciona uma vedação de deslizamento entre a água fria na tubulação e a estrutura de plataforma circundante. A conexão de tubulação com suspensão em cardas é ilustrada na Figura 5.

[0098] As conexões de tubulação de água fria anteriores foram designadas para formas de casco tradicionais e plataformas que exibem maior deslocamento vertical devido a agitação e ação da onda do que as plataformas de mastro. Uma das vantagens significantes de usar a boia de mastro como a plataforma é que em assim se fazendo, resulta em rotações relativamente pequenas entre o próprio mastro e a tubulação de água fria mesmo nas condições de tempestade de 100 anos mais severas. Em adição, as forças vertical e lateral entre o mastro e a tubulação de água fria são tais que a força ascendente entre a esfera esférica e sua sede mantém as superfícies de suporte em contato em todos os momentos. Em algumas concretizações, a força ascendente entre a tubulação de água fria e a superfície de suporte de conexão é entre 0,4 g e 1,0 g. Devido a este suporte, que também age como vedação de água, não entrar em contato com sua sede esférica de apoio, ele é reduzido ou nenhuma necessidade de instalar um mecanismo para manter a tubulação de água fria no lugar verticalmente. Isto ajuda a simplificar o desenho de suporte esférico, e também minimiza as perdas de pressão que, de outro modo, seriam causadas por quaisquer estruturas de restrição de tubulação de água fria adicionais, ou hardware. As forças laterais transferidas através do suporte esférico são também baixas o bastante que elas podem ser adequadamente acomodadas sem a necessidade de restrições verticais da tubulação de água fria.

[0099] Os aspectos dos presentes sistemas e métodos descritos permitem a inserção vertical da tubulação de água fria ascendentemente através do fundo da plataforma. Isto é acompanhado pela elevação da tubulação de água fria completamente montada na posição de abaixo da plataforma. Isto facilita a construção simultânea da plataforma e tubulação, bem como proporciona instalação e remoção fáceis da tubulação de água fria para manutenção.

[00100] Referindo-se à Figura 3, a tubulação de água fria 217 se conecta à porção submersa 311 da plataforma de mastro 310 na conexão de tubulação de água fria 375. A tubulação de água fria se conecta usando um suporte dinâmico com a porção de fundo do mastro de OTEC da Figura 3.

[00101] Em algumas concretizações, uma conexão de tubulação de água fria é proporcionada compreendendo um colar de tubulação assentado, via uma superfície esférica a um detentor móvel. O detentor móvel é acoplado à base da plataforma de mastro. A incorporação do detentor móvel permite a inserção vertical e remoção da tubulação de água fria no interior de e a partir da tubulação de água fria que recebe compartimento.

[00102] A Figura 6 ilustra um sistema exemplar no qual a conexão de tubulação de água fria 375 inclui compartimento de recebimento de tubulação 776 compreendendo paredes do compartimento 777 e alojamentos de detentor 778. O compartimento de recebimento 776 compreende adicionalmente diâmetro de recebimento 780, que é definido pelo comprimento do diâmetro entre paredes do compartimento 777. Em algumas concretizações, o diâmetro de recebimento é maior do que o diâmetro do colar externo 781 da tubulação de água fria 217.

[00103] A conexão de tubulação de água fria 375 e a porção inferior do mastro 311 podem incluir reforços e suportes estruturais para suportar o peso e forças dinâmicas impostos em e transferidos ao mastro 311 pela tubulação de água fria 217 uma vez suspensa.

[00104] Referindo-se à Figura 7, a conexão de tubulação de água fria 375 inclui alojamento detentor 778 e detentor móvel 840, que é mecanicamente acoplado ao alojamento detentor 778 para permitir movimento do detentor 840 de uma primeira posição para uma segunda posição. Em uma primeira posição, o detentor móvel 840 é alojado dentro do alojamento de detentor 778 tal que o detentor 840 não se projeta internamente para o centro do compartimento de recebimento 776, e permanece do lado de fora do diâmetro de recebimento 780. Na primeira posição, a porção terminal de topo 385 da tubulação de água fria 217 pode ser inserida no compartimento de recebimento de tubulação 776 sem interferência do detentor móvel 840. Em algumas concretizações, o detentor móvel 840 pode ser alojado em uma primeira posição, tal que nenhum aspecto do detentor móvel 840 se projeta internamente para o centro do compartimento de recebimento 776 que ultrapassa o diâmetro do colar externo 781. Em algumas concretizações, o detentor móvel 840 em uma primeira posição não interfere com o movimento vertical da tubulação de água fria 217 através do compartimento de recebimento 776.

[00105] Em uma segunda posição, o detentor móvel 840 se prolonga além do alojamento de detentor 778 e se projeta internamente em direção ao centro do compartimento de recebimento 776. Na segunda posição, o detentor móvel 840 se prolonga internamente ultrapassando o diâmetro do colar externo 781. O detentor móvel 840 pode ser ajustado ou movido de uma primeira posição para uma segunda posição usando atuadores hidráulicos, atuadores pneumáticos, atuadores mecânicos, atuadores elétricos, atuadores eletromecânicos, ou uma combinação dos acima.

[00106] O detentor móvel 840 inclui uma superfície de suporte esférica ou arqueada parcial 842. A superfície de suporte arqueada 842 é configurada para proporcionar um suporte dinâmico ao colar de suporte da tubulação de água fria 848 quando o detentor móvel 840 está em uma segunda posição.

[00107] O colar de suporte da tubulação de água fria 842 inclui superfície de suporte do colar 849. A superfície de suporte arqueada 842 e superfície de suporte do colar 849 podem ser cooperativamente assentadas para proporcionar um suporte dinâmico para suportar o peso suspenso da tubulação de água fria 217. Adicionalmente, a superfície de suporte arqueada 842 e superfície de suporte do colar 849 são cooperativamente assentadas para responderem pelo movimento relativo entre a tubulação de água fria 217 e a plataforma 310 sem desassentar a tubulação de água fria 217. A superfície de suporte arqueada 842 e superfície de suporte do colar 849 são cooperativamente assentadas para proporcionar uma vedação de modo que a água relativamente quente não possa entrar no compartimento de recebimento de tubulação 776 e, finalmente, na admissão de água fria 350, uma vez que a tubulação de água fria 217 esteja conectada à plataforma 310, via conexão de tubulação de água fria 375. Uma vez que a tubulação de água fria 217 é suspensa, a água fria é retirada através da tubulação de água fria, via uma ou mais bombas de água fria, e escoa, via uma ou mais passagens ou condutos de água fria para a porção de condensador de uma instalação de energia de OTEC de multiestágio.

[00108] A superfície de suporte arqueada 842 e a superfície de suporte do colar 849 podem ser tratadas com um revestimento, tal como um revestimento de Teflon, para prevenir interação galvânica entre as duas superfícies.

[00109] Será apreciado que qualquer combinação de uma superfície de suporte dinâmico e um detentor móvel, ou pinhão, para conectar a tubulação de água fria à plataforma flutuante, são contempladas nas reivindicações e na descrição aqui. Por exemplo, a superfície de suporte arqueada pode estar posicionada acima do detentor móvel, a superfície de suporte arqueada pode estar posicionada ao lado do detentor móvel, ou ainda abaixo do detentor móvel. O detentor móvel pode ser integral à porção de fundo da plataforma flutuante, conforme descrito acima. O detentor móvel pode ser integral à tubulação de água fria.

[00110] A Figura 8 ilustra um método exemplar de fabricação e montagem de uma tubulação de água fria. O método inclui fabricar os componentes da tubulação de água fria e equipamento de instalação e preparação dos componentes para montagem em uma área de preparação de um local de montagem (por exemplo, em uma barcaça flutuante). Uma vez que os componentes da tubulação de água fria sejam corretamente preparados na barcaça flutuante, a tubulação de água fria pode ser montada usando equipamento na barcaça flutuante e/ou na plataforma flutuante.

Exemplo 1: Montagem da Tubulação de Água Fria Componente e Fabricação do Equipamento de Montagem

[00111] Antes da montagem da tubulação de água fria e conexão à plataforma de mastro, vários componentes são adquiridos e/ou manufaturados.

[00112] Uma embarcação flutuante, tal como, por exemplo, uma barcaça (por exemplo, uma barcaça de tanque) 900 é adquirida para servir como uma plataforma de montagem para a tubulação de água fria 217. Conforme mostrado na Figura 9, uma barcaça 900 incluindo um compartimento central aberto (moon pool) 902 é tipicamente usado de modo que os materiais possam ser carregados na água abaixo da barcaça a partir de um guindaste, ou abaixando a montagem centralmente localizada na barcaça, proporcionando proteção dos elementos e minimizando o movimento relativo entre a barcaça e a tubulação de água fria sendo abaixada. Em alguns casos, uma barcaça de tanque é retroassentada para incluir um moon pool 902. Pela utilização de um moon pool 902, a barcaça 900 é melhor equilibrada durante a montagem da tubulação de água fria do que uma barcaça que carregaria equipamento na água sobre o lado da barcaça. A barcaça 900 também suporta outro equipamento de montagem ou facilidades em seu convés, tais como, por exemplo, áreas de armazenagem 904, estações de geração de energia 906, escritórios 908, um helo convés 910, e um suporte de assentamento de aduela 912 para manter as aduelas da tubulação antes da montagem. A barcaça 900 pode ser uma embarcação flutuante simples com um moon pool 902, conforme mostrado, em duas ou mais embarcações estruturalmente unidas com uma folga entre elas para abaixamento da tubulação de água fria 217. Por exemplo, a barcaça Série Crowley 455 foi usada para desenvolvimento do projeto, e é cerca de 121,92 metros (400 pés) de comprimento, cerca de 32,4 metros (105 pés) de largura, cerca de 7,62 metros (25 pés) de profundidade, tem um deslocamento leve de cerca de 3.450 toneladas de comprimento, e cerca de 100 toneladas de comprimento de deslocamento adicional por polegada de imersão.

[00113] A barcaça selecionada para o processo de montagem pode ser diferente em tamanho, dependendo da disponibilidade, custo, condições ambientais esperadas, e movimentos permitidos máximos durante a montagem. Dependendo do tipo de barcaça usado, a resistência longitudinal deve ser determinada e lastragem pode ser requerida de modo a permanecer dentro de limites de resistência longitudinal e transversal permissíveis necessários para suportar o equipamento de montagem.

[00114] A barcaça 900 inclui um pórtico de montagem de tubulação de água fria 914, conforme mostrado nas Figuras 9 – 11B, que é construído no convés da barcaça 900 ao redor do moon pool 902 para suportar vários equipamentos usados para montar a tubulação de água fria 217. O pórtico de montagem 914 exemplar inclui ou suporta um guindaste de barcaça 916, pinos de alinhamento de aduela 918 ao longo de uma superfície superior do pórtico de montagem 914, um mandril de montagem de aduela 920, dois ou mais convés de operação 922, um ou mais aplicadores de reforço de tubulação de água fria 924, e cabos de abaixamento 926A e guinchos associados 926B, e um cabo de liberação 928A e guincho associado 928B. Para impedir que os vários cabos se liguem ou fiquem emaranhados, os guinchos 926B, 928B são tipicamente montados no convés da barcaça, e os cabos 926A, 928A são dispostos ao longo do pórtico de montagem 914 usando polias 930

[00115] Detalhes adicionais do processo de montagem são mostrados nas Figuras 12A-12D e 13. Durante o processo de montagem, a barcaça 900 serve como uma área de operação para os vários componentes usados para a tubulação de água fria 217. Conforme já discutido, os componentes da tubulação de água fria incluem, por exemplo, cintas e aletas de cinta, uma boca de sino 932, um peso moita 934, e aduelas de tubulação múltiplas 936. Os componentes são embalados (por exemplo, em caixas ou recipientes de carregamento), e carregados a um local de operação (por exemplo, na barcaça).

[00116] As aduelas da tubulação 936 são tipicamente de 10,67 a 14,63 metros (35 a 48 pés) de comprimento de modo que elas podem assentar dentro de um recipiente de carregamento padrão ISO de 40 pés, ou de um recipiente estirado ISO de 16,46 metros (54 pés). Cada aduela 936 é construída de uma película composta, tal como, por exemplo, um polímero reforçado com fibra de vidro (FRP), e tem um interior preenchido com espuma. As aduelas 936 são projetadas para serem unidas ao longo de cada uma de suas bordas longitudinais. As bordas longitudinais têm uma interface de intertravamento, tal como, por exemplo, uma conexão de junta de lingueta e de estilo de ranhura de modo que elas podem ser unidas por deslizamento de uma aduela longitudinalmente ao longo de uma aduela adjacente. As bordas longitudinais de cada aduela 936 podem incluir canais através dos quais adesivo de resina é aplicado (por exemplo, injetado) para ligar todas as bordas adjacentes em um modo permanente. As bordas terminais de cada aduela 936 são também projetadas para se unirem entre si. Para unir as extremidades das aduelas, uma extremidade de cada aduela pode ter uma característica de aba, e a outra extremidade pode ter uma fenda para receber a aba. Em algumas concretizações, ambas extremidades incluem fendas e insertos (por exemplo, juntas) que são inseridos em duas fendas adjacentes, similares a uma "junta estilo bolacha". As aletas de cinta são tipicamente seguras (por exemplo, aderidas) à superfície externa das aduelas 936 durante a manufatura da aduela.

[00117] As aduelas de tubulação preparadas 936 são embaladas e organizadas em recipientes de carregamento na ordem sequencial de modo que, durante a operação e montagem da tubulação de água fria, elas podem ser removidas na ordem que elas são para serem instaladas. A ordem de embalagem e, desse modo, a ordem de montagem, pode ser importante quando as aduelas 936 são pretendidas para formarem um padrão específico (por exemplo, para formar uma espiral) ao redor da tubulação de água fria 217 ou, alternativamente, quando aduelas de comprimento diferentes 936 são instaladas. A partir dos recipientes de carregamento, as aduelas 936 são individualmente embaladas em gabaritos de alinhamento da aduela 948, e organizadas no suporte de assentamento da aduela 912. Cada gabarito de alinhamento da aduela 948 é tipicamente uma caixa de peso leve na qual uma única aduela 936, em alguns casos, com uma cinta fixada, é embalada para transporte de um local na costa ao suporte de assentamento da aduela 912 no local de montagem (por exemplo, a barcaça de montagem 900) no mar. A parte superior de cada gabarito de alinhamento 948 inclui um olhal de elevação (afastado para estar acima do centro de gravidade de modo que o gabarito seja vertical quando elevado pelo guindaste), e a parte de fundo de cada gabarito 948 inclui um flange que se une para projetar o posicionamento, e pinos de travamento 918 posicionados ao longo da parte superior do pórtico de montagem 914. O pórtico de montagem 914 inclui múltiplos conjuntos de pinos 918, o número de pinos 918 correspondendo ao número de aduelas de tubulação 936 posicionadas ao redor da circunferência da tubulação de água fria 217. Durante instalação, os pinos 918 travam a base de cada gabarito de alinhamento 948 no lugar, para proporcionar posicionamento correto. Enquanto que as aduelas de tubulação 936 tipicamente permanecem em seus gabaritos de alinhamento até instalação, outros componentes (por exemplo, o peso moita 934 e a boca de sino 932) podem ser removidos de suas respectivas cintas, e assentam ao longo de uma área de assentamento da barcaça 900 a ser preparada para montagem.

[00118] Com o peso moita 934 e boca de sino 932 não-cintados e posicionados ao longo de uma área de assentamento, eles podem ser conectados usando cabos múltiplos para formar uma montagem de boca de sino e peso moita 938. Os cabos são dimensionados de modo que o peso moita 934 e boca de sino 932 estão cerca de 3,66 a 10,97 metros (12 a 36 pés) afastados entre si quando suspensos verticalmente. Atenção e cuidado devem ser tomados durante montagem para aumentar a probabilidade que os cabos não sejam cruzados ou emaranhados quando sendo assentados e conectados de modo que o peso moita 934 oscilará corretamente a partir da boca de sino 932 quando elevado.

Operação da Plataforma

[00119] Com os componentes da tubulação de água fria a bordo da barcaça 900 e equipamento de montagem (por exemplo, porções do pórtico de montagem 914) instaladas na barcaça 900, a barcaça 900 pode ser rebocada a uma plataforma 210 para começar a montagem. Uma vez no lugar perto da plataforma 210, a operação pode começar, e várias peças de equipamento são testadas e/ou preparadas para montagem. Por exemplo, o abaixamento dos guinchos do cabo 926B e liberação do guincho de cabo 928B na barcaça 900 suportam testes de operação para verificar que os cabos 926A, 928B têm comprimento de curso suficiente para suportar o comprimento da tubulação de água fria 217 durante montagem, são não-danificados, e são, em todos os aspectos, adequados para uma instalação segura. Os testes de operação são também conduzidos por um ou mais guindaste de barcaças 916. Os testes de operação confirmam que os guindastes 916 operarão adequadamente durante processos subsequentes.

[00120] A montagem começa uma vez que todo o teste é realizado. Primeiro, uma montagem de elevação e montagem de treliça de alinhamento inflável é inserida na boca de sino 932 de modo que a montagem de boca de sino e peso moita 938 pode ser elevada. Conforme mostrado na Figura 12A, um gancho de um guindaste de barcaça 916 é abaixado através do centro da montagem de treliça de alinhamento inflável e fixado ao centro de um olhal de almofada de elevação dos dispositivos de conexão de liberação rápida da boca de sino (ou "aranhas") 940. A aranha 940 se estende para fora e agarra a parede interna da tubulação quando o cabo de liberação de aranha 928A está em tensão. O cabo de liberação de aranha é também fixado neste momento, de modo que ele se encaminha para baixo do centro da tubulação. O cabo de liberação de aranha é o último cabo a partir da barcaça a ser desconectado. Ele é realmente afrouxado somente após os cabos de retração a partir do mastro serem fixados às saliências de elevação na parte superior da CWP. O cabo de liberação de aranha 928A serve como uma fixação redundante da CWP à barcaça, para impedir perda da CWP, e também ajuda a manter a CWP verticalmente orientada durante montagem e abaixamento. Os cabos de abaixamento 926A do pórtico de montagem 914 são também abaixados através do moon pool 902 da barcaça 900, empurrados para o lado da barcaça 900, e elevados sobre o lado da barcaça 900. Uma vez removidos a partir da água, os cabos de abaixamento 926A são conectados à montagem de treliça de alinhamento inflável de modo que a montagem de boca de sino e peso moita 938 pode ser suportada por ambos o guindaste de barcaça 916 e os cabos de abaixamento 926A. Conforme mostrado na Figura 12B, a montagem de boca de sino e peso moita 938 é, em seguida, cuidadosamente elevada pelo guindaste de barcaça 916, e vagarosamente abaixada na água próxima à barcaça 900. Uma vez na água, o guindaste de barcaça 916 continua a abaixar vagarosamente a montagem de boca de sino e peso moita 938 até suficientemente profunda, de modo que a tensão pode ser assumida pela retirada dos cabos de abaixamento 926A, e a montagem de boca de sino e peso moita 938 assumem uma posição abaixo do pórtico de montagem 914 e do moon pool 902, conforme mostrado na Figura 12C. Após a montagem de boca de sino e peso moita 938 estar em uma posição e suportada pelos cabos de abaixamento 926A, o cabo fixado ao guindaste de barcaça 916 é liberado (por exemplo, usando acionadores ou uma liberação remotamente operada) a partir da montagem de boca de sino e peso moita 938, e retraído de volta sobre o lado da barcaça 900. Conforme mostrado na Figura 12D, com a montagem de boca de sino e peso moita 938 suportada por somente os cabos de abaixamento 926A, a montagem de boca de sino e peso moita 938 é elevada pelo abaixamento dos guinchos de cabo 926B, de modo que a parte superior da boca de sino 932 é cerca de 60,96-121,92 centímetros (24-48 polegadas) acima do convés da barcaça 900 no interior do pórtico de montagem 914. A boca de sino 932 é inspecionada e limpa na preparação para a próxima etapa na montagem da tubulação de água fria.

[00121] Em algumas concretizações, uma porção da tubulação de água fria 217 é instalada na boca de sino 932 quando a boca de sino 932 está no convés da barcaça antes se ser colocada na água. Para instalar a porção da tubulação de água fria 217, uma série de aduelas de tubulação 936 são seguras (por exemplo, usando prendedores e adesivos) na boca de sino 932.

Montagem da Tubulação de Água Fria

[00122] Uma vez que o pórtico de montagem 914 está totalmente montado e seguro ao convés, a tubulação de água fria 217 pode ser montada usando o guindaste de barcaça 916. Usando-se o guindaste de barcaça 916, conforme mostrado na Figura 10, um primeiro gabarito de alinhamento da aduela 948a tendo uma aduela 936, conforme mostrado na Figura 13, recolhido no interior, é elevado a partir do suporte de assentamento 912. O guindaste posiciona a base do gabarito de alinhamento em um dos conjuntos de pinos 918 no pórtico de montagem 914. Uma vez em posição, os pinos 918 são travados, e o primeiro gabarito de alinhamento da aduela 948a é seguro ao pórtico de montagem 914. Com o primeiro gabarito de alinhamento da aduela 948a seguro ao pórtico de montagem 914, o guindaste de barcaça 916 libera o primeiro gabarito de alinhamento da aduela 948a, e é fixado à aduela 936 no mesmo. Uma vez que a aduela 936 é fixada ao guindaste de barcaça 916, o primeiro gabarito de alinhamento da aduela 948a libera a aduela 936, e a aduela 936 é abaixada usando o guindaste de barcaça 916 de modo que ela se move ao longo dos cursores do primeiro gabarito de alinhamento da aduela 948a e para baixo no pórtico de montagem 914. A medida que a aduela 936 sai do primeiro gabarito de alinhamento da aduela 948a, as pessoas no convés de operação 922 do pórtico de montagem 914 posicionam a aduela 936, e a aduela 936 é mantida no lugar contra o mandril 920 por barras amortecedoras articuladas pendentes almofadadas superior e inferior, usando o guindaste de barcaça 916, ou por outros meios, tais como mecanismos locais em cada barra amortecedora.

[00123] Com a primeira aduela 936 segura no lugar, o primeiro gabarito de alinhamento da aduela 948a é retornado ao suporte de assentamento da aduela 912, e um segundo gabarito de alinhamento da aduela 948b é elevado e posicionado em um segundo conjunto de pinos 918 adjacentes ao conjunto de pinos no qual o primeiro gabarito de alinhamento da aduela 948a foi posicionado. Com o segundo gabarito de alinhamento da aduela 948b em posição nos pinos 918, o segundo gabarito de alinhamento da aduela 948b é seguro ao pórtico de montagem 914. Uma vez que o segundo gabarito de alinhamento da aduela 948b seja seguro ao pórtico de montagem 914, a segunda aduela 936 é abaixada no pórtico de montagem 914. As pessoas no convés de operação 922 posicionam a segunda aduela 936 adjacente à primeira aduela, e a segunda aduela é mantida no lugar contra a primeira aduela, e contra o mandril 920 por meio de barras amortecedoras articuladas suspensas almofadadas superior e inferior usando o guindaste de barcaça 916.

[00124] Os gabaritos de alinhamento da aduela 948 adicionais subsequentes são elevados e seguros ao pórtico de montagem 914 usando pinos 918, de modo que as aduelas 936 podem ser instaladas na mesma maneira como as primeira e segunda aduelas. Em cada caso, o gabarito de alinhamento da aduela 948 que foi esvaziado de sua aduela é retornado ao suporte de assentamento da aduela 912. As aduelas 936 que formam o primeiro segmento de anel da tubulação de água fria 217 são tipicamente de dois tamanhos diferentes (por exemplo, aduelas de comprimento total que são de 10,67 a 12,19 metros (35 a 40 pés) de comprimento e aduelas encurtadas que são de 6,096, 6,71, 7,32, 7,62, 7,92, 9,14 ou 10,36 metros (20, 22, 24, 25, 26, 30 ou 34 pés de comprimento)). As aduelas de comprimento diferentes 936 são montadas em uma sequência alternante para criar um anel escalonado de aduelas 936. Isto resulta nas extremidades de fundo destas aduelas formando embutimento contra a parte superior da boca de sino 932, e as extremidades de topo a serem escalonadas.

[00125] Quando todas das aduelas 936 requeridas para completar uma porção de anel da tubulação de água fria (por exemplo, 18 aduelas para uma tubulação de água fria de diâmetro de 6,71 metros (22 pés), ou 25 aduelas para uma tubulação de água fria de diâmetro de 9,45 metros (31 pés)) estão no lugar e formam um primeiro segmento de aduela, braçadeiras circunferenciais são presas ao redor da tubulação de água fria e levemente tensionadas. Para vedar e ligar as extremidades das aduelas 936 do segmento de aduela montado, espuma (por exemplo, espuma sintática) e resina são injetadas nas admissões na parte superior das aduelas 936, e escoam para baixo de canais no lado inferior e ao longo das bordas longitudinais até que o excesso de resina escoe a partir de drenos de pequeno diâmetro na base das aduelas 936. Uma vez que a resina começa a escoar a partir dos drenos, a injeção é cessada, e os drenos da aduela são tampados. Com a resina injetada, as braçadeiras são apertadas, o excesso de resina pode ser removido, e a resina remanescente é permitida curar por um período de tempo, dependendo do tipo de resina usado. Por exemplo, as resinas podem ser usadas que são curadas por aplicação de raios UV e/ou raios de micro-ondas. Tais resinas podem tipicamente serem curadas em cerca de 90 a 210 segundos. Em outra concretização, uma resina de ligação de adesivo é aplicada no processo de fabricação; um lado ligado à borda longitudinal da aduela e a borda ainda a ser assentada tendo uma fita de papel retirável sobre ele. Imediatamente antes do assentamento da junta, o papel é retirado, e a resina de adesivo é ativada.

[00126] Uma vez que a resina é curada, as braçadeiras são removidas, e a tubulação de água fria 217 é abaixada de modo que as extremidades das aduelas 936 (por exemplo, onde as aduelas 936 encontram a boca de sino 932) estão em alinhamento vertical com os aplicadores de reforço 924 na porção inferior do pórtico de montagem 214. Os aplicadores de reforço 924 são configurados para girarem ao redor da tubulação de água fria 217, e envolverem um material de ligação, tal como um tecido composto (por exemplo, tecidos de nylon infundidos com resina ou tecidos pré-impregnados), articulações (por exemplo, a junta entre a boca de sino e o primeiro segmento de aduela ou, alternativamente, juntas entre aduelas), para acrescentar suporte e resistência adicionais, e vedar, adicionalmente, as juntas de topo nas extremidades das aduelas. Os tecidos são envolvidos ao redor do primeiro segmento de aduela para sobrepor as extremidades de fundo das aduelas 936 por uma distância que permite ligação e suporte estrutural adequados. Tipicamente, o material sobrepõe as extremidades de fundo das aduelas 936 por pelo menos 15,24 centímetros (6 polegadas) até cerca de 60,96 centímetros (dois pés).

[00127] A junta ligada envolvida entre a boca de sino 932 e o primeiro segmento de aduela é permitida curar no ar por uma quantidade adequada de tempo (por exemplo, 1,5 a 8 minutos) para aumentar a probabilidade de ligação correta antes de ser abaixada e submersa na água. Tipicamente, a boca de sino 932 e o primeiro segmento de aduela são pré-montados como uma submontagem que pode ser transportada para o local de montagem de tubulação de água fria.

[00128] Uma vez que a junta ligada seja suficientemente curada, a montagem de boca de sino e peso moita 938 e montagem da tubulação de água fria 217 parcial ligada, são abaixadas na água até que a extremidade superior nominal da tubulação de água fria 217 (por exemplo, a altura média das extremidades superiores das aduelas) é alinhada com o convés de operação 922 do pórtico de montagem 914 em uma posição para receber aduelas adicionais 936.

[00129] As aduelas adicionais 936 são montadas para formar segmentos subsequentes de tubulação de água fria. O processo de montagem de segmentos de aduela adicionais no segmento terminal de aduela atual é geralmente o mesmo processo discutido acima com respeito a montagem de um segmento de aduela na boca de sino. Devido a parte superior do segmento de aduela atual ser canelada com aduelas pretendidas alternantes, as aduelas usadas podem todas serem de mesmo comprimento em contraste à montagem do segmento de aduela inicial em que aduelas de comprimentos diferentes são usadas para criar a ameia inicial. As aduelas 936 são continuamente montadas na tubulação de água fria 217, e a tubulação de água fria 217 é incrementadamente abaixada e envolvida com material de ligação ao redor das extremidades das aduelas 936, de acordo com o processo discutido acima, até que a tubulação de água fria 217 é montada para estar a um comprimento final desejado. Quando o comprimento final da tubulação é alcançado, uma seção de topo (por exemplo, uma seção de topo pré-fabricada) é fixada em uma maneira similar à fixação da boca de sino.

[00130] Na concretização ilustrada, a seção de topo é uma conexão de tubulação de água fria 942 que inclui uma gaiola de metal circular encapsulada na fibra, e composto de resina para formar um cilindro afilado. O metal encapsulado no interior da fibra e seção de tubulação de composto de resina servem como uma estrutura de suporte para os pinhões, e como reforço estrutural para a tubulação de água fria retraída e capturada em uma cavidade com recessos no fundo do mastro da plataforma. A seção superior afilada da tubulação de água fria, conhecida como a conexão de tubulação de água fria porque ela insere uma distância de cerca de 1,22 a 3,66 metros (4 a 12 pés) em um receptáculo afilado no fundo do mastro da plataforma, pode ser préfabricada como uma montagem de peça única em seguida cortada em dois ou três segmentos, com cada segmento tendo um ou mais reforçadores de metal horizontais e verticais encapsulados por resina e fibra. Tipicamente, a montagem é pré-fabricada na costa como uma submontagem acabada, de modo que ela pode ser usinada para assentar vedantemente no recesso de aço do receptáculo fêmea na base do mastro da plataforma. Para reduzir a probabilidade de desalinhamento ou de um ajuste, de outro modo, pobre, entre a conexão de tubulação de água fria e o receptáculo, as dimensões finais do receptáculo afilado são tipicamente medidas, registradas, e enviadas para a facilidade de fabricação de tubulação de água fria, de modo que a conexão de tubulação de água fria composta pode ser produzida para se equiparar e assentar comodamente no receptáculo de aço. A conexão de tubulação de água fria é segmentada de modo que ela pode ser instalada ao redor dos cabos de abaixamento que se prolongam para baixo do centro da tubulação de água fria. As duas juntas (isto é, quando a conexão de tubulação de água fria é dividida em dois segmentos), ou três juntas (isto é, quando a tubulação de água fria é dividida em três segmentos) tipicamente tem as bordas cortadas construídas apoiadas (por exemplo, por aplicação de material adicional) na loja de fabricação antes para carregamento para restaurar o material removido durante o processo de corte. Durante esta restauração, uma junta (por exemplo, uma junta de sobreposição similar a uma junta de lingueta ou de ranhura) pode ser produzida para resistência e vedação. Alternativamente, fendas em forma de bolachas podem ser formadas ao longo dos lados dos segmentos em que metal ou bolachas compostas podem ser inseridos durante a montagem final.

[00131] Para acrescentar resistência à tubulação de água fria 217, as extremidades das aduelas 936 podem ser presas (por exemplo, aparafusadas) juntas. Por exemplo, as placas podem ser usadas para aparafusar uma aduela à outra. Em algumas concretizações, as placas são usadas para intercalar uma junta terminal que une duas aduelas de tubulação 936 com uma placa na superfície externa da tubulação de água fria 217 aparafusada à uma placa na superfície interna da tubulação de água fria 217. Em algumas concretizações, as abas usadas para ligar as aduelas (por exemplo, bolachas) são aparafusadas à aduela de união ao invés de usar placas adicionais. Em algumas concretizações, os parafusos são usados ao invés do envolvimento exterior. Em algumas concretizações, os parafusos são usados em combinação com o envolvimento exterior.

[00132] Desde que a tubulação de água fria 217 é suportada de sua extremidade inferior durante montagem, um risco de torção ou colapso existe, especialmente à medida que a tubulação de água fria 217 tornase muito longa. Conforme mostrado na Figura 13, difusores 940 podem estar posicionados ao longo da parede interna da tubulação de água fria 217 para impedir colapso da tubulação de água fria 217. Os difusores 940 são fixados ao cabo de liberação 928A (mostrado nas Figuras 11A e 13), e proporcionam uma força externa ao longo da superfície interna da tubulação de água fria 217. Conforme mostrado na Figura 13, os difusores 940 são espaçados por uma distância (por exemplo, 15,24 metros (50 pés)) ao longo da tubulação de água fria 217 para passar os cabos de abaixamento 926A. Estes difusores não são os mesmos conforme a elevação da boca de sino e peso moita e montagem de treliça de alinhamento inflável 928B. Contudo, ambos ocorrem no cabo de liberação 928A. Os difusores 940 reduzem a probabilidade dos cabos de abaixamento 926A substancialmente se moverem horizontalmente, e aumentar a probabilidade que a força ao longo dos cabos de abaixamento 926A seja mantida em uma direção vertical para evitar torção de coluna longa da tubulação de água fria 217. As porções dos difusores que contatam a parede interna da tubulação de água fria 217 são contornadas para assentarem na parede interna e, tipicamente, incluem almofadas de um material mais macio do que as paredes da tubulação de água fria (por exemplo, borracha natural, neopreno ou borracha butílica), para impedir abrasão, ou outro dano à tubulação de água fria 217.

[00133] Uma vez que a tubulação de água fria 217 alcança um comprimento desejado (por exemplo, 807,72 metros (2650 pés), ou quando a boca de sino é cerca de 914,40 metros (3000 pés) abaixo da superfície do oceano), uma porção de conexão de tubulação de água fria 942 pode ser instalada no topo da tubulação de água fria 217, de modo que a tubulação de água fria 217 pode, subsequentemente, ser fixada ao lado inferior de uma facilidade de OTEC 200. A tubulação de água fria tipicamente será cerca de 807,72 metros (2650 pés) de comprimento. Usando um guindaste de barcaça ou guindastes 916, a porção de conexão de tubulação de água fria 942 é elevada usando um ou mais olhais de almofada posicionados na parte superior da porção de conexão de tubulação de água fria 942. Tipicamente, existem vários guinchos ou guindastes montados na barcaça, incluindo pelo menos dois guindastes de suporte simples para elevação e posicionamento das aduelas 936 na fixação, e pelo menos um guindaste de suporte de elevação pesado para o cabo 928A.

[00134] Conforme mostrado nas Figuras 14A-C, em algumas concretizações, a porção da conexão de tubulação de água fria 942 está na forma de peças múltiplas (por exemplo, duas, três, quatro, cinco, ou mais) 942a, 942 b, 942c…, de modo que as peças podem ser montadas na parte superior da tubulação de água fria 217, enquanto que ela é suportada pelos cabos 926A, 928A que se deslocam para abaixo do lado inferior da tubulação 217. A implementação da porção da conexão de tubulação de água fria 942 em peças múltiplas capacita a instalação das peças 942a, 942 b, 942c… ao longo da borda de topo da tubulação de água fria 217 usando o guindaste de barcaça 916. As peças individuais 942a, 942 b, 942c… da porção da conexão de tubulação de água fria 942 são elevadas usando o guindaste de barcaça 916, e um material de ligação de resina (por exemplo, poliuretano, viniéster, poliéster) é aplicado nas superfícies de união da tubulação de água fria 217, e a porção de conexão 942 e, em seguida, a porção de conexão 942 é colocada em posição na parte superior da tubulação de água fria 217. As peças remanescentes da porção da conexão de tubulação de água fria 942 são elevadas e instaladas na mesma maneira até que a porção da conexão de tubulação de água fria completa 942 é montada na parte superior da tubulação de água fria 217. As peças individuais 942a, 942 b, 942c… da porção de conexão da tubulação de água fria 942 podem ser presas (por exemplo, aparafusadas) juntas, para proporcionar resistência adicional. É considerado que um método de fixação similar a Ikea pode ser usado de modo que uma junta vedante mecanicamente forte pode ser alcançada por torque nos prendedores muito similar ao que é visto em muitas construções de tijolo e pedra de antes da virada do século 20 que tem hastes que operam completamente através da parede exterior para a parede exterior oposta.

[00135] Em algumas concretizações, cada peça 942a, 942 b, 942c… da porção da conexão 942 é segura à tubulação de água fria 217 usando adesivo antes de uma próxima peça ser posta no lugar.
Conforme mostrado na Figura 14B, em algumas concretizações, cada uma das peças 942a, 942b, 942c… são temporariamente seguras (por exemplo, usando fixação), de modo que a porção da conexão de tubulação de água fria completa 942 pode ser totalmente montada (por exemplo, usando prendedores) antes de ser segura à tubulação de água fria 217 usando adesivo. É considerado que um método de fixação similar a Ikea pode ser usado de modo que uma junta vedante mecanicamente forte é alcançada por torque dos prendedores muito similar ao que é visto em muitas construções de tijolo e pedra de antes da virada do século 20 que tem hastes totalmente através da parede exterior para a parede exterior oposta.

[00136] Quando a porção da conexão de tubulação de água fria 942 é montada antes de ser segura à tubulação de água fria 217, as superfícies superior e externa da tubulação de água fria 217, e a superfície interna da porção da conexão de tubulação de água fria montada 942, são revestidas com um material de ligação de resina (por exemplo, uretano, poliuretano, viniléster, poliéster, epoxi) antes do abaixamento da porção da conexão de tubulação de água fria 942 na parte superior da tubulação de água fria 217. Conforme mostrado nas Figuras 14A e 14B, a porção da conexão de tubulação de água fria 942 é abaixada no lugar na parte superior da tubulação de água fria 217, e a parte superior da tubulação de água fria 217 é inserida na parte de fundo da porção da conexão de tubulação de água fria 942.

[00137] Conforme mostrado na Figura 14C, uma vez que as peças da porção da conexão de tubulação de água fria 942 são montadas e ligadas à parte superior da tubulação de água fria 217, a junta é, em seguida, envolvida com tecido de fibra impregnado com resina 944 de modo a reforçar a junta. O tecido de fibra 944 é aplicado para sobrepor a junta e afilar o reforço para formar uma borda afilada em ambas a tubulação de água fria 217 e porção da conexão de tubulação de água fria 942.

[00138] A junta ligada é permitida curar por aproximadamente 24 horas no ar acima da água. Uma vez curada, a montagem de tubulação de água fria total 217 é submersa na água abaixo e abaixada abaixo da parte de fundo da barcaça 900 usando os cabos de abaixamento 926A para fixação subsequente a uma plataforma flutuante 210.

Exemplo 2: Montagem da Tubulação de Água Fria Operação da Plataforma

[00139] Em algumas concretizações, o equipamento posicionado ao longo de uma plataforma flutuante 210 pode ser usado para montar a tubulação de água fria 217. Em tais concretizações, uma vez que os componentes de tubulação de água fria (por exemplo, aduelas de tubulação 936, boca de sino 932, e peso moita 934), e equipamento de montagem (por exemplo, guinchos de abaixamento 926B) estão a bordo da barcaça 900 e prontos para montagem, a barcaça 900 pode ser rebocada para uma plataforma 210 para montagem da tubulação de água fria. Uma vez no lugar próxima à plataforma 210, a operação pode começar, e várias peças de equipamento são testadas e/ou preparadas para montagem. Por exemplo, os guinchos de abaixamento 926B na barcaça 900 suportam um teste de operação para verificar que os cabos de abaixamento 926A tem comprimento de curso suficiente para suportar o comprimento da tubulação de água fria 217 durante montagem.

[00140] Os testes de operação são também conduzidos por um guindaste de plataforma 946 posicionado na plataforma flutuante 210. O teste de operação confirma que o guindaste de plataforma 946 operará adequadamente durante processos subsequentes. A montagem começa uma vez que o teste é realizado, e uma elevação e montagem de treliça de alinhamento inflável são inseridas na boca de sino 932 de modo que a montagem de boca de sino e peso moita 938 podem ser elevados. Um gancho do guindaste de plataforma 946 é abaixado através do centro da montagem de treliça de alinhamento inflável, e fixado ao centro de um olhal de almofada de elevação da montagem de boca de sino e peso moita 938.

[00141] Com a montagem de boca de sino e peso moita 938 fixados ao guindaste de plataforma 946, a montagem de boca de sino e peso moita 938 é cuidadosamente elevada a uma altura, de modo que a parte de fundo do peso moita 934 libera o convés da barcaça 900 por cerca de 0,91 metros (3 pés). Conforme mostrado na Figura 15A, uma vez que a montagem de boca de sino e peso moita 938 é elevada a partir do convés, a barcaça 900 é movida de modo que o compartimento central aberto 902 da barcaça 900 é posicionado sob a montagem de boca de sino e peso moita 938 suspensos. Em algumas concretizações, o guindaste de plataforma pode ser fixado ao mastro, em outras concretizações, o guindaste de plataforma pode ser fixado á barcaça de montagem. Na primeira, o guindaste é numericamente referido como 946. Na última, o guindaste é numericamente referido como 916 (ver acima).

[00142] Uma vez que a barcaça 900 esteja corretamente posicionada sob a montagem de boca de sino e peso moita 938, conforme mostrado na Figura 15B, o guindaste de plataforma 946 abaixa a montagem de boca de sino e peso moita 938 através do compartimento central aberto 902 da barcaça de assentamento 900 até que a elevação dos olhais de almofada instalados em um flange de boca de sino 932 seja posicionada a uma altura que é próxima à altura da cintura do operador no convés de barcaça (por exemplo, 60,96-91,44 centímetros (24-36 polegadas) a partir do convés). Com a boca de sino 932 posicionada a uma altura adequada, as extremidades dos cabos de abaixamento 926A são fixadas aos quatro olhais de almofada de elevação do flange da boca de sino.

[00143] Com a boca de sino 932 conectada aos cabos de abaixamento 926A, o peso da montagem de boca de sino e peso moita 938 é transferido a partir do guindaste de plataforma 946 aos cabos de abaixamento 926A de modo que a tubulação de água fria 217 pode ser montada. Para transferência de peso, conforme mostrado na Figura 15C, o guindaste de plataforma 946 abaixa vagarosamente o gancho do guindaste de plataforma para aumentar a tensão nos cabos de abaixamento 926A até que o peso da montagem de boca de sino e peso moita 938 é substancialmente completamente suportado pelos cabos de abaixamento 926A fixados aos olhais de almofada de elevação.

[00144] Ainda referindo-se à Figura 15C, usando-se os cabos de abaixamento 926A, a montagem de boca de sino e peso moita 938 é abaixada até que a parte superior do peso moita 934 seja cerca de 6,096 metros (20 pés) abaixo da parte de fundo da barcaça de assentamento 900. Um ou mais mergulhadores implementados em seguida destacam o gancho do guindaste de plataforma a partir do olhal de almofada na boca de sino 932, de modo que o gancho do guindaste de plataforma possa ser elevado acima da montagem de boca de sino e peso moita 938. Com a montagem de boca de sino e peso moita 938 agora suportada somente pelos cabos de abaixamento 926A, a montagem de boca de sino e peso moita 938 é abaixada de modo que a parte superior da boca de sino 932 esteja cerca de 60,96-91,44 centímetros (24-36 polegadas) acima do convés da barcaça 900.

Montagem & Instalação da Tubulação de Água Fria

[00145] Com a boca de sino 932 na posição correta com relação ao convés da barcaça, e o guindaste de plataforma 946 destacado a partir da boca de sino 932, um anel de guia da montagem de água fria pode ser instalado no convés. Usando o guindaste de plataforma 946, um primeiro segmento do anel de guia da montagem da tubulação de água fria é elevado e colocado no convés da barcaça na borda do compartimento central aberto 902, e, em seguida, preso (por exemplo, aparafusado) à estrutura de suporte de convés.

[00146] Usando o guindaste de plataforma 946, um segundo segmento do anel de guia da montagem da tubulação de água fria é elevado e posicionado no lugar contra apoiando o primeiro segmento do anel de guia da montagem da tubulação de água fria, e os primeiro e segundo segmentos são presos (por exemplo, aparafusados) juntos, à estrutura de suporte de convés.

[00147] Os segmentos remanescentes do anel de guia da montagem da tubulação de água fria são elevados e colocados em posição e, em seguida, presos (por exemplo, aparafusados) juntos, e à estrutura de suporte de convés até que o anel completo seja montado e seguro ao convés da barcaça.

[00148] Uma vez que o anel de guia da montagem da tubulação de água fria esteja completamente montado e seguro ao convés, o gancho do guindaste de plataforma é substituído com uma fixação de grampo de agarre de elevação de aduela, de modo que as aduelas 936 possam ser elevadas e manipuladas pelo guindaste de plataforma 946.

[00149] Usando-se o guindaste de plataforma 946, conforme mostrado na Figura 16A, uma primeira aduela é elevada por sua extremidade de parte superior, e movida em posição no anel de guia da montagem da tubulação de água fria. Para instalar a primeira aduela 936, uma extremidade de fundo da primeira aduela 936 é alinhada com uma aba de alinhamento na parte superior da montagem de boca de sino e peso moita 938, e a aduela 936 é abaixada de modo que a extremidade de fundo se alinha com a aba de alinhamento. Uma vez que abaixada em posição, a primeira aduela é retida no lugar, e presa ao anel de guia da montagem da tubulação de água fria.

[00150] Usando-se o guindaste de plataforma 946, uma segunda aduela é elevada por sua extremidade de parte superior, e movida no lugar no anel de guia da montagem da tubulação de água fria. Antes das primeira e segunda aduelas serem fixadas entre si, material de ligação, tal como um adesivo (por exemplo, epoxi), é aplicado ao longo da borda longitudinal da segunda aduela que é adjacente à primeira aduela.

[00151] Com o adesivo aplicado à segunda aduela, a primeira e segunda aduelas são fixadas entre si usando as características de acoplamento de auto retenção de cada aduela. As características de auto retenção podem incluir mecanismos de "encaixe" que retêm as aduelas juntas uma vez que elas tenham sido conectadas.

[00152] Conforme mostrado na Figura 16B, as aduelas adicionais 936 são elevadas pelo guindaste de plataforma 946, e abaixadas em posição para receber adesivo ao longo de suas bordas longitudinais, e "encaixadas" para engatarem as aduelas adjacentes 936. As aduelas adicionais 936 são instaladas e montadas até que uma seção de anel sólida de tubulação (um primeiro segmento de aduela) seja formada, conforme mostrado na Figura 16C. Conforme mostrado, as aduelas 936 são montadas em uma maneira escalonada para permitir distribuição de forças de tensão ao longo da tubulação de água fria 217.

[00153] Uma vez que o primeiro segmento de aduela seja formado, um material de ligação 944, tal como um tecido composto (por exemplo, tecidos de nylon infundidos em resina ou tecidos pré-impregnados), é envolvido ao redor da junta entre a boca de sino 932 e o primeiro segmento de aduela, para acrescentar suporte e resistência adicionais. Os tecidos compostos 944 são envolvidos ao redor do primeiro segmento de aduela para sobrepor as extremidades de fundo das aduelas 936 por uma distância que permite ligação e suporte estrutural adequados. Tipicamente, o material sobrepõe as extremidades de fundo das aduelas 936 por pelo menos cerca de 0,61 metros (dois pés).

[00154] A junta ligada envolvida entre a boca de sino 932 e o primeiro segmento de aduela é permitida curar no ar por uma quantidade adequada de tempo (por exemplo, 4 a 40 minutos) para aumentar a probabilidade de ligação correta antes de abaixada pelos cabos de abaixamento 926A e submersa na água.

[00155] Uma vez que a junta ligada esteja suficientemente curada, a montagem de boca de sino e peso moita 938 e montagem parcial da tubulação de água fria 217, são abaixadas na água até que a extremidade superior nominal da tubulação (por exemplo, a altura média da extremidade superior das aduelas) seja cerca de a altura da cintura a partir do convés da barcaça (por exemplo, 60,96-91,44 centímetros (24-36 polegadas)).

[00156] Com o primeiro segmento de aduela completo e abaixado na água, as aduelas 936 podem ser elevadas para começar a montagem do comprimento remanescente da tubulação de água fria 217. Para começar, o guindaste de plataforma 946 eleva uma aduela 936 por sua extremidade de parte superior que guia a aduela 936 em posição na parte superior de uma aduela 936 do primeiro segmento de aduela que está na altura mais baixa de todas as aduelas do primeiro segmento de aduela. Similar às aduelas do primeiro segmento, adesivo é aplicado às bordas longitudinais das subsequentes aduelas.

[00157] As aduelas adicionais 936 são sequencialmente elevadas e colocadas na parte superior das aduelas inferiores, e cada aduela 936 é colocada adjacente a aduela 936 anteriormente instalada. Após múltiplas (por exemplo, três) aduelas 936 serem colocadas adjacentes entre si, uma haste de composto flexível é passada através de furos de alívio na seção transversal das aduelas 936 para segurá-las juntas circunferencialmente. A haste de composto passa através da porção superior de uma aduela inferior (por exemplo, uma aduela do primeiro segmento aduelado), através de uma porção de fundo de uma segunda aduela (por exemplo, uma aduela posicionada na parte superior de uma aduela do primeiro segmento aduelado), e se prolonga em pelo menos uma outra aduela adjacente, travando-as, desse modo, juntas. O seguramento das aduelas adjacentes 936 pela fixação da extremidade de fundo de uma aduela à extremidade de parte superior de outra aduela ajuda a acrescentar resistência à tensão à tubulação de água fria 217.

[00158] Para vedar e ligar as extremidades das aduelas da porção montada da tubulação de água fria 217, espuma (por exemplo, espuma sintática) e resina são injetadas em um orifício na extremidade da aduela posicionada inferior até que ela escoe para fora de um orifício na extremidade de uma aduela posicionada mais alta.

[00159] Após o material de ligação aplicado entre as aduelas e a espuma e resina terem tido tempo de curar apropriadamente, a tubulação de água fria 217 é abaixada mais profunda na água, e o processo de elevação e posicionamento das aduelas 936 na parte superior de uma outra em uma sequência circunferencial, aplicando-se adesivo ao longo de uma borda longitudinal de cada aduela 936 a medida que elas são colocadas em posição, encaixando cada aduela à aduela adjacente, segurando as aduelas adjacentes juntas usando hastes de composto flexível, injetando espuma nas aduelas, e, em seguida, abaixamento da tubulação de água fria 217 é continuado até que a tubulação de água fria 217 alcance um comprimento desejado. Conforme discutido acima, a tubulação de água fria 217 é periodicamente envolvida com um material de ligação, tal como tecido composto 944 (por exemplo, tecidos de nylon infundidos com resina ou tecidos pré-impregnados), para proporcionar suporte e resistência radial adicionais. Cada porção envolvida é permitida curar antes da tubulação de água fria 217 ser abaixada mais profundo na água. O tecido composto 944 é aplicado tipicamente a cada 0,91-2,13 metros (3-7 pés) (por exemplo, a cada 1,52 metros (5 pés)) ao longo da tubulação de água fria 217. Quando cintas e aletas de cinta são usadas, em algumas concretizações, as cintas são aplicadas à superfície externa da tubulação de água fria 217 usando adesivos que são permitidos curaram antes de serem submersos na água. Em alguns casos, as cintas são aplicadas às aduelas 936 antes das aduelas 936 serem montadas para formar a tubulação de água fria 217.

[00160] Uma vez que a tubulação de água fria 217 alcance um comprimento desejado (por exemplo, 807,72 metros (2650 pés) de comprimento, ou a parte de fundo do peso moita está 914,40 metros (3000 pés) abaixo da superfície do oceano), uma porção da conexão de tubulação de água fria 942 pode ser instalada na parte superior da tubulação de água fria 217. Usando-se o guindaste de plataforma 946, a porção da conexão de tubulação de água fria 942 é elevada usandose um cabo difusor fixado aos olhais de almofada de elevação posicionados na parte superior da porção da conexão de tubulação de água fria 942.

[00161] As superfícies superior e externa da tubulação de água fria 217, e a superfície interna da porção da conexão de tubulação de água fria 942, são revestidas com material de ligação de resina (por exemplo, uretano, poliuretano, viniléster, poliéster, epoxi) antes do abaixamento da porção da conexão de tubulação de água fria 942 na parte superior da tubulação de água fria 217. Conforme mostrado nas Figuras 17A e 17B, a porção da conexão de tubulação de água fria 942 é, em seguida, abaixada no lugar na parte superior da tubulação de água fria 217, de modo que a parte superior da tubulação de água fria 217 é inserida no fundo da porção da conexão de tubulação de água fria 942.

[00162] Conforme mostrado na Figura 17C, uma vez que a tubulação de água fria 217 é inserida na porção da conexão de tubulação de água fria 942, a junta é, em seguida, envolvida com tecido de fibra impregnado com resina 944 de modo a reforçar a junta. O tecido de fibra 944 é aplicado para sobrepor a junta e afilar o reforço para formar uma borda afilada em ambas a tubulação de água fria 217 e porção da conexão de tubulação de água fria 942.

[00163] A junta ligada é permitida curar em ar acima da água por aproximadamente 24 horas. Uma vez que curada, a tubulação de água fria 217 completa é submersa na água, e abaixada usando os cabos de abaixamento 926A para subsequente fixação a uma plataforma flutuante 210.

Transferência da Tubulação de Água Fria Montada para a Plataforma Flutuante

[00164] Referindo-se às Figuras 18A-C, uma vez que sob água e completamente montada, a tubulação de água fria 217 pode ser destacada da barcaça 900, transferida para o mastro de OTC flutuante 310. A transferência e conexão da tubulação de água fria 217 a partir da barcaça 900 ao mastro 310 será agora descrita com referência a plataforma de montagem discutida com relação às Figuras 12A-12D. É compreendido, contudo, que o processo de transferência e conexão não é limitado a ser usado com qualquer plataforma de montagem específica.

[00165] Inicialmente, um veículo de utilidade submarino (ROV) 975 é lançado e verificado para funcionalidade, e, em seguida, é mantido sob a água na vizinhança da barcaça 900, mas fora da área de operação.

[00166] Enquanto que a tubulação de água fria 217 montada está ainda fixada à barcaça 900, os cabos detentores 950 são manipulados de dentro do pórtico 914 para a parte superior da conexão de tubulação de água fria 942 na parte superior da tubulação de água fria 217 (Figura 18A). Estes cabos detentores 950 são dimensionados para permitir que a parte superior da tubulação de água fria 217 se prolongue cerca de 182,88 metros (600 pés) abaixo da linha d’água, que está várias centenas de pés abaixo do fundo do mastro 310.

[00167] Os guinchos 926B e 928B abaixam a tubulação de água fria 217 até que o peso da tubulação de água fria 217 seja suportado pelos cabos detentores 950 fixados. Os cabos de abaixamento 926A e o cabo de liberação 928A que se prolongam a partir dos guinchos 926B e 928B são, em seguida, afrouxados.

[00168] Uma vez que a tubulação de água fria 217 seja suportada pelos cabos detentores 950 fixados, o ROV manobra para a parte superior da tubulação de água fria 217, e os cabos de abaixamento 926A são liberados a partir da parte superior da conexão de tubulação de água fria 942 (Figura 18B).

[00169] Com a tubulação de água fria 217 suportada pelos cabos detentores 950, a barcaça de montagem 900 é trazida mais prática e segura ao longo do lado do mastro 310. O difusor suporta fixação, e os difusores 940 são retraídos a partir do interior da tubulação de água fria 217 por guinchamento no cabo de liberação 928A. Durante retração, cada um dos braços do difusor 940 gira para baixo e distante da parede interna da tubulação de água fria 217. Os difusores destacados 940 são, em seguida, guinchados para cima, em seguida rebocados a medida que eles alcançam o pórtico 914.

[00170] Quando o difusor suporta fixação e os difusores 940 foram rebocados, os cabos de suporte permanente de tubulação de água fria 952 são estendidos do interior da casa de bomba de água fria do mastro 310, de modo a pendurar abaixo do mastro 310 (Figura 18C). O ROV 975 fixa os cabos de suporte de tubulação de água fria 952 frouxos à parte superior da conexão de tubulação de água fria 942.

[00171] Após os cabos de suporte permanente da tubulação de água fria 952 frouxos serem fixados à parte superior da conexão de tubulação de água fria 942, os guinchos dentro da casa de bomba de água fria do mastro atuam nos cabos de suporte permanente da tubulação de água fria 952 até que estes cabos 952 suportem a carga total da tubulação de água fria 217. Neste ponto, o ROV 975 destaca os cabos detentores 950 a partir da parte superior da conexão de tubulação de água fria 942, e os cabos detentores 950 são retirados no interior da barcaça de montagem 900 (Figura 18D).

[00172] Usando-se os cabos de suporte permanente da tubulação de água fria 952, a tubulação de água fria 217 é, em seguida, elevada na porção submersa 311 do mastro, e é assentada na conexão de tubulação de água fria 375 (Figura 18E).

[00173] Os detentores móveis 840 travam a tubulação de água fria 217 no lugar dentro do compartimento de recebimento de tubulação 776, conforme descrito acima, e a tubulação de água fria 217 está agora pronta para operação.

[00174] Será apreciado que fios de guia, linhas de inflação, linhas de lastro, e similares, devem permanecer não-obstruídos entre si durante movimento da tubulação de água fria 217. Além disso, o movimento da tubulação de água fria 217 não deve interferir com o sistema de amarração do mastro 310.

Exemplo 3: Métodos de Uso

[00175] Uma instalação de energia de OTEC de multiestágio integrada pode produzir eletricidade usando o diferencial de temperatura entre a água de superfície e a água de oceano profunda nas regiões tropicais e subtropicais. Os aspectos eliminam cursos de tubulação tradicionais para água do mar pelo uso da embarcação de mar aberto ou estrutura de plataforma como um conduto ou passagem de fluxo. Alternativamente, os cursos de tubulação de água do mar fria e quente podem usar condutos ou tubulações de tamanho e resistência suficientes para proporcionar suporte estrutural vertical ou outro à embarcação ou plataforma. Estas seções ou passagens de conduto de água do mar integrais servem como membros estruturais da embarcação, reduzindo, desse modo, os requerimentos para aço adicional. Como parte das passagens de água do mar integrais, trocadores de calor de cabine de multiestágio proporcionam estágios múltiplos de evaporação de fluido de operação sem a necessidade de bocais de água externos ou conexões de tubulação. A instalação de energia de OTEC de multiestágio integrada permite que a água do mar fria e quente escoe em suas direções naturais. A água do mar quente escoa descendentemente através da embarcação a medida que ela é resfriada antes de ser descarregada em uma zona mais fria do oceano. Em um modo similar, a água do mar fria do fundo do oceano escoa para cima através da embarcação a medida que ela é aquecida antes do descarregamento em uma zona mais quente do oceano. Este arranjo evita a necessidade de mudanças na direção de fluxo da água do mar, e perdas de pressão associadas. O arranjo também reduz a energia de bombeio requerida.

[00176] Os trocadores de calor de cabine de multiestágio permitem o uso de um ciclo de OTEC em cascata híbrido. Estas pilhas de trocadores de calor compreendem múltiplos estágios ou seções de trocador de calor que têm passagem de água do mar através dos mesmos em séries, para ferver ou condensar o fluido de operação conforme apropriado. Na seção do evaporador, a água do mar quente passa através do primeiro estágio onde ela ferve algum do fluido de operação a medida que a água do mar é resfriada. A água do mar quente em seguida escoa para baixo da pilha no próximo estágio do trocador de calor, e ferve o fluido de operação adicional a uma pressão e temperatura levemente mais baixas. Isto ocorre sequencialmente através da pilha total. Cada estágio ou seção do trocador de calor de cabine supre vapor de fluido de operação a uma turbina dedicada que gera energia elétrica. Cada um dos estágios do evaporador tem um estágio de condensador correspondente na exaustão da turbina. A água do mar fria passa através da pilha de condensador em uma ordem reversa para os evaporadores.

[00177] Referindo-se às Figuras 19A e 19B, um motor térmico de OTEC de multiestágio 710 exemplar utilizando ciclos de troca de calor em cascata híbridos, é proporcionado. A água do mar quente é bombeada de uma admissão de água do mar quente (não mostrada), via bomba de água quente 712, descarregando da bomba a aproximadamente 85,80 m3/seg (1.360.000 gpm) e a uma temperatura de aproximadamente 26,11 °C (79°F). Todo ou partes do conduto de água quente a partir da admissão de água quente para a bomba de água quente, e a partir da bomba de água quente para o trocador de calor de cabine empilhado, formam membros estruturais integrais da embarcação.

[00178] A partir da bomba de água quente 712, a água do mar quente, em seguida, entra no evaporador de primeiro estágio 714 onde ela ferve um primeiro fluido de operação. A água quente sai do evaporador de primeiro estágio 714 a uma temperatura de aproximadamente 24,89 °C (76,8°F), e escoa para baixo para o evaporador de segundo estágio 715.

[00179] A água quente entra no evaporador de segundo estágio 715 a aproximadamente 24,89 °C (76,8°F) onde ela ferve um segundo fluido de operação, e sai do evaporador de segundo estágio 715 a uma temperatura de aproximadamente 23,61 °C (74.5°).

[00180] A água quente escoa para baixo para o evaporador de terceiro estágio 716 a partir do evaporador de segundo estágio 715, entra a uma temperatura de aproximadamente 23,61 °C (74,5°F), onde ela ferve um terceiro fluido de operação. A água quente sai do evaporador de terceiro estágio 716 a uma temperatura de aproximadamente 22,39 °C (72,3°F).

[00181] A água quente, em seguida, escoa a partir do evaporador de terceiro estágio 716 para baixo para o evaporador de quarto estágio 717, entrando a uma temperatura de aproximadamente 22,39 °C (72,3°F), onde ela ferve um quarto fluido de operação. A água quente sai do evaporador de quarto estágio 717 a uma temperatura de aproximadamente 21,17 °C (70,1°F) e, em seguida, descarrega a partir da embarcação. Embora não mostrado, a descarga pode ser direcionada a uma camada térmica a uma profundidade de oceano de, ou aproximadamente a mesma temperatura conforme a temperatura de descarga da água do mar quente. Alternativamente, a porção da instalação de energia que aloja o evaporador de multiestágio pode estar localizada a uma profundidade dentro da estrutura, de modo que a água quente é descarregada em uma camada térmica oceânica apropriada. Nos aspectos, o conduto de água quente a partir do evaporador de quarto estágio para a descarga de água quente da embarcação, pode compreender membros estruturais da embarcação.

[00182] Similarmente, a água do mar fria é bombeada a partir de uma admissão de água do mar fria (não mostrada), via bomba de água do mar fria 722, descarregando a partir da bomba a aproximadamente 53,94 m3/seg (855.003 gpm) e a uma temperatura de aproximadamente 4,44 °C (40,0°F). A água do mar fria é retirada de profundidades de oceano de entre aproximadamente 822,96 e 1280,16 metros (2700 e 4200 pés), ou mais. O conduto de água fria que conduz água do mar fria a partir da admissão de água fria da embarcação para a bomba de água fria, e a partir da bomba de água fria para o condensador de primeiro estágio, pode compreender, em sua totalidade, ou em parte, membros estruturais da embarcação.

[00183] A partir da bomba de água do mar fria 722, a água do mar fria entra em um condensador de primeiro estágio 724, onde ela condensa o quarto fluido de operação a partir do evaporador de quarto estágio 717. A água do mar fria sai do condensador de primeiro estágio a uma temperatura de aproximadamente 6,39 °C (43,5°F) e escoa para cima para o condensador de segundo estágio 725.

[00184] A água do mar fria entra no condensador de segundo estágio 725 a aproximadamente 6,39 °C (43,5°F), onde ela condensa o terceiro fluido de operação do evaporador de terceiro estágio 716. A água do mar fria sai do condensador de segundo estágio 725 a uma temperatura de aproximadamente 8,28 °C (46,9°F) e escoa para cima para o condensador de terceiro estágio.

[00185] A água do mar fria entra no condensador de terceiro estágio 726 a uma temperatura de aproximadamente 8,28 °C (46,9°F), onde ela condensa o segundo fluido de operação do evaporador de segundo estágio 715. A água do mar fria sai do condensador de terceiro estágio 726 a uma temperatura aproximadamente de 10,22 °C (50,4°F).

[00186] A água do mar fria em seguida escoa a partir do condensador de terceiro estágio 726 para o condensador de quarto estágio 727, entrando a uma temperatura de aproximadamente 10,22 °C (50,4°F). No condensador de quarto estágio, a água do mar fria condensa o primeiro fluido de operação do evaporador de primeiro estágio 714. A água do mar fria em seguida sai do condensador de quarto estágio a uma temperatura de aproximadamente 12,22 °C (54,0°F) e, por último, descarrega a partir da embarcação. A descarga de água do mar fria pode ser direcionada a uma camada térmica a uma profundidade de oceano de, ou aproximadamente a mesma temperatura conforme a temperatura de descarga da água do mar fria. Alternativamente, a porção da instalação de energia que aloja o condensador de multiestágio pode estar localizada a uma profundidade dentro da estrutura, de modo que a água do mar fria é descarregada a uma camada térmica oceânica apropriada.

[00187] O primeiro fluido de operação entra no evaporador de primeiro estágio 714 a uma temperatura de 13,72 °C (56,7°F), onde ele é aquecido a um vapor com uma temperatura de 23,72 °C (74,7°F). O primeiro fluido de operação em seguida escoa para a primeira turbina 731 e, em seguida, para o condensador de quarto estágio 727 onde o primeiro fluido de operação é condensado a um líquido com uma temperatura de aproximadamente 13,61 °C (56,5°F). O primeiro fluido de operação líquido é, em seguida, bombeado, via primeira bomba de fluido de operação 741 de volta para o evaporador de primeiro estágio 714.

[00188] O segundo fluido de operação entra no evaporador de segundo estágio 715 a uma temperatura aproximadamente de 11,67 °C (53,0°F), onde ele é aquecido a um vapor. O segundo fluido de operação sai do evaporador de segundo estágio 715 a uma temperatura aproximadamente de 22,44 °C (72,4°F). O segundo fluido de operação, em seguida, escoa para uma segunda turbina 732 e, em seguida, para o condensador de terceiro estágio 726. O segundo fluido de operação sai do condensador de terceiro estágio a uma temperatura aproximadamente de 11,67 °C (53,0°F), e escoa para a bomba de fluido de operação 742, que, por sua vez, bombeia o segundo fluido de operação de volta para o evaporador de segundo estágio 715.

[00189] O terceiro fluido de operação entra no evaporador de terceiro estágio 716 a uma temperatura de aproximadamente 9,72 °C (49,5°F), onde ele será aquecido a um vapor, e sai do evaporador de terceiro estágio 716 a uma temperatura de aproximadamente 21,22 °C (70,2°F). O terceiro fluido de operação em seguida escoa para a terceira turbina 733 e, em seguida, para o condensador de segundo estágio 725, onde o terceiro fluido de operação é condensado a um fluido a uma temperatura de aproximadamente 9,72 °C (49,5°F). O terceiro fluido de operação sai do condensador de segundo estágio 725, e é bombeado de volta para o evaporador de terceiro estágio 716, via uma terceira bomba de fluido de operação 743.

[00190] O quarto fluido de operação entra no evaporador de quarto estágio 717 a uma temperatura de aproximadamente 7,78 °C (46,0°F), onde ele será aquecido a um vapor. O quarto fluido de operação sai do evaporador de quarto estágio 717 a uma temperatura de aproximadamente 20 °C (68,0°F), e escoa para uma quarta turbina 734. O quarto fluido de operação sai da quarta turbina 734, e escoa para o condensador de primeiro estágio 724, onde ele é condensado a um líquido com uma temperatura de aproximadamente 7,78 °C (46,0°F). O quarto fluido de operação sai do condensador de primeiro estágio 724, e é bombeado de volta para o evaporador de quarto estágio 717, via quarta bomba de fluido de operação 744.

[00191] A primeira turbina 731 e a quarta turbina 734 acionam cooperativamente um primeiro gerador 751 e formam um par de primeiro turbo-gerador 761. O par de primeiro turbo-gerador produzirá aproximadamente 25 MW de energia elétrica.

[00192] A segunda turbina 732 e a terceira turbina 733 acionam cooperativamente um segundo gerador 752, e formam um segundo par de turbo-gerador 762. O segundo par de turbo-gerador 762 produzirá aproximadamente 25 MW de energia elétrica.

[00193] O ciclo de troca de calor híbrido de quarto estágios permite que a quantidade máxima de energia seja extraída a partir do diferencial de temperatura relativamente baixo entre a água do mar quente e a água do mar fria. Além disso, todos os trocadores de calor podem suportar diretamente os pares de turbo-geradores que produzem eletricidade usando as mesmas turbinas componentes e geradores.

[00194] Será apreciado que os trocadores de calor em cascata híbridos de multiestágio e os pares de turbo geradores podem ser incorporados em um projeto de embarcação ou plataforma.

Módulos de Energia e Ciclo de Calor

[00195] Uma plataforma de mastro de OTEC de mar aberto inclui quatro nódulos de energia separados, cada um gerando cerca de 25 MWe Net na condição de projeto classificada. Cada módulo de energia compreende quatro ciclos de energia separados, ou estágios termodinâmicos em cascata, que operam a pressão diferente e níveis de temperatura, e captam calor a partir do sistema de água do mar em quatro estágios diferentes. Os quatro estágios diferentes operam em série. Os níveis aproximados de pressão e temperatura dos quatro estágios nas condições de projeto classificadas (Carga Total – Condições de Verão) são:

[00196] O fluido de operação é fervido em evaporadores múltiplos por captação de calor da água do mar quente (WSW). O vapor saturado é separado em um separador de vapor, e conduzido a uma turbina de amônia por tabela de STD, tubulação de aço carbono sem costura. O líquido condensado no condensador é bombeado de volta para o evaporador por motor elétrico 2x100% acionado por bombas de alimentação de velocidade constante. As turbinas de ciclo-1 e 4 acionam um gerador elétrico comum. Similarmente, as turbinas de ciclo-2 e 3 acionam outro gerador comum. Em um aspecto existem dois geradores em cada módulo de instalação, e um total de 8 na instalação de 100 MWe. A alimentação para os evaporadores é controlada por válvulas de controle de alimentação para manter o nível no separador de vapor. O nível do condensador é controlado por válvulas de controle de composição de fluido de ciclo. O fluxo mínimo de bomba de alimentação é proporcionado pelas linhas de recirculação conduzidas ao condensador através de válvulas de controle reguladas pelo medidor de fluxo na linha de alimentação.

[00197] Em operação, os quarto (4) ciclos de energia dos módulos operam independentemente. Quaisquer dos ciclos podem ser encerrados sem operação de obstrução dos outros ciclos se necessário, por exemplo, no caso de uma falta, ou para manutenção. Mas que reduzirá a geração de energia líquida do módulo de energia como um módulo total.

[00198] Os aspectos dos presentes sistemas e métodos requerem grandes volumes de água do mar. Existirão sistemas separados para manuseio de água do mar quente e fria, cada um com seu equipamento de bombeio, dutos de água, tubulação, válvulas, trocadores de calor, etc. A água do mar é mais corrosiva do que a água doce, e todos os materiais que podem entrar em contato com a mesma necessitam serem selecionados cuidadosamente considerando isto. Os materiais de construção para os componentes maiores dos sistemas de água fria serão:

[00199] Tubulação de grande furo: plástico reforçado com fibra de vidro (FRP)

[00200] Dutos de água do mar grandes & câmaras: Aço carbono revestido com epóxi

[00201] Válvulas de grande furo: tipo borboleta revestida com borracha

[00202] Propulsores de bomba: liga de bronze adequada

[00203] A menos que controlado por meios adequados, os crescimentos biológicos dentro dos sistemas de água do mar podem causar perda significante de desempenho de instalação, e podem causar entupimento das superfícies de transferência de calor, conduzindo a saídas inferiores a partir da instalação. Este crescimento interno pode também aumentar a resistência aos fluxos de água, causando maiores requerimentos de energia de bombeio, fluxos de sistema inferiores, etc., e ainda bloqueios completos de trajetórias de fluxo em muitos casos severos.

[00204] O sistema de Água do Mar Fria ("CSW") usando água retirada do oceano profundo deve ter muito pouco ou nenhum problema de bio-entupimento. A água nestas profundidades não recebe muita luz solar, e carece de oxigênio, e, desse modo, existem poucos organismos vivos na mesma. Alguns tipos de bactérias anaeróbicas podem, contudo, serem capazes de crescerem na mesma sob algumas condições. Cloração choque será usada para combater o bioentupimento.

[00205] O sistema de Água do Mar Quente ("WSW") que manuseia água do mar quente de perto da superfície terá que ser protegido de bioentupimento. Verificou-se que as taxas de entupimento são muito mais baixas em águas de oceano aberto tropicais adequadas para operação de OTEC do que as águas da costa. Como um resultado, agentes químicos podem ser usados para controlar bio-entupimento em sistemas de OTEC em doses muito baixas que serão ambientalmente aceitáveis. A dosagem de pequenas quantidades de cloro tem se comprovado ser muito efetiva no combate de bio-entupimento na água do mar. As dosagens de cloro na taxa de cerca de 70 ppb por uma hora por dia, são muito efetivas na prevenção do crescimento de organismos marinhos. Esta taxa de dosagem é somente 1/20ª do nível de segurança ambiental estipulado pela EPA. Outros tipos de tratamento (choque térmico, clorinação choque, outros biocidas, etc.) podem ser usados de tempo em tempo entre os regimes do tratamento de baixa dosagem para livrar-se de orgamismos resistentes à cloro.

[00206] O cloro necessário para dosagem das correntes de água do mar é gerado a bordo do navio de instalação por eletrólise de água do mar. As instalações de eletro-clorinação deste tipo são disponíveis comercialmente, e foram usadas bem sucedidamente para produzir solução de hipoclorito a ser usada para dosagem. A instalação de eletroclorinação pode operar continuamente para encher os tanques de armazenagem, e os conteúdos destes tanques são usados para a dosagem periódica descrita acima.

[00207] Todos os condutos de água do mar evitam quaisquer bolsas mortas onde sedimentos podem se depositar, ou organismos podem assentar para iniciar uma colônia. Os arranjos de comporta são proporcionados a partir dos pontos baixos dos dutos de água para soprarem os depósitos que podem ficar ali coletados. Os pontos altos dos dutos e câmaras de água são ventilados para permitir que os gases presos escapem.

[00208] O sistema de Água do Mar Fria (CSW) consistirá de uma admissão de água profunda comum para o navio de instalação, e sistemas de bombeio/distribuição de água, os condensadores com sua tubulação de água associada, e dutos de descarga para retorno da água de volta ao mar. A tubulação de admissão de água fria se prolonga para baixo a uma profundidade de mais do que 822,96 metros (2700 pés), (por exemplo, entre 822,96 metros a 1280,16 metros (2700 pés a 4200 pés)), onde a temperatura da água do mar é aproximadamente uma constante de 4,44 °C (40°F). A entrada para a tubulação é protegida por peneiras para cessar grandes organismos de serem sugados na mesma. Após a entrada na tubulação, a água fria escoa para cima em direção a superfície do mar, e é distribuída para uma câmara de cavidade fria perto do fundo da embarcação ou mastro.

[00209] As bombas de suprimento de CSW, dutos de distribuição, condensadores, etc., estão localizados no nível mais baixo da instalação. As bombas tomam sucção a partir do duto cruzado, e enviam a água fria para o sistema de duto de distribuição. Bombas de suprimento de 4 x 25% de CSW são proporcionadas para cada módulo. Cada bomba é independentemente colocada em circuito com válvulas de admissão, de modo que elas podem ser isoladas e abertas para inspeção, manutenção, etc, quando requerido. As bombas são acionadas por motores elétricos de alta eficiência.

[00210] A água do mar fria escoa através dos condensadores dos ciclos em série e, em seguida, o efluente de CSW é descarregado de volta para o mar. A CSW escoa através dos trocadores de calor do condensador dos quatro ciclos de instalação em série na ordem requerida. As instalações de condensador são dispostas para permitir que as mesmas sejam isoladas e abertas para limpeza e manutenção quando necessário.

[00211] O sistema de WSW compreende grades de admissão submarinas localizadas abaixo da superfície da água, uma admissão para transporte de água proveniente para as bombas, bombas de água, sistema de dosagem de biocida para controlar o entupimento das superfícies de transferência de calor, sistema de sobrecarga de água para impedir bloqueios por materiais suspensos, os evaporadores com sua tubulação de água associada, e dutos de descarga para retorno da água de volta para o mar.

[00212] Grades de admissão são proporcionadas na parede externa dos módulos da instalação para retirar água quente de perto da superfície do mar. A velocidade nominal nas grades de admissão é mantida a menos do que 15,24 cm/seg (0,5 pés/seg) para minimizar entrada de organismos marinhos. Estas grades também impedem a entrada de grandes fragmentos flutuantes, e suas aberturas são baseadas no tamanho máximo de sólidos que podem passar através das bombas e trocadores de calor seguramente. Após a passagem através destas grades, a água entra na admissão localizada atrás das grades, e é dirigida às sucções das bombas de suprimento de WSW.

[00213] As bombas de WSW estão localizadas em dois grupos em lados opostos da base da bomba. Metade das bombas estão localizadas em cada lado com conexões de sucção separadas a partir da admissão para cada grupo. Este arranjo limita a taxa de fluxo máxima através de qualquer porção da admissão a cerca de 1/16ª do fluxo total e, desse modo, reduz as perdas de fricção no sistema de admissão. Cada uma das bombas é proporcionada com válvulas nos lados de admissão, de modo que elas podem ser isoladas e abertas para inspeção, manutenção, etc., quando requerido. As bombas são acionadas por motores elétricos de alta eficiência com acionadores de frequência variável para equiparar a saída da bomba à carga.

[00214] É necessário controlar o bio-entupimento do sistema de WSW e, particularmente, suas superfícies de transferência de calor, e biocidas adequados, serão dosados na sucção das bombas para isto.

[00215] A corrente de água quente pode necessitar de ser restringida para remover as partículas suspensas grandes que podem bloquear as passagens estreitas nos trocadores de calor. Filtros automáticos grandes ou ‘Filtros de Fragmentos’ podem ser usados para isto se requerido. Os materiais suspensos podem ser retidos em peneiras e, em seguida, removidos por retrolavagem. Os efluentes da retrolavagem que conduzem os sólidos suspensos se dirigirão para a corrente de descarga da instalação a ser retornada ao oceano. Os requerimentos exatos para isto serão decididos durante desenvolvimento adicional do projeto após coleta de mais dados relacionados a qualidade da água do mar.

[00216] A água do mar quente (WSW) filtrada é distribuída aos trocadores de calor do evaporador. A WSW escoa através dos evaporadores dos quatro ciclos de instalação em série na ordem requerida. O efluente de WSW a partir do último ciclo é descarregado a uma profundidade de aproximadamente 53,34 metros (175 pés) ou mais, abaixo da superfície do mar. Ele, em seguida, afunda vagarosamente a uma profundidade onde a temperatura (e, portanto, a densidade) da água do mar, se equiparará àquela do efluente.

[00217] Embora as concretizações aqui tenham descrito trocador de calor de multiestágio em uma embarcação ou plataforma de mar aberto flutuante, a retirada de água fria, via uma tubulação de água fria com aduelas compensadas contínuas, será apreciado que outras concretizações estão dentro do escopo da descrição. Por exemplo, a tubulação de água fria pode ser conectada a uma facilidade na costa. A tubulação com aduelas compensada contínua pode ser usada para outras tubulações de admissão ou de descarga tendo razões significantes de comprimento para diâmetro. A construção de aduela compensada pode ser incorporada nas seções de tubulação para uso em construção de tubulação segmentada tradicional. O trocador de calor de multiestágio e passagens de fluxo integradas podem ser incorporadas em facilidade baseadas na costa, incluindo facilidades de OTEV baseadas na costa. Além disso, a água quente pode ser água doce quente, água geo-termalmente aquecida, ou água de descarga industrial (por exemplo, água de resfriamento descarregada de uma instalação de energia nuclear, ou outra instalação industrial). A água fria pode ser água doce fria. O sistema de OTEC e componentes aqui descritos podem ser usados para produção de energia elétrica, ou em outros campos de uso incluindo: dessalinação de água salgada: purificação de água; recuperação de água profunda; aquacultura; a produção de biomassa ou biocombustíveis; e ainda outras indústrias.

[00218] Todas as referências aqui mencionadas são incorporadas por referência em sua totalidade.

[00219] Outras concretizações estão dentro do escopo das seguintes reivindicações.

Claims (13)

1. Método de montagem de uma tubulação (217) em uma plataforma flutuante suportada na água (900) que inclui um compartimento central aberto (902), e um pórtico (914) na plataforma disposto de modo a circundar pelo menos uma porção do compartimento, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
   proporcionar uma montagem de entrada de tubulação (350) na plataforma;
   proporcionar aduelas (465, 457, 936);
   transferir a montagem de entrada de tubulação para um espaço interior do compartimento;
   montar as aduelas individuais na montagem de entrada de tubulação em uma construção de aduela de compensação de modo a formar uma porção de tubulação anular tendo uma extremidade superior canelada;
   abaixar a porção de tubulação dentro do compartimento e na água até que as extremidades superiores das aduelas residam no interior de uma porção inferior do pórtico;
   aumentar o comprimento da porção de tubulação por montagem de aduelas adicionais às extremidades superiores das aduelas que formam a porção de tubulação; e
   repetir a etapa de aumentar o comprimento da porção da tubulação até que a tubulação tenha um comprimento desejado.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a transferência da montagem de entrada de tubulação para o espaço interior do compartimento inclui:
   abaixar a montagem de entrada de tubulação sobre um lado da plataforma,
   mover a montagem de entrada de tubulação sob a plataforma a uma localização subjacente ao compartimento, e
   elevar a montagem de entrada de tubulação para cima através do compartimento a uma localização desejada dentro do pórtico.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a transferência da montagem de entrada de tubulação para o espaço interior do compartimento inclui:
   elevar a montagem de entrada de tubulação acima de uma superfície da plataforma;
   mover a plataforma de modo que a montagem de entrada de tubulação sobrepõe o compartimento, e
   abaixar a montagem de entrada de tubulação pelo menos parcialmente no compartimento.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a seguinte etapa uma vez que a tubulação tenha alcançado o comprimento desejado:
   conectando a extremidade da tubulação (942) a uma extremidade da tubulação que é oposta à montagem de entrada de tubulação.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
   proporcionar um mandril vazado (920) que é suportado pelo pórtico a uma localização sobrepondo o compartimento;
   proporcionar uma montagem de boca de sino que inclui uma boca de sino (932) e um peso (934), a boca de sino tendo um primeiro lado e um segundo lado que é oposto ao primeiro lado, no qual o peso é conectado ao segundo lado da boca de sino;
   posicionar a montagem de boca de sino no interior do compartimento de tal modo que o primeiro lado da boca de sino reside acima de uma superfície superior da plataforma, e adjacente ao mandril;
   dispor aduelas no mandril de modo a formar um anel escalonado de aduelas em que as primeiras extremidades das aduelas estão dispostas no anel escalonado são formadas embutidas contra o primeiro lado da boca de sino, e segundas extremidades das aduelas são afastadas relativas a um adjacente das aduelas;
   unir o anel escalonado de aduelas à montagem de boca de sino, para formar uma porção da tubulação, a etapa de união incluindo envolvimento de um material de ligação ao redor da junção entre o anel escalonado e a boca de sino, o material de ligação se prolongando circunferencialmente e sobrepondo pelo menos uma porção do anel escalonado e da boca de sino;
   abaixar a porção da tubulação na água até que as segundas extremidades das aduelas do anel escalonado residam no interior de uma porção inferior do mandril;
   aumentar o comprimento da porção da tubulação incluindo:
   posicionar as aduelas adicionais no interior do mandril tal que as aduelas adicionais são posicionadas contra o mandril, e as primeiras extremidades das aduelas adicionais contra apoiam a segunda extremidade de uma correspondente aduela do anel escalonado, e
   unir as aduelas adicionais à porção de tubulação por envolvimento da porção da tubulação com material de ligação, tal que o material de ligação sobrepõe pelo menos uma porção das aduelas adicionais e a porção da tubulação; e
   repetir a etapa de aumentar o comprimento da porção da tubulação até que a tubulação tenha um comprimento desejado.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente dispor aduelas na plataforma em uma ordem predeterminada que corresponda a ordem na qual as aduelas individuais são para serem instaladas.
7. Método, de acordo com a reivindicação 5, adicionalmente caracterizado pelo fato de que as aduelas são individualmente embaladas em um correspondente gabarito de alinhamento da aduela (948), cada gabarito de alinhamento da aduela incluindo um olhal de elevação e um flange, o olhal de elevação disposto adjacente a uma primeira extremidade do gabarito de alinhamento da aduela, e o flange disposto adjacente a uma segunda extremidade do gabarito de alinhamento da aduela, e configurado para engatar cooperativamente pinos (918) proporcionados no pórtico (914).
8. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a disposição de aduelas no mandril de modo a formar um anel escalonado inclui
   posicionar a aduela contra o mandril;
   posicionar outra aduela contra ambos o mandril e a aduela que foram posicionados imediatamente precedendo a outra aduela;
   repetir a etapa de posicionar outra aduela até que o anel escalonado de aduelas seja formado; e
   no qual a outra aduela tem um comprimento diferente do que a aduela que foi posicionada imediatamente precedendo a outra aduela, e as aduelas são dispostas de modo que uma primeira extremidade das aduelas do anel escalonado encontra-se embutida com as primeiras extremidades das outras aduelas usadas para formar o anel escalonado.
9. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a disposição de aduelas no mandril, e posicionamento de aduelas adicionais no interior do mandril, compreende adicionalmente:
   vedar a primeira extremidade das aduelas usadas para formar o anel escalonado; e
   unir aduelas adjacentes entre si.
10. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente proporcionar pelo menos um difusor (940) no interior da tubulação, no qual o difusor é configurado para proporcionar uma força externa a uma superfície interna da tubulação.
11. Método de montagem de uma tubulação em uma plataforma flutuante suportada na água, caracterizado pelo fato de que compreende:
    proporcionar a plataforma incluindo um compartimento central aberto e um anel de guia disposto na plataforma de modo a circundar o compartimento;
    proporcionar uma montagem de boca de sino que inclui uma boca de sino (932) e um peso (934), a boca de sino tendo um primeiro lado e um segundo lado que é oposto ao primeiro lado, no qual o peso é conectado ao segundo lado da boca de sino;
    posicionar a montagem de boca de sino no interior do compartimento de tal modo que o primeiro lado da boca de sino reside acima de uma superfície superior da plataforma, e adjacente ao anel de guia;
    dispor as aduelas no anel de guia de modo a formar um anel escalonado de aduelas em que as primeiras extremidades das aduelas são dispostas no anel escalonado são formadas embutidas contra o primeiro lado da boca de sino, e segundas extremidades das aduelas são afastadas relativas a um adjacente das aduelas;
    unir o anel escalonado de aduelas à montagem de boca de sino para formar uma porção da tubulação, a etapa de união incluindo envolvimento de um material de ligação ao redor da junção entre o anel escalonado e a boca de sino, o material de ligação se prolongando circunferencialmente e sobrepondo pelo menos uma porção do anel escalonado e da boca de sino;
    abaixar a porção da tubulação na água até que as segundas extremidades das aduelas do anel escalonado residam no interior de uma porção inferior do mandril (920);
    aumentar o comprimento da porção da tubulação incluindo
    posicionar aduelas adicionais no interior do mandril tal que as aduelas adicionais são posicionadas contra o anel de guia, e as primeiras extremidades das aduelas adicionais contra apoiam a segunda extremidade de uma correspondente aduela do anel escalonado, e
    unir as aduelas adicionais à porção de tubulação por envolvimento da porção da tubulação com material de ligação, tal que o material de ligação sobrepõe pelo menos uma porção das aduelas adicionais e a porção da tubulação; e
    repetir a etapa de aumentar o comprimento da porção da tubulação até que a tubulação tenha um comprimento desejado.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o primeiro lado da boca de sino inclui abas de alinhamento, e a etapa de dispor aduelas no anel de guia inclui posicionar as aduelas relativas à montagem de boca de sino, de modo que uma extremidade inferior da aduela é alinhada com a aba de alinhamento.
13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que cada aduela compreende características de acoplamento de auto retenção ao longo das bordas que contra apoiam as aduelas adjacentes.

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