BR112015014848B1 - peça de extremidade de conexão para conectar um tubo flexível para transportar fluido e método de montagem para montar uma peça de extremidade - Google Patents

Abstract

PEÇA DE EXTREMIDADE DE CONEXÃO PARA CONECTAR UM TUBO FLEXÍVEL PARA TRANSPORTAR FLUIDO E MÉTODO DE MONTAGEM PARA MONTAR UM PEÇA DE EXTREMIDADE. Trata-se de uma peça de extremidade (14) que compreende: - uma abóboda de extremidade (50) que se estende ao longo de um eixo geométrico central; - uma cobertura externa (51) fixada à abóbada de extremidade (50) e que define, com a abóboda de extremidade (50), uma câmara de recepção (52) para receber uma seção de extremidade (32) dos elementos de blindagem (29); - pelo menos um membro anular (90) aplicado externamente aos elementos de blindagem (29) de uma camada de blindagem (24, 25), em que o membro anular (90) é pelo menos parcialmente acomodado na câmara de recepção (52) entre os elementos de blindagem (29) e a cobertura externa (51). O membro anular (90) aplica uma pressão de aperto radial maior que 10 MPa (100 bars) em direção ao eixo geométrico central (A-A‘) nos elementos de blindagem (29).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a uma peça de extremidade de conexão para conectar um tubo flexível para transportar fluido que compreende: - pelo menos um envoltório de pressão e pelo menos uma camada de blindagem de tração disposta externamente em relação ao envoltório de pressão, em que a peça de extremidade compreende: - uma abóboda de extremidade que se estende ao longo de um eixo geométrico central; - uma cobertura exterior presa na abóboda de extremidade e que delimita, com a abóboda de extremidade, uma câmara de recepção para receber uma seção de extremidade dos elementos de blindagem de reforço; - pelo menos um membro anular aplicado externamente sobre os elementos de blindagem de reforço de uma camada de blindagem de reforço, em que o membro anular é acomodado pelo menos parcialmente na câmara de recepção entre os elementos de blindagem de reforço e a cobertura exterior.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] O tubo, em particular, é um tubo flexível de um tipo que não tem linha colada aderente (“linha não-colada”) destinado para uso no transporte de hidrocarbonetos através de um corpo de água, tais como um oceano, um mar, um lago ou um rio.

[003] Tal tubo flexível é fabricado, por exemplo, de acordo com os documentos que se referem aos padrões API 17J (Specification for Unbonded Flexible Pipe) e API RP 17B (Recommended Practice for Flexible Pipe) estabelecidos pelo American Petroleum Institute.

[004] O tubo é, em geral, formado de uma pluralidade de camadas que são concêntricas e superpostas. O mesmo é considerado “linha não colada” dentro do escopo e propósito da presente invenção visto que pelo menos uma das camadas do tubo tem a capacidade de se mover longitudinalmente em relação às camadas adjacentes durante dobra ou flexão do tubo. Em particular, um tubo de linha não colada é um tubo que não tem quaisquer materiais de ligação que conectam as camadas que formam tubo.

[005] O tubo é, em geral, disposto através de um corpo hídrico, entre um conjunto de fundo, projetado para coletar o fluido usado no fundo do corpo hídrico e um conjunto de superfície de flutuação projetado para coletar e distribuir o fluido. O conjunto de superfície pode ser uma plataforma semissubmersível, uma FPSO (Unidade Flutuante de Produção, Armazenamento e Transferência) ou outra unidade de flutuação.

[006] Em determinados casos, para permitir o uso operacional dos fluidos em águas profundas, o tubo flexível tem um comprimento maior que 800 m. As extremidades do tubo têm peças de extremidade para serem usadas para a conexão ao conjunto de fundo e ao conjunto de superfície.

[007] Essas linhas de tubo são submetidas a forças de tração axiais muito altas, em particular quando o corpo hídrico no qual o tubo está disposto é extremamente profundo.

[008] Nesse caso, a peça de extremidade superior que conecta o tubo ao conjunto de superfície precisa absorver um grau muito alto de tensão axial, o qual pode alcançar várias centenas de toneladas. Essas forças são transmitidas para a peça de extremidade por meio das camadas de blindagem de tração que se estendem ao longo do tubo.

[009] A tensão axial não somente tem um alto valor médio, mas também apresenta variações contínuas e existentes conforme uma função dos movimentos verticais do conjunto de superfície do tubo, sob o efeito da agitação do corpo de água ocasionada pela ondulação ou pelas ondas.

[010] As variações em tensão axial podem alcançar várias dezenas de toneladas e serem repetidas em uma base contínua durante a vida útil do tubo. Durante um período de 20 anos, o número de ciclos, desse modo, pode muito bem aumentar até mais que 20 milhões.

[011] Portanto, é necessário assegurar que a fixação entre as camadas de blindagem de tração e o corpo da peça de extremidade seja particularmente robusta.

[012] O documento de patente n2 WO 2007/144553 descreve uma peça de extremidade do tipo mencionado anteriormente, em que os fios de blindagem de reforço se divergem de uma maneira helicoidal para longe do eixo geométrico do tubo e, então, convergem em conjunto de uma maneira helicoidal em direção ao eixo geométrico do tubo na câmara delimitada pela abóboda de extremidade e pela cobertura da peça de extremidade. Isso resulta em um efeito do tipo “cabrestante”, o qual trava os fios de blindagem em posição na peça de extremidade.

[013] Contudo, tal peça de extremidade não é totalmente satisfatória. Com a finalidade de montar a peça de extremidade, é necessário mover os fios de blindagem para longe do eixo geométrico do tubo e, então, colocar os mesmos próximos entre si em direção ao eixo geométrico do tubo, o qual resulta em um endurecimento de cada fio de blindagem no ponto de separação. Esse endurecimento é completamente propenso a conduzir a um enfraquecimento localizado da ligação, o qual pode demonstrar ser prejudicial durante o decorrer do tempo, em particular, quando a peça de extremidade é submetida a variações repetitivas em tensão axial.

[014] Com a finalidade de atenuar essa desvantagem, o documento sob o n2 WO 2007/144553 propõe dispor um colar em tomo da blindagem de reforço sem apertar desnecessariamente o mesmo, a fim de limitar a deformação radial de cada fio de blindagem durante a montagem.

[015] Tal solução não é, contudo, suficiente em alguns casos, em particular, quando o tubo é submetido a uma série de ciclos de variações de tensão axial.

[016] Um objetivo da invenção é, portanto, obter uma peça de extremidade que assegura a absorção eficaz de tensão axial, não somente para altos valores médios de tensão axial, mas também quando inúmeros ciclos de variação de tensão axial são aplicados ao tubo.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[017] Para esse fim, o objetivo da invenção refere-se a uma peça de extremidade do tipo mencionado anteriormente, caracterizada pelo fato de que o membro anular aplica sobre os elementos de blindagem de reforço uma pressão de aperto radial em direção ao eixo geométrico central que é maior que 10 MPa (100 bars).

[018] A peça de extremidade de acordo com a invenção pode compreender uma ou mais dentre as seguintes funções características, levadas em consideração isoladamente ou de acordo com qualquer combinação tecnicamente possível: - o comprimento do membro anular, tomado ao longo do eixo geométrico central, é maior que 200 mm; - o coeficiente de atrito entre os elementos de blindagem de reforço e o membro anular é maior que 0,1, e é, em particular, maior que 0,3; - inclui uma camada de atrito intermediária radialmente interposta entre os elementos de blindagem de reforço e o membro anular e/ou entre o membro anular e a cobertura; - os elementos de blindagem de reforço têm, posicionados de modo a estarem voltados para o membro anular, uma superfície exposta exterior colocada diretamente em contato com a camada de atrito intermediária; - a cobertura se estende axialmente entre uma borda dianteira fixada sobre a abóboda de extremidade e uma borda traseira disposta para longe da abóboda de extremidade, sendo que o membro anular se estende axialmente para longe da abóboda de extremidade próximo à borda traseira; - compreende um conjunto de vedação dianteiro em tomo do envoltório de pressão, sendo que o conjunto de vedação dianteiro é deslocado axialmente para longe do membro anular próximo à abóboda de extremidade; - o membro anular tem uma superfície periférica interior que é substancialmente cilíndrica em tomo do eixo geométrico central, sendo que cada um dos elementos de blindagem de reforço tem uma seção de extremidade que se estende em um invólucro de revestimento cilíndrico disposto de modo a estar voltado para a superfície periférica interna; - a extremidade livre de cada elemento de blindagem se estende axialmente de modo a estar voltada para o membro anular, de maneira radialmente vantajosa em direção ao interior em relação ao membro anular, sendo que a câmara de recepção está possivelmente sem qualquer material de enchimento; - pelo menos uma porção livre de uma seção de extremidade de um elemento de blindagem se projeta para fora axialmente em direção à abóboda de extremidade além do membro anular na câmara de recepção, sendo que a porção livre é embutida em um material de enchimento disposto na câmara de recepção; - a porção livre se estende radialmente para longe do eixo geométrico central e/ou se aproxima radialmente do eixo geométrico central e/ou tem um elemento de ancoragem disposto no material de enchimento; - o membro anular é mantido em posição axialmente em relação à abóboda de extremidade por estar axialmente engatado com a abóboda de extremidade e/ou por estar radialmente engatado em direção ao exterior com a cobertura; - o membro anular é selecionado a partir de um colar de aperto que tem uma superfície circunferencial interior que é substancialmente contínua em torno do eixo geométrico central, um anel deformado ou um conjunto que compreende um anel interior e um anel exterior que aperta o anel interior radialmente em direção ao eixo geométrico central por meio de um efeito de cunha.

[019] O objetivo da invenção também se refere a uma peça de extremidade de conexão de um tubo flexível para transportar fluido, sendo que o tubo flexível compreende pelo menos um envoltório de pressão e pelo menos uma camada de blindagem de tração disposta externamente em relação ao envoltório de pressão, sendo que a peça de extremidade compreende: - uma abóboda de extremidade que se estende ao longo de um eixo geométrico central; - uma cobertura exterior fixada à abóboda de extremidade e que delimita, com a abóboda de extremidade, uma câmara de recepção para receber uma seção de extremidade dos elementos de blindagem de reforço; - pelo menos um membro anular aplicado externamente aos elementos de blindagem de reforço de uma camada de blindagem de reforço, sendo que o membro anular é acomodado pelo menos parcialmente na câmara de recepção entre os elementos de blindagem de reforço e a cobertura exterior; - aracterizado pelo fato de que o membro anular aplica sobre os elementos de blindagem de reforço uma pressão de aperto radial para apertar em direção ao eixo geométrico central; e, em que pelo menos uma porção livre de uma seção de extremidade de um elemento de blindagem se projeta para fora axialmente em direção à abóboda de extremidade além do membro anular na câmara de recepção, sendo que a porção livre é embutida em um material de enchimento disposto na câmara de recepção.

[020] Nesse caso, o membro anular necessariamente não aplica sobre os elementos de blindagem de reforço uma pressão de aperto radial em direção ao eixo geométrico central maior que 10 MPa (100 bars), essa pressão de aperto radial pode possivelmente ser menor ou igual a 10 MPa (100 bars), por exemplo, compreendida entre 5 MPa (50 bars) e 10 MPa (100 bars).

[021] Preferencialmente, o membro anular dessa peça de extremidade, então, absorve parcialmente a tensão axial transmitida pela camada ou camadas de blindagem de reforço. O mesmo absorve, por exemplo, entre 15% e 50% da tensão axial transmitida pela camada ou camadas de blindagem de reforço.

[022] A peça de extremidade de acordo com a invenção pode compreender adicionalmente uma ou mais dentre as funções características descritas acima, levadas em consideração isoladamente ou de acordo com qualquer combinação tecnicamente possível.

[023] O objetivo da invenção também se refere a um método de montagem para montar tal peça de extremidade conforme descrito acima, caracterizado pelo fato de que inclui a e pelo uma das seguintes etapas de camada de blindagem de reforço: - fornecimento de uma extremidade de tubo que inclui um envoltório de pressão disposta em tomo do envoltório de pressão; - fornecimento do membro anular em torno e no exterior das seções de extremidade dos elementos de blindagem de reforço de uma camada de blindagem de reforço; - aperto do membro anular a fim de aplicar sobre as seções de extremidade uma pressão radial em direção ao eixo geométrico central maior que 10 MPa (100 bars); - estabelecimento de posição de uma cobertura e uma abóboda de extremidade em torno do membro anular, a fim de definir uma câmara de recepção para receber as extremidades livres dos elementos de blindagem de reforço, e pelo menos em parte o membro anular.

[024] O método de acordo com a invenção pode incluir uma ou mais dentre as seguintes funções características, levadas em consideração isoladamente ou de acordo com qualquer combinação tecnicamente possível: - inclui uma etapa de interposição de uma camada de atrito intermediária entre o membro anular e os elementos de blindagem de reforço antes do aperto do membro anular; - após a etapa de aperto, uma porção livre de pelo menos um elemento de blindagem se projeta para fora axialmente em direção à abóboda de extremidade além do membro anular na câmara de recepção, sendo que o método compreende a injeção de um material de enchimento que tem capacidade para se solidificar na câmara de recepção a fim de integrar a porção livre.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[025] A invenção será mais bem compreendida sob a leitura da descrição que se segue, dada somente a título de exemplo, e com a referência sendo feita às figuras anexas, nas quais: - A Figura 1 é uma vista parcialmente reduzida em perspectiva de uma seção de um tubo flexível sobre o qual é montada uma peça de extremidade de acordo com a invenção; - A Figura 2 é uma vista esquemática simplificada, tomada em corte transversal ao longo de um plano axial mediano, das porções relevantes de uma primeira extremidade de um tubo flexível de acordo com a invenção; - A Figura 3 é uma vista de um detalhe de uma variante de ondulação dianteira do envoltório de pressão da primeira peça de extremidade de acordo com a invenção; - A Figura 4 é uma vista similar àquela na Figura 2 de uma segunda peça de extremidade de acordo com a invenção; - A Figura 5 é uma vista similar àquela na Figura 2 de uma terceira peça de extremidade de acordo com a invenção; - A Figura 6 é uma vista similar àquela na Figura 2 de uma quarta peça de extremidade de acordo com a invenção; - A Figura 7 é uma vista similar àquela na Figura 2 de uma quinta peça de extremidade de acordo com a invenção; - A Figura 8 é uma vista similar àquela na Figura 2 de uma sexta peça de extremidade de acordo com a invenção; - A Figura 9 é uma vista frontal de um membro de aperto anular para apertar os fios de blindagem na sexta peça de extremidade de acordo com a invenção; - A Figura 10 é uma vista similar àquela na Figura 2 de uma sétima peça de extremidade de acordo com a invenção; - A Figura 11 é uma vista similar àquela na Figura 2 de uma oitava peça de extremidade de acordo com a invenção; - A Figura 12 é uma vista lateral de um exemplo de um membro de aperto anular para uma peça de extremidade de acordo com a invenção; - A Figura 13 é uma vista de um detalhe a partir da Figura 12; - A Figura 14 é uma vista similar àquela na Figura 13 de outro exemplo de um membro de aperto anular; - A Figura 15 é uma vista de um detalhe de uma variável de um elemento de blindagem para uma peça de extremidade de acordo com a invenção; - A Figura 16 é uma vista similar àquela na Figura 10 de outra variável de um elemento de blindagem para uma peça de extremidade de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[026] Nas seções a seguir, os termos “exterior” e “interior” devem ser compreendidos geralmente de uma maneira radial em relação a um eixo geométrico A-A’ do tubo, o termo “exterior” deve ser compreendido como sendo relativamente mais afastado de maneira radial do eixo geométrico A-A’ e o termo “interior” deve ser compreendido como sendo relativamente mais próximo de maneira radial ao eixo geométrico A-A’ do tubo.

[027] Os termos “dianteiro” e “traseiro” devem ser compreendidos de uma maneira radial em relação a um eixo geométrico A-A’ do tubo, o termo “dianteiro” deve ser compreendido como sendo relativamente mais afastado do meio do tubo e mais próximo a uma das extremidades do mesmo, o termo “traseiro” deve ser compreendido como sendo relativamente mais próximo ao meio do tubo e mais afastado de uma das extremidades do mesmo. O meio do tubo é o ponto do tubo localizado equidistante das duas extremidades do mesmo.

[028] Um primeiro tubo flexível 10 de acordo com a invenção é parcialmente ilustrado na Figura 1 e na Figura 2.

[029] O tubo flexível 10 compreende uma seção central 12 ilustrada em parte na Figura 1. A mesma compreende, em cada uma das extremidades axiais da seção central 12, uma peça de extremidade 14 (não visível na Figura 1), cujas partes relevantes são representadas na Figura 2.

[030] Com referência à Figura 1, o tubo 10 delimita uma passagem central 16 para a circulação de um fluido, vantajosamente um fluido de petróleo. A passagem central 16 se estende ao longo de um eixo geométrico A-A’, entre a extremidade a montante e a extremidade a jusante do tubo 10. A mesma se abre para fora através das peças de extremidade 14.

[031] A mangueira flexível 10 se destina a ser disposta através de um corpo de água (não mostrado) e em uma instalação para prospecção e exploração de fluidos, em particular, hidrocarbonetos.

[032] O corpo de água é, por exemplo, um oceano, um lago ou um mar. A profundidade do corpo de água à direita da instalação de prospecção e exploração de fluido é, por exemplo, entre 500 m e 3.000 m.

[033] A instalação de prospecção e exploração de fluido inclui um conjunto de superfície, em particular, um conjunto flutuante e um conjunto de fundo (não representado) que são geralmente conectados uma ao outro pelo tubo flexível 10.

[034] O tubo flexível 10 é, de preferência, um tubo que é “não colado” (mencionado pelo termo “não colado” de acordo com a terminologia de português aceita).

[035] Pelo menos duas camadas adjacentes do tubo flexível 10 são livres para mover longitudinalmente uma em relação à outra sob o encurvamento ou flexão do tubo. Vantajosamente, todas as camadas do tubo flexível são livres para se mover uma em relação à outra. Tal tubo é descrito, por exemplo, nos documentos em relação aos padrões API 17J e API RP17B, publicados pelo American Petroleum Institute (API).

[036] Conforme ilustrado na Figura 1, o tubo 10 delimita uma pluralidade de camadas concêntricas em tomo do eixo geométrico A-A', as quais se estendem continuamente ao longo da seção central 12 até as peças de extremidade 14 situadas nas extremidades do tubo.

[037] De acordo com a invenção, o tubo 10 compreende pelo menos um primeiro envoltório 20 feito de material à base de polímero que vantajosamente constitui um envoltório de pressão.

[038] O tubo 10 compreende adicionalmente pelo menos uma camada de blindagem de tração 24, 25 disposta externamente em relação ao primeiro envoltório 20.

[039] Vantajosamente, e de acordo com o uso desejado, o tubo 10, além disso, compreende uma carcaça interna 26 disposta no interior do envoltório de pressão 20, uma abóbada de pressão 28 interposta entre o envoltório de pressão 20 e a camada ou camadas de blindagem de tração 24, 25 e um envoltório exterior 30, projetado para assegurar a proteção do tubo 10.

[040] De uma maneira conhecida, o envoltório de pressão 20 é projetado para ser usado para confinar de uma maneira vedada o fluido transportado na passagem 16. O mesmo é formado de material polimérico, por exemplo, com base em uma poliolefina, tal como polietileno, com base em uma poliamida, tal como PA11 ou PA12, ou com base em um polímero fluorado, tal como fluoreto de polivinilideno (PVDF).

[041] A espessura do envoltório de pressão 20 compreende, por exemplo, entre 5 mm e 20 mm.

[042] A carcaça 26, quando está presente, é formada, por exemplo, de uma tira de metal perfilada que é enrolada em uma espiral. Os enrolamentos em espiral da tira são vantajosamente entrelaçados um no outro, o qual permite a absorção das forças de compressão radial.

[043] Nesse exemplo, a carcaça 26 é disposta no interior do envoltório de pressão 20. O tubo é, então, mencionado como “interior rugoso” de acordo com a terminologia do português aceita por conta da geometria da carcaça 26.

[044] A título de uma variável (não mostrada), o tubo flexível 10 é livre de qualquer carcaça interna 26, é, então, mencionado como “interior liso” de acordo com a terminologia do português aceita.

[045] O enrolamento helicoidal da lâmina de metal perfilada que forma a carcaça 26 tem passo curto, isto é, tem um ângulo de hélice que tem um valor absoluto próximo a 90°, tipicamente compreendido entre 75° e 90°.

[046] Nesse exemplo, a abóbada de pressão 28 é projetada para absorver as forças relacionadas à pressão que prevalecem no interior do envoltório de pressão 20. É, por exemplo, formada de um fio perfilado de metal enrolado de maneira helicoidal em torno do envoltório 20. O fio perfilado geralmente tem uma geometria complexa, em particular, que tem uma forma com formato semelhante a um Z, T, U, K, X ou I.

[047] A abóbada de pressão 28 é enrolada de maneira helicoidal com um passo curto em tomo do envoltório de pressão 20, isto é, com um ângulo de hélice que tem um valor absoluto próximo a 90°, tipicamente compreendido entre 75° e 90°.

[048] O tubo flexível 10 de acordo com a invenção compreende pelo menos uma camada de blindagem 24, 25 formada de um enrolamento helicoidal de pelo menos um elemento de blindagem alongado 29.

[049] No exemplo mostrado na Figura 1, o tubo flexível 10 inclui uma pluralidade de camadas de blindagem de reforço 24, 25, em particular, uma camada de blindagem interior 24, aplicadas sobre a abóbada de pressão 28 (ou sobre o envoltório 20 quando a abóbada 28 está ausente) e uma camada de blindagem de reforço exterior 25 em torno da qual é disposto o envoltório exterior 30.

[050] Cada camada de blindagem 24, 25, inclui elementos de blindagem de reforço longitudinais 29 enrolados com um passo longo em torno do eixo geométrico A-A’ do tubo.

[051] O termo “enrolado com um passo longo”, é usado para indicar que o valor absoluto do ângulo de hélice é menor que 60°, e compreende tipicamente entre 25° e 55°.

[052] Os elementos de blindagem de reforço 29 de uma primeira camada de blindagem 24 são geralmente enrolados a um ângulo na direção oposta em relação aos elementos de blindagem 29 de uma segunda camada de blindagem 25. Desse modo, se o ângulo de enrolamento dos elementos de blindagem de reforço 29 da primeira camada 24 for igual a + a, sendo que a compreende entre 25° e 55°, o ângulo de enrolamento dos elementos de blindagem de reforço 29 da segunda camada de blindagem 25 disposta em contato com a primeira camada de blindagem 24 é, por exemplo - a, sendo que a compreende entre 25° e 55°.

[053] Os elementos de blindagem de reforço 29 são, por exemplo, formados por tiras ou fios de metal.

[054] Conforme será discutido abaixo, cada um dos elementos de blindagem de reforço 29 tem uma seção de extremidade 32 inserida na peça de extremidade 14. A seção de extremidade 32 se estende até uma extremidade livre 34 disposta dentro da peça de extremidade 14. Vantajosamente, apresenta um caminho de trajetória helicoidal ou pseudo- helicoidal com o eixo geométrico A-A’ na peça de extremidade 14.

[055] Nesse exemplo, cada camada de blindagem de reforço 25, 26 é dotada de pelo menos uma tira antidesgaste 36 sobre a qual a camada 25, 26 é sustentada. A tira antidesgaste 36 é, por exemplo, feita de plástico.

[056] No exemplo mostrado na Figura 2, a tira antidesgaste 36 se estende até a extremidade livre 34 de cada elemento de blindagem 29. A título de uma variável, conforme será discutido adicionalmente abaixo, a seção de extremidade 32 de cada elemento de blindagem 29 é removida para que seja livre de qualquer tira antidesgaste.

[057] O envoltório exterior 30 é destinado a evitar a permeação de fluido a partir do exterior do tubo flexível para o interior. É vantajosamente feito de material polimérico, em particular, com base em uma poliolefina, tal como polietileno, com base em uma poliamida, tal como PA11 ou PA12, ou com base em um polímero fluorado, tal como fluoreto de polivinilideno (PVDF).

[058] A espessura do envoltório exterior 30 compreende, por exemplo, entre 5 mm e 15 mm.

[059] Conforme ilustrado na Figura 2, cada peça de extremidade 14 tem uma abóboda de extremidade 50 e uma cobertura de conexão exterior 51 que se projeta para fora axialmente em direção à traseira da abóboda de extremidade 50. A cobertura 51 define, com a abóboda de extremidade 50, uma câmara de recepção 52 para receber as extremidades livres 34 dos elementos de blindagem 29.

[060] A peça de extremidade 14 também compreende adicionalmente um conjunto de vedação dianteiro 54 em tomo do envoltório de pressão 20, e um conjunto de vedação traseiro 56 em torno do envoltório exterior 30.

[061] A peça de extremidade 14, adicionalmente, compreende um conjunto de fixação 58 para a fixação das camadas de blindagem 24, 25 na câmara 52.

[062] Nesse exemplo, a abóboda de extremidade 50 é destinada para a conexão do tubo 10 a outra peça de extremidade de conexão 14 ou às unidades de equipamento terminais, vantajosamente, por meio de um flange de extremidade (não mostrado).

[063] A abóboda de extremidade 50 tem um furo central 62 projetado para receber a extremidade do primeiro envoltório 20 e para permitir que o fluxo de fluido flua através da passagem central 16 para o exterior do tubo 10.

[064] No exemplo mostrado na Figura 2, a abóboda de extremidade 50 define internamente uma superfície traseira 64 que delimita uma superfície de suporte convergente 66 para sustentar um anel de frisagem e um alojamento de inserção 68 para inserir um anel batente traseiro.

[065] A cobertura 51 compreende uma parede periférica tubular 70 que se estende em torno do eixo geométrico A-A'. A parede periférica 70 tem uma borda dianteira 72 fixa sobre a abóboda de extremidade 50, que diverge ou se move radialmente para longe das camadas de blindagem 24, 25 e uma borda traseira 74 que se estende axialmente em direção à traseira além da abóboda de extremidade 50.

[066] A cobertura 51 delimita a câmara 52 radialmente em direção ao exterior. A superfície traseira 64 da abóboda de extremidade 50 delimita axialmente a câmara 52 em direção à frente.

[067] O conjunto de vedação dianteiro 54 é vantajosamente situado na frente da peça de extremidade 14, em contato com a abóboda de extremidade 50, enquanto que é deslocado axialmente em direção à frente em relação ao conjunto de fixação 58 e em relação ao conjunto de vedação a jusante 56.

[068] O mesmo compreende um anel de frisagem dianteiro 76, projetado para entrar em engate no envoltório de pressão 20, e um flange de aperto dianteiro 78 para apertar o anel de frisagem dianteiro 76.

[069] No exemplo mostrado na Figura 2, em que o tubo 10 inclui uma abóbada de pressão 28, o conjunto dianteiro 54 compreende adicionalmente um anel batente intermediário 80 para a abóbada de pressão 28, interposto entre o anel de frisagem 76 e o flange de aperto 80.

[070] O anel de frisagem 76 é, desse modo, encravado na superfície convergente ou afunilada 66 e é comprimido pelo flange de aperto 78 para frisar o envoltório 20.

[071] Na realização representada na Figura 3, o anel de frisagem dianteiro 76 é disposto em suporte direto sobre o flange de aperto dianteiro 81 sem qualquer peça intermediária entre os dois.

[072] O conjunto de vedação traseiro 56 é disposto na traseira do conjunto de fixação 58. O mesmo inclui um anel de frisagem traseiro 82, um flange de aperto traseiro 84 e, vantajosamente, uma cânula de suporte intermediária 86 interposta entre o envoltório exterior 30 e as camadas de blindagem de reforço 24, 25.

[073] O anel de frisagem traseiro 82 é interposto entre uma superfície traseira da cobertura 51 e o envoltório exterior 30.

[074] O flange de aperto traseiro 84 é fixado à borda traseira 74 da cobertura 51. O mesmo empurra para frente o anel de frisagem traseiro 82 em direção à frente a fim de comprimir e frisar o envoltório exterior 30.

[075] O envoltório exterior 30 é sustentado sobre a cânula intermediária 86. O mesmo é encravado axialmente na traseira do conjunto de fixação 58.

[076] De acordo com a invenção, o conjunto de fixação 58 compreende pelo menos um membro de aperto anular 90 para apertar as camadas de blindagem 24, 25 aplicando-se uma pressão radial P que é maior que 10 MPa (100 bars) sobre as camadas de blindagem 24, 25. O mesmo, de preferência, compreende pelo menos uma camada de atrito intermediária 92 disposta entre o membro anular 90 e a camada de blindagem de reforço exterior 25 e/ou entre o membro anular 90 e a cobertura 51 e/ou entre as camadas de blindagem de reforço 24, 25.

[077] De acordo com a invenção, o membro de aperto anular 90 aplica, sobre as camadas de blindagem 24, 25, uma pressão radial P direcionada para o eixo geométrico A-A’ que é maior que 10 MPa (100 bars), em particular, maior que 15 MPa (150 bars), por exemplo, entre 18 MPa (180 bars) e 25 MPa (250 bars).

[078] Essa pressão radial é aplicada sobre um comprimento ativo L que, nesse exemplo corresponde ao comprimento do membro anular 90, tomado ao longo do eixo geométrico A-A'.

[079] Com referência às Figuras 2 e 12 a 14, o membro de aperto anular 90 compreende um corpo tubular 94 com o eixo geométrico A-A’ que tem uma superfície de mancai periférica interior 96 sobre as seções de extremidade 32 dos elementos de blindagem de reforço 29 da camada de blindagem 25, e uma superfície periférica exterior 98, destinada para fazer a conexão axial com a cobertura 51.

[080] No exemplo representado na Figura 2, a superfície periférica interior 96 é cilíndrica com o eixo geométrico A-A’. A mesma mantém no lugar as seções de extremidade 32 dos elementos de blindagem de reforço 29 em um invólucro de revestimento cilíndrico, de uma maneira que essas seções de extremidade 32 não se movam para longe ou se movam para dentro próximo ao eixo geométrico A-A'.

[081] As seções de extremidade 32 podem adotar, desse modo, uma configuração helicoidal que não implica desprendimento dos elementos de blindagem de reforço 29 para longe do eixo geométrico A-A'.

[082] Nesse exemplo, o membro de aperto anular 90 substancialmente cobre toda a seção de extremidade 32 de cada elemento de blindagem 29 até sua extremidade livre 34. Cada seção de extremidade 32 é, desse modo, colocada em engate com o membro anular 90 sobre substancialmente todo o comprimento L do membro anular 90.

[083] A força de retenção FR do membro anular 90 é proporcional à pressão de aperto P, tomada no nível da superfície interior 96, à superfície de aperto S e ao coeficiente de atrito fr entre o membro anular 90 e os elementos de blindagem 29 de acordo com a equação a seguir: FR = P . S . fr

[084] No caso de uma superfície interior cilíndrica 96: sendo que S = L.π.D, LeD são respectivamente o comprimento e o diâmetro interno do membro anular 90.

[085] Com um resultado: FR = P . L . π . D . fr.

[086] Vantajosamente, a fim de fornecer uma força de retenção adequada, o comprimento L do membro anular 90 é maior que 200 mm.

[087] O membro de aperto anular 90 é distintamente separado e é axialmente deslocado em relação ao conjunto de vedação dianteiro 54.

[088] Isso evita que sejam desprendidos os elementos de blindagem de reforço 29 radialmente para longe do eixo geométrico A-A'. Uma dimensão radial mínima é, desse modo, obtida.

[089] O membro de aperto anular 90 inclui um colar de aperto 100, aplicado em torno da camada de blindagem 25, sendo que o colar 100 tem capacidade para passar a partir de uma configuração radialmente expandida para instalação - montagem para uma configuração retraída para a aplicação de uma pressão radial que é maior que 10 MPa (100 bars) sobre as seções de extremidade 32 dos elementos de blindagem de reforço 29.

[090] No exemplo ilustrado pelas Figuras 12 e 13, o colar de aperto 100 compreende uma pluralidade de segmentos de mancai 102 que são montados em conjunto entre os mesmos por elementos de conexão 104.

[091] Cada segmento 102 tem uma forma em formato semelhante a uma seção longitudinal do cilindro com o eixo geométrico A-A’ que tem uma medição de intervalo angular menor que 360°, sendo que a soma dos intervalos angulares dos segmentos 102 é substancialmente igual a 360°.

[092] No exemplo representado na Figura 12, o número de segmentos 102 é igual a 2, com cada segmento 102 que se estende sobre 180°.

[093] A título de uma variável, o número de segmentos 102 é maior que 2, por exemplo, igual a N, com cada segmento 102 que se estende sobre um intervalo angular igual a 3607N.

[094] As bordas laterais 106 de cada segmento 102 se estendem ao longo de uma geratriz do cilindro formado pelo membro de aperto anular 90.

[095] Os segmentos 102 são conectados de maneira tangencial um ao outro através de suas bordas laterais 106 mediante a aplicação de uma força tangencial F gerada pelos elementos de conexão 104.

[096] Conforme ilustrado pela Figura 13, os elementos de conexão 104 compreendem uma pluralidade de sistemas de porca/parafuso paralelos 108, que são montados de maneira tangencial através das bordas laterais 106 de dois segmentos adjacentes 102 por estarem distribuídos ao longo do comprimento de cada borda lateral 106.

[097] Com a finalidade de aplicar uma determinada pressão radial P no nível da superfície interior 96, no evento em que a espessura E do colar 20 é significativamente menor que seu diâmetro interno D, a pressão P segue a seguinte lei: P=2F, DL em que Léo comprimento do colar de aperto e F é a força de aperto tangencial dos elementos de conexão 104.

[098] Vantajosamente, a fim de permitir a respiração dos elementos de conexão 104, e para anular o risco de afrouxamento do colar 100, o qual pode estar ligado à deformação possível das tiras antidesgaste 36, arruelas de mola de curso longo 110, por exemplo, do tipo Belleville, são interpostas entre as cabeças de parafuso e as porcas, conforme é visível na Figura 13.

[099] Em uma realização ilustrada pela Figura 14, o colar 100 é formado integralmente em uma única peça sobre toda sua periferia em torno do eixo geométrico A-A', a partir de um material de memória de formato.

[0100] O material de memória de formato apresenta vantajosamente uma temperatura de transição que é menor que 0 °C. Em temperatura ambiente, o colar 100 tem um diâmetro interior que é menor que o diâmetro exterior da camada de blindagem externa 25. Durante a montagem da peça de extremidade, o colar 100 é resfriado abaixo da temperatura de transição, o qual torna, então, possível aumentar grandemente seu diâmetro interno sem o risco de danificar o material. Esse aumento de diâmetro pode, por exemplo, ser ocasionado por meio de um mandril de expansão.

[0101] O colar 100, então, apresenta um diâmetro interno que é substancialmente maior que aquele da camada de blindagem externa 25, e é revelado como sendo na configuração expandida de instalação - montagem conforme representado em linhas pontilhadas na Figura 14. Subsequentemente, o colar 100 é rosqueado na configuração expandida em torno da camada de blindagem externa 25, sendo que a temperatura do colar 100 é, então, exigida para ser mantida abaixo da temperatura de transição.

[0102] Finalmente, a temperatura do colar 100 é aumentada até um valor maior que a temperatura de transição, em prática, até a temperatura ambiente, o qual resulta no material de memória de formato que tem capacidade para recuperar sua geometria original, de tal modo que o colar 100, então, retorne para a configuração de aperto retraída, ilustrada em linhas cheias na Figura 14.

[0103] No exemplo ilustrado na Figura 2, uma borda traseira 112 do membro anular 90 é encravada axialmente contra um ombro 114 definido pela cobertura 51, a fim de retransferir para a cobertura 51 e para a abóboda de extremidade 50 as forças de tensão axial recebidas pelo membro anular 90. Além disso, o membro anular 90 pode ser fixado à cobertura 51 por outro meio, por exemplo, por meio de parafusos.

[0104] Nesse exemplo, a cavidade 52 é livre de qualquer material de enchimento, sendo que a absorção de forças axiais que se originam a partir das camadas de blindagem 24, 25 é efetuada exclusivamente por meio do membro anular 90.

[0105] A título de uma realização (não mostrada), um material de enchimento sólido, tal como uma resina polimérica termorrígida de tipos, tais como, epóxi ou araldita, é disposto na câmara 52 em torno do membro anular 90.

[0106] Preferencialmente, a fim de aprimorar a absorção de forças, o coeficiente de atrito fr entre a camada de blindagem 25 e o membro anular 90 é maior que 0,1, vantajosamente maior que 0,3 e, de preferência, maior que 0,4.

[0107] Com essa finalidade, as seções de extremidade 32 dos elementos de blindagem de reforço 29 são vantajosamente removidas a fim de remover as tiras antidesgaste 36.

[0108] Essa operação é, por exemplo, realizada antes da instalação no lugar do membro anular 90, colocando-se um colar de aquecimento ou indutivo à direita da cânula traseira 86 sobre a camada de blindagem de reforço 25.

[0109] Isso sendo feito, os elementos de blindagem de reforço 29 são liberados a fim de permitir que a camada de blindagem exterior 25 se alargue. As extremidades das duas tiras antidesgaste 36 dessa camada 29 são, desse modo, acessíveis.

[0110] O colar de aquecimento é, então, ativado de modo a alcançar uma temperatura de cerca de 100 °C a 150 °C em um modo rápido para limitar a difusão.

[0111] As seções de extremidade das tiras antidesgaste 36 são, então, rompidas aproveitando-se da resistência mecânica localmente reduzida.

[0112] Essa operação também é adicionalmente repetida para a camada de blindagem interna 24, com o colar de aquecimento no mesmo lugar ou movendo-se o mesmo em direção à frente de uma maneira incremental a fim de minimizar a resistência térmica e, portanto, o tempo de aquecimento.

[0113] O rasgamento obtido é vantajosamente localizado na traseira do membro anular 109. Esse método impede qualquer intrusão mecânica que seja propensa a criar defeitos locais sobre os elementos de blindagem de reforço 29.

[0114] Vantajosamente, os elementos de blindagem de reforço 29 são desengordurados, a fim de aumentar o coeficiente de atrito da superfície dos mesmos no nível da seção de extremidade 32.

[0115] Preferencialmente, pelo menos uma camada de atrito intermediária 92 é disposta entre o membro anular 90 e a camada de blindagem 25, e/ou entre o membro anular 90 e a cobertura 51 e/ou entre as camadas de blindagem de reforço 24, 25.

[0116] Em determinados casos, a camada de atrito intermediária 92 aumenta o coeficiente de atrito até pelo menos 0,35.

[0117] A camada intermediária 92 pode ser feita de material compósito, material polimérico ou material metálico.

[0118] A mesma é, por exemplo, formada de uma tira de um material usado para fabricar os forros de atrito em sistemas de freio. Tal material é, por exemplo, comercializado junto a empresa Bremskerl na forma de um forro livre de asbestos que tem um coeficiente de atrito com aço da ordem de 0,35.

[0119] A presença de pelo menos uma camada de atrito intermediária 92 aumenta substancialmente a força de retenção fornecida pelo conjunto de fixação 58 limitando-se seu comprimento.

[0120] A título de exemplo, um membro anular 90 que tem um comprimento igual a 0,3 m e que aperta a 20 MPa (200 bars) os elementos de blindagem de reforço 29 que têm um diâmetro de 0,3 m com um coeficiente de atrito de 0,35 tem capacidade para absorver uma tensão da ordem de 200 t.

[0121] O conjunto da peça de extremidade 14 de acordo com a invenção é realizado conforme exposto a seguir.

[0122] Inicialmente, as diversas camadas diferentes do tubo 10 são cortadas ao comprimento adequado a fim de tornar evidente, sobre a abóbada de pressão 28, uma seção de extremidade livre 32 das camadas de blindagem 24, 25.

[0123] No exemplo mostrado na Figura 2, as seções de extremidade livre 32 são recebidas em um invólucro de revestimento cilíndrico e, portanto, não se submetem a qualquer torção ou contorção durante sua instalação no lugar.

[0124] O conjunto de vedação a jusante 56 é, então, instalado no lugar mediante o posicionamento da cânula 86 entre o envoltório exterior 30 e a camada de blindagem exterior 25.

[0125] Preferencialmente, uma camada de atrito 92 é disposta em torno das seções de extremidade 32.

[0126] Então, o membro anular 90 em sua configuração expandida é introduzido em torno da camada de blindagem 25, com a interposição da camada de atrito 92.

[0127] A abóboda de extremidade 50 e o conjunto de vedação dianteiro 54 são subsequentemente instalados no lugar.

[0128] O membro anular 90 é, então, movido para sua configuração retraída a fim de aplicar uma pressão radial maior que 10 MPa (100 bars) sobre as seções de extremidade 32 dos elementos de blindagem de reforço 29.

[0129] As camadas de blindagem 24, 25 são, então, fixas ao membro anular 90 mediante o aperto.

[0130] Então, o conjunto de vedação dianteiro 54 é ativado mediante aperto. A cobertura 51 é, então, posicionada e é colocada em engate em tomo do membro anular 90, antes de ser fixada à abóbada 50.

[0131] O conjunto de vedação a jusante 56 é, então, ativado apertando-se sobre a cobertura 51.

[0132] Em operação, quando a peça de extremidade 14 é montada em outra peça de extremidade, ou em um conjunto de superfície, a tensão axial transmitida pelas camadas de blindagem 24, 25 que resulta a partir do peso do tubo 10 é absorvida radialmente através do membro anular 90, de preferência, por meio da camada de atrito 92.

[0133] Devido à alta pressão de aperto radial, as forças absorvidas são significativas e podem ser transmitidas para a cobertura 51 e/ou para a abóboda de extremidade 50 a fim de assegurar a robustez da peça de extremidade 14.

[0134] Os elementos de blindagem de reforço 29 têm, então, seções de extremidade 32 que são mantidas no lugar pelo membro anular 90 em um invólucro de revestimento cilíndrico, sem alargamento radial. O risco inicial de dano para cada elemento de blindagem 29 é, portanto, muito limitado, o qual aumenta a resistência da peça de extremidade 14 a uma tensão axial média muito alta, mas também a variações em tensão axial que oscilam em torno da tensão média em um grande número de ciclos de variação de tensão.

[0135] A fixação robusta das seções de extremidade 32 dos elementos de blindagem de reforço 29 pode ser até obtida, nesse caso, sem que seja injetado material de enchimento na câmara 52.

[0136] Uma segunda peça de extremidade 14 de acordo com a invenção é ilustrada na Figura 4.

[0137] Ao contrário da primeira peça de extremidade 14 representada na Figura 2, o membro anular 90 dessa peça de extremidade 14 compreende pelo menos um membro de fixação axial 120 para a fixação sobre a abóboda de extremidade 50. Esse membro de fixação 120 é, por exemplo, formado por um gancho recebido em uma ranhura radial correspondente 122 formada na abóbada.

[0138] Nesse caso, o contato axial entre uma borda traseira do membro anular 90 e a cobertura 51 não é mais necessário. As forças axiais transmitidas pelas camadas de blindagem 24, 25 para o membro anular 90 são diretamente absorvidas pela cooperação entre o membro de fixação 120 e a ranhura correspondente 122 da abóbada 50.

[0139] Uma terceira peça de extremidade 14 de acordo com a invenção é ilustrada na Figura 5.

[0140] Ao contrário da primeira peça de extremidade 14 ilustrada na Figura 2, o membro anular 90 sobrepõe parcialmente a seção de extremidade 32 de cada elemento de blindagem 29, próximo à borda traseira 74 da cobertura 51.

[0141] Pelo menos uma porção 130 da extremidade livre de cada elemento de blindagem 29 se projeta para fora em direção à frente além do membro anular 90.

[0142] Cada porção de extremidade livre 130 tem uma região traseira 132 que se estende radialmente para longe do eixo geométrico A-A’ movendo-se em direção à frente, uma região dianteira 134 que se aproxima radialmente mais em direção ao eixo geométrico A-A’ movendo-se em direção à frente e um membro de fixação 138 situado na extremidade livre 34 do elemento de blindagem 29.

[0143] O conjunto de fixação 58, então, inclui um material de enchimento 140, tal como definido anteriormente acima, o material 140 que preenche a câmara 52 a fim de integrar a porção 130 de cada elemento de blindagem 29 e fixar axialmente o mesmo em relação à abóbada 50 e à cobertura 51.

[0144] Nesse exemplo, a superfície exterior 98 do membro anular 90 fica localizada radialmente para longe da cobertura 51. O material de enchimento 140 é disposto no espaço anular definido entre a superfície exterior 98 e a cobertura 51.

[0145] Nessa peça de extremidade 14, o membro anular 90 parcialmente absorve a tensão axial transmitida pelas camadas de blindagem 24, 25. O mesmo absorve, por exemplo, entre 5% e 50% da tensão axial transmitida pelas camadas de blindagem 24, 25. Vantajosamente, o membro anular 90 absorve entre 15% e 50% da tensão axial transmitida pelas camadas de blindagem 24, 25.

[0146] No caso em que o membro anular 90 absorve somente parcialmente a tensão axial transmitida pelas camadas de blindagem 24, 25, a invenção também poderia funcionar quando a pressão de aperto radial em direção ao eixo geométrico central A-A’ aplicada pelo membro anular 90 dos elementos de blindagem de reforço 29 é menor que 10 MPa (100 bars), por exemplo, entre 5 MPa (50 bars) e 10 MPa (100 bars).

[0147] Quando o membro anular 90 absorve somente uma proporção muito pequena da tensão axial, por exemplo, menos que 30% da tensão axial, é de fato possível compensar uma redução na pressão de aperto através de um aumento no comprimento do membro anular 90, enquanto que também mantém um perfil dimensional total aceitável.

[0148] O membro anular 90 que está situado na traseira da porção de extremidade livre 130, a tração nos elementos de blindagem de reforço 29 e os deslocamentos axiais dos últimos são reduzidos de maneira significativa na zona de desprendimento no início da região traseira 132.

[0149] Isso reduz grandemente o fenômeno de fadiga que pode ser observado na zona de desprendimento dos elementos de blindagem de reforço 29, uma vez que as trações são menores, e os deslocamentos são reduzidos.

[0150] Desse modo, colocando-se a zona de desprendimento dos elementos de blindagem de reforço 29 na frente do membro anular 90, o problema de fadiga dos elementos de blindagem de reforço é resolvido, sem existir qualquer necessidade por absorção de toda a carga utilizando-se o membro anular 90.

[0151] O comprimento do membro anular 90 pode ser, então, reduzido, em particular, quando as tensões manifestadas sobre a peça de extremidade 14 alcançam várias centenas de toneladas, às vezes maiores que 1.000 t.

[0152] Isso toma possível manter o comprimento L da peça de extremidade 14 relativamente pequeno, enquanto que também assegura de modo eficaz a absorção da carga.

[0153] Uma quarta peça de extremidade 14 de acordo com a invenção é ilustrada na Figura 6. Em contraste com a primeira peça de extremidade 14 ilustrada na Figura 2, essa peça de extremidade 14 compreende um único membro anular individual 90 associado a cada camada de blindagem 24, 25.

[0154] Desse modo, os elementos de blindagem de reforço 29 da camada de blindagem interior 24 se estendem em direção à frente além dos elementos de blindagem de reforço 29 da camada de blindagem exterior 25.

[0155] Um primeiro membro de aperto anular 90 é aplicado sobre a camada de blindagem interior 24. Um segundo membro de aperto anular 90 é aplicado de modo a ficar adjacente ao primeiro membro de aperto anular 90 sobre a camada de blindagem exterior 25.

[0156] Os membros de aperto anulares 90 são colocados axialmente em contato um com o outro.

[0157] Preferencialmente, uma camada de atrito 92 é disposta entre cada camada de blindagem 24, 25 e o membro anular 90 disposto sobre a respectiva camada de blindagem de reforço 24, 25.

[0158] Vantajosamente, uma primeira cânula de suporte 150 para apertar é interposta entre as seções de extremidade 32 dos elementos de blindagem de reforço 29 da primeira camada de blindagem 24 de modo a estar voltado para o primeiro membro anular 90. Uma segunda cânula de suporte de aperto 152 é interposta entre a primeira camada de blindagem de reforço 24 e as seções de extremidade 32 dos elementos de blindagem 29 da segunda camada de blindagem de reforço 25, de modo a estar voltado para o segundo membro anular 90.

[0159] As cânulas 150, 152 são vantajosamente cilíndricas ou cônicas a fim de respeitar o ângulo natural de alargamento associado à recuperação elástica depois que as tiras de retenção para reter no lugar os membros de blindagem 29 têm sido liberadas durante a junção e montagem da peça de extremidade 14.

[0160] As cânulas 150, 152 tornam possível obter um suporte de aperto melhor e evitar o dano da abóbada de pressão 28 durante o aperto.

[0161] Essa disposição reduz o comprimento de fixação ou aumenta a tensão absorvida, visto que cada camada de blindagem 24, 25 é apertada de forma independente.

[0162] Uma quinta peça de extremidade 14 de acordo com a invenção é ilustrada na Figura 7.

[0163] Diferente da primeira peça de extremidade 14 ilustrada na Figura 2, o membro anular 90 tem um anel interior cônico 160 que delimita a superfície interior 96 disposta em contato com a seção de extremidade 32 da camada de blindagem 25.

[0164] O membro anular 90 também compreende, ainda, um anel de aperto exterior 162 que tem a capacidade de apertar o anel interior 160 radialmente em direção ao eixo geométrico A-A por meio de um efeito de cunha.

[0165] Desse modo, o anel interior 160 apresenta uma superfície de mancai exterior afunilada ou cônica 164 disposta de modo a estar voltada para uma superfície de mancai interior cônica 166 do anel exterior 162.

[0166] O anel exterior 162 delimita uma superfície exterior 98 para o contato com a cobertura 51.

[0167] O deslocamento relativo do anel exterior 162 paralelo ao eixo geométrico A-A’ ao longo do anel interior 160 causa um deslocamento radial do anel interior 160, o qual gera uma pressão de aperto radial sobre as camadas de blindagem de reforço 24, 25. De acordo com a invenção, essa pressão radial é maior que 10 MPa (100 bars).

[0168] Esse membro anular 90 tem a vantagem de criar uma pressão radial principal.

[0169] No exemplo mostrado na Figura 7, a superfície de mancai exterior 164 do anel interior 160 e a superfície de mancai interior 166 do anel exterior 162 convergem em direção ao eixo geométrico A-A’ movendo-se em direção à traseira.

[0170] Esse sistema é, desse modo, de auto-aperto, sem limitação das forças de aperto sobre as camadas de blindagem 24, 25, e sobre a abóbada de pressão 28.

[0171] A título de uma variável (não mostrado), a fim de controlar o aperto, a superfície de mancai exterior 164 do anel interior 160 e a superfície de mancai interior 166 do anel exterior 162 convergem em direção ao eixo geométrico A-A’ movendo-se em direção à frente. Nesse caso, o anel exterior 162 é travado em moção translacional, por exemplo, por um pino, com a finalidade de manter o aperto.

[0172] Uma sexta peça de extremidade 14 de acordo com a invenção é mostrada nas Figuras 8 e 9.

[0173] Diferente da primeira peça de extremidade 14 mostrada na Figura 2, o membro de aperto anular 90 da sexta peça de extremidade 14 compreende um anel 170 que é localmente deformado em setores angulares selecionados ao redor do eixo geométrico A-A’.

[0174] Desse modo, quando o mesmo é disposto de modo ativo em contato com as camadas de blindagem 24, 25, o anel deformado 170 inclui uma pluralidade de primeiras regiões angulares 172 aplicadas e apertadas às seções de extremidade 32 sobre a camada de blindagem 25.

[0175] O anel deformado 170 compreende, adicionalmente, uma pluralidade de segundas regiões angulares 174 disposta entre as primeiras regiões angulares 172, sendo que as segundas regiões angulares 174 não são aplicadas e apertadas às seções de extremidade 32 da camada de blindagem 25.

[0176] A fim de deformar o anel 170, e criar as primeiras regiões angulares 172 aplicadas e apertadas às seções de extremidade 32, uma máquina desse tipo como a máquina de “crimpagem radial”, que compreende uma pluralidade de dedos de aperto radial é, por exemplo, usada.

[0177] Esse método de crimpagem para a crimpagem radial do anel 170 é rápida, reprodutível e fácil de implantar, e fornece a capacidade de obter uma pressão de aperto radial de cerca de 30 MPa (300 bars).

[0178] Sendo a pressão de aperto radial alta, é vantajoso inserir sob as seções de extremidade 32 dos elementos de blindagem de reforço 29 uma cânula de sustentação do tipo como aquele mostrado na Figura 6, sendo que a cânula de sustentação é disposta de modo a estar voltada para o anel 170 apertado por crimpagem radial. Essa variável que combina o uso de uma cânula de sustentação e um anel apertado por crimpagem radial toma possível reduzir o custo de fabricação da peça de extremidade 14.

[0179] Em uma outra realização, as segundas regiões angulares 174 são produzidas a partir de um material de memória de formato que tem uma forma que apresenta uma primeira configuração expandida ou distribuída, na extensão circunferencial das primeiras regiões 172, e uma segunda configuração retraída, que se projeta radialmente em direção ao exterior, conforme mostrado na Figura 9.

[0180] Uma sétima peça de extremidade 14 de acordo com a invenção é mostrada na Figura 10.

[0181] Diferente da primeira peça de extremidade 14 ilustrada na Figura 2, os fios de blindagem adicionais 180, produzidos, vantajosamente, a partir de carbono ou aço, são acoplados entre os elementos de blindagem de reforço 29, de modo a estarem voltados para as seções de extremidade 32.

[0182] Esses fios de blindagem adicionais 180 são interpostos entre a abóbada de pressão 28 ou o envoltório de pressão 20 e a camada de blindagem interior 24 e/ou entre a camada de blindagem interior 24 e a camada de blindagem exterior 25 e/ou entre a camada de blindagem exterior 25 e o membro anular 90.

[0183] Cada fio de blindagem de reforço 180 é enrolado em tomo da borda dianteira do membro anular 90 e ao longo da superfície exterior 98 do membro anular 90.

[0184] Cada fio de blindagem de reforço 180, no presente contexto, tem uma extremidade traseira disposta na peça de extremidade 14 de modo a estar voltada axialmente para a cobertura 51, vantajosamente sob a borda traseira do membro anular 90.

[0185] Um material de enchimento sólido 140 é disposto na câmara de recepção 52 com a finalidade de incorporar os fios de blindagem 180 e entrar em contato com a abóbada e 50 com a capa 51.

[0186] Isso fornece o espalhamento das forças de tensão sobre pelo menos quatro camadas, a saber, duas camadas de blindagem de reforço 24, 25 acopladas a duas ou três camadas de fios de blindagem 180.

[0187] O membro anular 90 compartilha a força de tensão sobre todos os fios situados na frente do membro 90, o que torna, assim, possível aplicar uma taxa inferior de estresse sobre os elementos de blindagem de reforço 29 das camadas de blindagem de reforço 24, 25.

[0188] No exemplo mostrado na Figura 10, as seções de extremidade 32 dos elementos de blindagem de reforço 29 são cobertos de forma substancialmente completa pelo membro anular 90.

[0189] A oitava peça de extremidade 14 de acordo com a invenção, ilustrado na Figura 11, diferente da sétima peça de extremidade 14 representada na Figura 10 em que, de forma analógica à terceira peça de extremidade 14 representada na Figura 5, uma porção 130 da seção de extremidade 32 de cada elemento de blindagem 29 se projeta para fora além do membro anular 90.

[0190] Os fios de blindagem adicionais 180 não são enrolados em torno do membro anular 90, mas são dispostos entre as partes que que se projetam para fora 130 da seção de extremidade 32.

[0191] Em uma realização (não mostrada) da peça de extremidade 14 mostrada na Figura 10, insertos longitudinais produzidos a partir de material compósito à base de fibra de carbono ou de aço são interpostos na traseira entre o membro anular 90 e a camada de blindagem de reforços 24, 25 e se projetam para fora em direção à frente no material de enchimento 140.

[0192] Desse modo, enquanto as seções de extremidade 32 dos elementos de blindagem de reforço 29 param no membro anular 90, uma porção do estresse é transferida para os insertos no material de enchimento 140, somente por atrito, ou auxiliada no que diz respeito a estresse de cisalhamento por esferas adicionadas por ligação, ou usinadas diretamente no inserto.

[0193] Na realização ilustrada na Figura 15, cada seção de extremidade 32 de um elemento de blindagem 29 é dobrada sobre si mesmo em um laço, sob o membro anular 90.

[0194] Cada seção de extremidade 32 desse modo inclui uma porção interior traseira 184 disposta sob o membro anular 90, uma porção frontal 186 dobrada em um laço 188 e uma porção exterior traseira disposta radialmente entre a porção interior traseira 184 e o membro anular 90.

[0195] No exemplo mostrado na Figura 15, as porções exteriores traseiras 188 são colocadas em contato com as porções interiores traseiras 184.

[0196] No exemplo mostrado exemplo na Figura 16, um colar intermediário 190 é interposto entre as porções interiores traseiras 184 e porções exteriores traseiras 188.

[0197] A porção frontal 186 é embutida no material de enchimento 140.

[0198] Em uma realização, uma peça de seção cilíndrica (não mostrada) é colocada no interior do laço formado na porção frontal 186 a fim de controlar o raio de dobra.

[0199] Essa disposição das seções de extremidade 32 reduz o comprimento de ancoragem ou aumenta a tensão absorvida.

[0200] À luz da invenção que foi descrita, é possível manter os elementos de blindagem de reforço 29 em seu estado inicial, sem qualquer alteração em seu estado de estresse.

[0201] Nas realizações mostradas nas Figuras 2, 4, 6, 10, o dobramento/desdobramento dos elementos de blindagem de reforço 29 em suas seções de extremidade 32 é excluído e não é necessário formar elementos de fixação - engate no nível das extremidades livres 34 dos elementos de blindagem 29.

[0202] Além disso, as seções de extremidade 32 são contidas em um invólucro de revestimento cilíndrico com um raio constante, que elimina o risco de enrolamento/deseπrolamento dos elementos de blindagem de reforço 29 no nível de seu alargamento quando os mesmos são submetidos a variações muito consideráveis em tensão.

[0203] Isso toma possível eliminar os pontos fracos sobre a resistência à fadiga e reduz o tempo de montagem da peça de extremidade 14.

[0204] Desse modo, o membro anular 90 pode por si só absorver toda a tensão nominal da peça de extremidade 14, sem aumentar de forma significativa o comprimento de ancoragem.

[0205] Em alguns casos, o material de enchimento 140 pode até mesmo ser omitido na câmara 52.

[0206] A título de exemplo, um membro anular 90 que tem um comprimento L de 1 me aplica uma pressão de aperto radial P de 20 Mpa (200 bars) sobre as seções de extremidade 32, considerando um coeficiente de atrito de 0,1 entre o membro anular 90 e as seções de extremidade 32 permite uma absorção de tensão de 63 t para uma estrutura com diâmetro que mede 100 mm e 189 t para uma estrutura com diâmetro que mede 300 mm.

[0207] O uso de uma camada de atrito adicional 92 com um coeficiente de atrito maior que 0,1, em particular, maior que 0,3, aumenta a tensão absorvida e/ou diminui o comprimento do membro anular 90.

[0208] Desse modo, com um membro anular que mede somente 0,3 m de comprimento, o que exerce uma pressão radial P de 20 Mpa (200 bars) sobre as seções de extremidade 32 para um diâmetro de 0,3 m, com um coeficiente de atrito de 0,35, uma tensão da ordem de 1981 é absorvida.

[0209] Sobre a superfície, o aperto do membro anular 90 em uma pressão radial que é maior que 10 MPa (100 bars) é aplicável diretamente sobre a abóbada de pressão 28, sem reforço particular, porque é da mesma ordem que o estresse hidrostático ao qual o tubo flexível 10 é submetido em sua profundidade máxima.

[0210] Como foi visto anteriormente acima, para aplicações em águas profundas, quando a tensão considerada aumenta ainda mais, é possível somente absorver parcialmente uma parte da tensão axial com o uso do membro anular 90 e absorver o restante da tensão axial com uma ancoragem através de incorporação como foi descrito nas Figuras 5 ou 11.

[0211] Nesse caso, a presença do membro anular 90 limita de forma muito considerável os estresses e deslocamentos na zona de separação das partes 130 que se projetam para fora, dos elementos de blindagem de reforço 29, o que resolve o problema de fadiga, sem ter que aumentar de forma significativa o comprimento L do membro anular 90.

Claims (16)

1. PEÇA DE EXTREMIDADE DE CONEXÃO (14) PARA CONECTAR UM TUBO FLEXÍVEL (10) PARA TRANSPORTAR FLUIDO, em que o tubo flexível (10) compreende pelo menos um envoltório de pressão (20) e pelo menos uma camada de blindagem de tração (24, 25) disposta externamente em relação ao envoltório de pressão (20), em que a peça de extremidade (14) compreende: - uma abóboda de extremidade (50) que se estende ao longo de um eixo geométrico central (A-A); - uma cobertura exterior (51) presa na abóboda de extremidade (50) e que delimita com a abóboda de extremidade (50) uma câmara de recepção (52) para receber uma seção de extremidade (32) dos elementos de blindagem de reforço (29); - pelo menos um membro anular (90) aplicado externamente sobre os elementos de blindagem de reforço (29) de uma camada de blindagem de reforço (24, 25), em que o membro anular (90) é acomodado pelo menos parcialmente na câmara de recepção (52) entre os elementos de blindagem de reforço (29) e a cobertura exterior (51); caracterizada pelo membro anular (90) aplicar sobre os elementos de blindagem de reforço (29) uma pressão de aperto radial em direção ao eixo geométrico central (A-A') que é maior que 10 MPa (100 bars).

2. PEÇA DE EXTREMIDADE (14), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo comprimento do membro anular (90), medido ao longo do eixo geométrico central (A-A'), ser maior que 200 mm.

3. PEÇA DE EXTREMIDADE (14), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pelo coeficiente de atrito entre os elementos de blindagem de reforço (29) e o membro anular (90) ser maior que 0,1 e, em particular, é maior que 0,3.

4. PEÇA DE EXTREMIDADE (14), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por incluir uma camada de atrito intermediária (92) interposta radialmente entre os elementos de blindagem de reforço (29) e o membro anular (90) e/ou entre o membro anular (90) e a cobertura (51).

5. PEÇA DE EXTREMIDADE (14), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelos elementos de blindagem de reforço (29), posicionados de modo a estarem voltados para o membro anular (90), terem uma superfície exposta exterior colocada diretamente em contato com a camada de atrito intermediária (92).

6. PEÇA DE EXTREMIDADE (14), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pela cobertura (51) se estender axialmente entre uma borda dianteira (72) fixada sobre a abóboda de extremidade (50) e uma borda traseira (74) disposta para longe da abóboda de extremidade (50), em que o membro anular (90) se estende axialmente para longe da abóboda de extremidade (50) próximo à borda traseira (74).

7. PEÇA DE EXTREMIDADE (14), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por compreender um conjunto de vedação dianteiro (54) em torno do envoltório de pressão (20), em que o conjunto de vedação dianteiro (54) é deslocado axialmente para longe do membro anular (90) próximo à abóboda de extremidade (50).

8. PEÇA DE EXTREMIDADE (14), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo membro anular (90) ter uma superfície periférica interior (96) que é cilíndrica em torno do eixo geométrico central (A-A'), sendo que cada um dos elementos de blindagem de reforço (29) tem uma seção de extremidade (32) que se estende em um invólucro de revestimento cilíndrico disposto de modo a estar voltado para a superfície periférica interna (96).

9. PEÇA DE EXTREMIDADE (14), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pela extremidade livre (34) de cada elemento de blindagem (29) se estender axialmente voltada para o membro anular (90), radialmente em direção ao interior em relação ao membro anular (90), em que a câmara de recepção (52) está sem qualquer material de enchimento.

10. PEÇA DE EXTREMIDADE (14), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por pelo menos uma porção livre (130) de uma seção de extremidade (32) de um elemento de blindagem (29) se projetar axialmente para fora em direção à abóboda de extremidade (50) além do membro anular (90) em uma câmara de recepção (52), em que a porção livre (130) é embutida em um material de enchimento (140) disposto na câmara de recepção (52).

11. PEÇA DE EXTREMIDADE (14), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pela porção livre (130) se estender radialmente para longe do eixo geométrico central (A-A) e/ou se aproximar radialmente do eixo geométrico central (A-A) e/ou ter um elemento de ancoragem (138) disposto no material de enchimento (140).

12. PEÇA DE EXTREMIDADE (14), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo membro anular (90) ser mantido axialmente em posição em relação à abóboda de extremidade (50), por estar axialmente engatado à abóboda de extremidade (50) ou/e por estar radialmente engatado à cobertura (51) em direção ao exterior.

13. PEÇA DE EXTREMIDADE (14), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo membro anular (90) ser selecionado a partir de um colar de aperto (100) que tem uma superfície circunferencial interior (96) que é contínua em torno do eixo geométrico central (A-A'), um anel deformado (170) ou um conjunto que compreende um anel interior (160) em um anel exterior (162) que aperta o anel interior (160) radialmente em direção ao eixo geométrico central (A-A1) por meio de um efeito de cunha.

14. MÉTODO DE MONTAGEM PARA MONTAR UMA PEÇA DE EXTREMIDADE (14), conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por incluir as etapas a seguir: - fornecer uma extremidade de tubo (10) que inclui um envoltório de pressão (20) e pelo menos uma camada de blindagem de reforço (24, 25) disposta em tomo do envoltório de pressão (20); - colocar o membro anular (90) em torno e no exterior das seções de extremidade (32) dos elementos de blindagem de reforço (29) de uma camada de blindagem de reforço (24, 25); - apertar o membro anular (90) a fim de aplicar sobre as seções de extremidade (32) uma pressão radial em direção ao eixo geométrico central (A-A1) maior que 10 MPa (100 bars); - estabelecer posição de uma cobertura (51) e uma abóboda de extremidade (50) em torno do membro anular (90) a fim de definir uma câmara de recepção (52) para receber as extremidades livres dos elementos de blindagem de reforço (29) e, pelo menos em parte, o membro anular (90).

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por incluir uma etapa de interposição de uma camada de atrito intermediária (92) entre o membro anular (90) e os elementos de blindagem de reforço (29) antes do aperto do membro anular (90).

16. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 15, caracterizado por, após a etapa de aperto por pressão, uma porção livre (130) de pelo menos um elemento de blindagem (29) se projetar axialmente para fora em direção à abóboda de extremidade (50) além do membro anular (90) na câmara de recepção (52), em que o método compreende a injeção de um material de enchimento (140) que tem a capacidade de se solidificar na câmara de recepção (52) a fim de integrar a porção livre (130).

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