BR112017013302B1 - Instalação modular e configuração de conjunto para construir uma instalação modular - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE CONJUNTO PARA USINAS INDUSTRIAIS MODULARES. Trata-se uma usina modular (1), em particular, uma usina industrial modular, que compreende uma pluralidade de módulos de usina em formato cuboide (20, 40, 40a, 40c) que estão dispostos em duas ou mais camadas empilhadas uma acima da outra. Os módulos têm uma estrutura de suporte que têm pontos de prendimento (24, 24', 44, 44'), em que os pontos de prendimento são fornecidos para conectar um módulo a pontos de prendimento correspondentes dos módulos adjacentes de uma camada localizada acima e/ou abaixo dos mesmos. No plano horizontal, os módulos de uma camada são conectados aos módulos adjacentes da camada localizada acima e/ou abaixo dos mesmos de maneira ajustada à forma por meio de um elemento de conexão (64) que tem o formato de um cone duplo ou de um tronco cônico duplo. Pelo menos um dispositivo de tração (64, 70, 80) que tem um membro de tensão (62) é fornecido, sendo que por meio do dispositivo de tração pode haver um impacto sobre uma camada de fundo de módulos (40a) ou um bloco de alicerce (6) com uma força de tração ao longo da vertical, em relação a uma camada de topo dos módulos (40c), de modo que ao longo da vertical, os (...).

Description

[001] CAMPO DA TECNOLOGIA

[002] A presente invenção refere-se a instalações modulares, em particular, instalações industriais modulares, instalações de abastecimento, instalações de produção etc. A presente invenção se refere adicionalmente a módulos para tais instalações e a configurações de conjunto para construir instalações modulares, de acordo com os preâmbulos das reivindicações independentes.

[003] ANTECEDENTES DA TECNOLOGIA

[004] Para determinadas instalações, em particular, instalações industriais, instalações de abastecimento, instalações de produção etc. pode ser desejável construir as mesmas de maneira modular, por exemplo, a fim de permitir adaptação rápida e eficiente a novas exigências. Esse pode ser o caso para instalações de produção química, por exemplo, quando uma mudança no produto a ser produzido torna necessária a adaptação ou troca dos componentes individuais. Tais instalações químicas grandes exigem frequentemente a disposição de um grande número de módulos de instalação em múltiplos níveis de conjunto situados um acima do outro. Para esse propósito, diversos tipos de estruturas de armação aberta e também prédios fechados são conhecidos na técnica anterior.

[005] Em instalações industriais, são usados muitas vezes elementos de instalação que criam vibração, por exemplo, motores, turbinas etc. Portanto, as instalações industriais precisam ser construídas, de preferência, de modo que tais vibrações não possam se propagar na estrutura geral ou sequer se intensificar.

[006] As instalações industriais grandes, em particular instalações de fabricação química ou refinarias de óleo, são particularmente vulneráveis a desastres naturais, tais como terremotos ou tempestades. Em regiões que têm um risco aumentado para tais catástrofes ou em áreas particularmente ameaçadas, por exemplo, áreas densamente populadas, tais instalações precisam ser construídas de maneira que possam resistir até mesmo a influências externas extremas. As dimensões espaciais assim como a construção modular de tais instalações, que está muitas vezes presente, dificultam a satisfação dessas exigências. Além disso, o número, tipos, tamanhos e pesos dos módulos de instalação individuais (componentes) normalmente variam consideravelmente de instalação para instalação. Ademais, as características de uma instalação podem mudar consideravelmente ao longo da vida útil da mesma, por exemplo, devido ao fato de que a utilização de capacidade da instalação varia ou devido ao fato de que a instalação é reconstruída e os módulos de instalação são substituídos, removidos ou adicionados. A necessidade de adaptar a estrutura de suporte de tal instalação às novas circunstâncias exige, muitas vezes, modificações dispendiosas à arquitetura normalmente complicada da mesma, com base em análises estruturais-mecânicas dispendiosamente dinâmicas e complexas.

[007] Uma construção modular é igualmente vantajosa para instalações industriais que precisam ser desmontadas com eficiência e precisam se tornar transportáveis, por exemplo, para serem transportadas a uma localização remota e reconstruídas. Os exemplos de possíveis aplicações no presente contexto são usinas de força, instalações de processamento, instalações de controle etc. que são exigidas em mineração, porém, que podem ter de ser atualizadas após alguns anos.

[008] O documento no EP 0572814 A1 revela uma instalação química que tem uma unidade estrutural de múltiplos andares que tem vários segmentos de edifício com salas sobrepostas. Os componentes de instalação juntamente com as conexões associadas são acomodados nessas salas em estandes móveis. Os componentes de instalação podem ser removidos rapidamente das salas e trocados nos estandes pelos lados. Em contrapartida, a estrutura básica é fixa e não pode ser modificada facilmente ou trocada.

[009] Os sistemas modulares devem ser produzidos vantajosamente de partes individuais de volume relativamente pequeno de modo que possam ser transportados com eficiência. A montagem e desmontagem, por sua vez, devem ser possíveis sem muito esforço de construção.

[010] É conhecida a montagem de módulos individuais que são do tamanho de recipientes de carga, por exemplo, a fim de erigir um edifício temporário para locais grandes de construção. Tais sistemas modulares são fáceis de transportar devido aos tamanhos padrões dos módulos e podem ser empilhados próximos entre si e um em cima do outro, igualmente a recipientes de carga normais. No entanto, tais estruturas têm apenas uma estabilidade limitada e, em particular, não são protegidas contra altos estresses mecânicos, tais como os que ocorrem durante terremotos, por exemplo.

[011] São conhecidos da técnica anterior sistemas adicionais para construir edifícios que são protegidos, em particular, contra desastres naturais, tais como terremotos e tempestades.

[012] O documento no US 6.151.844 descreve estruturas para criar edifícios de um andar ou de múltiplos andares que têm elementos de parede que são pré- tensionados em direção vertical por meio de barras de tração. Devido à pré- tensão dos elementos de parede, os mesmos são estabilizados em relação a efeitos externos do vento e a terremotos.

[013] O documento no WO 2005/121464 A1 descreve estruturas de armação para edifícios modulares resistentes a terremotos, em que as vigas são unidas para formar nós de conexão, de modo que as forças das vigas sejam transmitidas de maneira concêntrica a esses nós.

[014] O documento no WO 95/30814 A1 descreve edifícios amortecidos contra vibração e resistentes a terremotos, produzido a partir de um edifício de núcleo vertical deformável e uma estrutura externa que cerca o mesmo, que são conectados por meio de elementos de amortecimento absorventes de energia. A estrutura externa compreende uma porção inferior que é sustentada contra a subsuperfície, com amortecimento contra vibração e uma porção superior sustentada na mesma.

[015] O documento no US 4.766.708 descreve um sistema modular para estruturas de edifício amortecidas contra vibração. O sistema tem uma estrutura de armação com áreas de recebimento essencialmente retangulares nas quais as unidades modulares podem ser inseridas. As áreas de recebimento têm, cada uma, elementos de isolamento contra vibração.

[016] O documento no WO 2014/074508 A1 descreve um sistema para conectar unidades modulares nas quais, em cada caso, oito módulos em formato de cubo empilhados que se encontram nos cantos são unidos por meio de uma placa. A placa de conexão é aparafusada nas vigas de teto de quatro módulos de uma camada inferior que está em contiguidade com os cantos. Quatro módulos de uma camada superior são colocados com as vigas de base dos mesmos na placa de conexão, em que uma orientação correta dos módulos é garantida com pinos anulares. Em cada caso, dois elementos de conexão sobrepostos são firmados por braçadeira entre si por barras de tração dentro das colunas de suporte nas bordas verticais nos módulos. Isso resulta em uma conexão de encaixe por forma e de encaixe por força de todos os oito módulos em contiguidade mútua nos cantos dos mesmos. Esses pontos de conexão individuais são isolados mecanicamente um do outro, no sentido de que não estão apenas conectados indiretamente entre si por meio dos módulos.

[017] O documento no GB 1244356 revela outro sistema para a construção modular de edifícios produzido a partir de uma pluralidade de módulos em formato de cubo. Os módulos compreendem quatro colunas de suporte verticais, na forma de um perfil oco, que em duas faces laterais situadas de maneira oposta estão conectadas nas bordas às braçadeiras cruzadas, e as outras duas faces laterais situadas de maneira oposta são conectadas por meio de paredes laterais na forma de painéis corrugadas. No topo, o módulo é isolado por um painel de teto e no fundo por um painel de chão. Em cada caso, as colunas de suporte dos oitavos módulos em contiguidade mútua são conectadas entre si na horizontal de maneira ajustada à forma nos cantos por um elemento de conexão. As barras de tração, por meio das quais as colunas de suporte alinhadas de todos os módulos sobrepostos são firmadas por braçadeira um contra o outro, são situadas nas colunas de suporte. Isso resulta em uma conexão de encaixe por forma e de encaixe por força dos módulos em contiguidade mútua nos cantos dos mesmos. No presente contexto também, os pontos de conexão são isolados mecanicamente um do outro.

[018] O documento no WO 2010/031129 A1 revela outro sistema para a construção modular de edifícios produzidos a partir de uma pluralidade de módulos. Em cada caso, duas colunas de suporte verticais são situadas na superfície exterior nos módulos em formato de cubo em duas paredes laterais opostas na seção longitudinal. As colunas de suporte são levemente desviadas, de modo que as colunas de suporte de dois módulos lateralmente adjacentes estejam em alinhamento nivelado entre si na direção longitudinal. Os dois módulos correspondentes são fixos entre si aparafusando-se essas colunas de suporte juntas. Os módulos adjacentes são conectados na direção longitudinal de maneira análoga. As colunas de suporte de módulos sobrepostos são situadas em alinhamento, com elementos de centralização que garantem uma orientação correta. As colunas de suporte alinhadas são aparafusadas juntas igualmente em pares. Isso resulta em pontos de conexão nos quais, em cada caso, quatro módulos que ficam contíguos entre si nas bordas são conectados de maneira ajustada à forma. Um ou duas tais pontos de conexão são fornecidos em cada borda. Esses pontos de conexão individuais são isolados mecanicamente um do outro.

[019] O documento no WO 2004/094752 A1 revela ainda outro sistema para a construção modular de edifícios. Situados entre colunas de suporte sobrepostas de módulos estão elementos de conexão, que tem um flange externo e um cone truncado superior e inferior que tem vários ângulos de passo. Um furo passante está situado em alinhamento com os cones truncados e o flange. No estado instalado, o flange de um módulo de conexão repousa na coluna de suporte do módulo abaixo do mesmo, e a coluna de suporte do módulo acima do mesmo repousa no flange do elemento de conexão. Os cones truncados do elemento de conexão são situados em reentrâncias em formato de cone correspondentes nas colunas de suporte. Uma barra de tração contínua está situada verticalmente através de todas as colunas de suporte sobrepostas e dos elementos de conexão, sendo que os módulos são firmados por braçadeira entre si na direção vertical por meio da barra de tração. Quando os módulos são movidos lateralmente, é possível que após uma determinada distância de deslocamento a parede de cone inclinada do elemento de conexão repousa na parede de cone inclinada da abertura de recebimento na coluna de suporte, de modo que um deslocamento lateral adicional também resulte em um deslocamento na vertical, em oposição à força de mola da barra de tração que atua, assim, como um absorvente de choque. São fornecidos elementos de conexão adicionais que têm dois elementos truncados de cone adjacente por meio dos quais dois módulos lateralmente adjacentes podem ser conectados entre si nos cantos. No presente contexto também, os pontos de conexão individuais dos módulos da estrutura geral são isolados mecanicamente entre si.

[020] Nenhum desses sistemas permite a implantação de instalações industriais modulares que podem ser projetadas flexivelmente, montadas e desmontadas eficientemente cujos módulos podem ser transportados facilmente e que, ao mesmo tempo, estão seguras contra estresses mecânicos extremos, tais como terremotos ou tempestades.

[021] Portanto, há uma necessidade geral de progresso nessa área.

[022] OBJETIVO DA INVENÇÃO

[023] O objeto da presente invenção é fornecer instalações modulares do tipo declarado inicialmente que não têm as desvantagens mencionadas e outras desvantagens.

[024] Uma instalação modular, de acordo com a presente invenção, deve permitir vantajosamente o planejamento e o projeto da instalação. Deve ser possível montar e desmontar com eficiência as instalações modulares mencionadas. Ao mesmo tempo, a instalação modular deve estar segura contra estresses mecânicos extremos, tais como terremotos ou tempestades, assim como efeitos meteorológicos gerais.

[025] Os módulos individuais da instalação são vantajosamente fáceis de transportar. A estrutura básica dos módulos de instalação individuais está destinada a ser econômica para fabricar.

[026] Um objetivo adicional da presente invenção é fornecer configurações de conjunto para a construção de instalações modulares que permitem a construção de tais instalações de módulos individuais.

[027] Esses e outros objetos são alcançados por meio de uma instalação modular de acordo com a presente invenção, por meio dos módulos de acordo com a presente invenção para instalações modulares e por meio das configurações de conjunto e acordo com a presente invenção para construir instalações modulares, de acordo as reivindicações independentes. As modalidades adicionais são apresentadas nas reivindicações dependentes.

[028] DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[029] Dentro do escopo da presente revelação, o termo "instalação modular" se refere, dentre outras coisas, a instalações industriais produzias a partir de módulos individuais, por exemplo, instalações de produção química nas quais vários componentes (por exemplo, reatores, tanques, filtros, bombas, trocadores de calor etc.) estão tipicamente em conexão operacional entre si, por exemplo, por meio de linhas etc.

[030] Tais instalações industriais podem incluir também outras instalações de processamento, por exemplo, dispositivos para esmagar, lavar, classificar ou transportar rochas, por exemplo, em mineração. Usinas de força também podem ter construção modular. Por exemplo, uma instalação para utilizar materiais que contêm carbono e para gerar energia é conhecida do documento no WO 2011/061299 A1 pelo presente requerente. Tal instalação pode ser implantada também como uma instalação modular.

[031] Fica claro para as pessoas versadas na técnica que o termo "instalação modular" abrange essencialmente todas as instalações e unidades técnicas ou industriais que são ou podem ser produzidos a partir de módulos individuais, em particular, instalações de produção química , usinas de força, instalações de abastecimento, instalações purificação, instalações de processamento etc., assim como outras instalações, tais como sistemas de armazenamento, garagens de estacionamento e edifícios modulares que podem ser construídos a partir de módulos individuais.

[032] Em um primeiro aspecto da presente invenção em relação a uma instalação modular de acordo com a presente invenção, em particular, uma instalação industrial modular, com múltiplos módulos de instalação em formato de cubo que são dispostos em duas ou mais camadas empilhadas uma acima da outra,

[033] - os módulos têm uma estrutura de suporte que tem pontos de prendimento, sendo que os pontos de prendimento são fornecidos para conectar um módulo a pontos de prendimento correspondentes dos módulos contíguos de uma camada situada acima e/ou abaixo dos mesmos;

[034] no plano horizontal, os módulos de uma camada são conectados de maneira encaixada à forma aos módulos contíguos da camada situada acima e/ou abaixo dos mesmos;

[035] - é fornecido pelo menos um dispositivo de tensão que tem um elemento de tensão por meio do qual uma camada mais inferior de módulos ou um bloco de alicerce pode ser influenciado com uma força de tração ao longo da vertical, em relação a uma camada mais superior de módulos, de modo que ao longo da vertical, os módulos entre a dita camada mais inferior e a dita camada de topo juntamente com os módulos contíguos da camada situada acima e/ou abaixo dos mesmos sejam pressionadas juntamente com um encaixe por força nos pontos de prendimento e sejam, então, fixados no lugar;

[036] três ou mais elementos de suporte que definem um primeiro plano são situados em um lado de topo da estrutura de suporte dos módulos e três ou mais elementos de suporte que definem um segundo plano que é paralelo ao primeiro plano são situados em um lado de fundo da estrutura de suporte que está voltada na direção contrária ao lado de topo, sendo que os elementos de suporte são usados como pontos de prendimento dos módulos; e

[037] um elemento de suporte no lado de topo e um elemento de suporte no lado de fundo formam, em cada caso, um par e são alinhados entre si ao longo de uma linha reta que é paralela ao normal dos planos;

[038] - os ditos elementos de suporte têm uma reentrância cônica; e

[039] dois elementos de suporte voltados um para o outro de dois módulos contíguos de camadas adjacentes serem conectados por um elemento de conexão, sendo que o elemento de conexão tem o formato de um cone duplo ou um cone truncado duplo e, cada caso, um cone ou um cone truncado do elemento de conexão que é situado no assentamento cônico de um dentre os dois elementos de suporte e que repousa nos mesmos em alinhamento nivelado direto.

[040] As superfícies cônicas laterais dos elementos de conexão e as superfícies cônicas laterais dos assentamentos dos elementos de suporte serem conformados de maneira que um cone ou cone truncado de um elemento de conexão possa repousar em alinhamento nivelado no assentamento cônico de um elemento de suporte sem que uma porção do módulo associado repouse em uma superfície do elemento de conexão que não é parte da superfície lateral do dito cone ou cone truncado, em particular, não em uma superfície do elemento de conexão que é perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do cone duplo ou cone truncado duplo.

[041] Uma coluna de suporte pode ser situada, em cada caso, entre dois elementos de suporte emparelhados de um módulo. A coluna de suporte absorve as forças estáticas ao longo da vertical.

[042] O dispositivo de tensão inclui vantajosamente uma âncora para o elemento de tensão em um módulo da camada mais inferior, e um dispositivo de tensão por meio do qual o elemento de tensão pode ser tensionado e/ou o esforço de tração pode ser mantido. O elemento de tensão pode ser projetado, por exemplo, como uma barra de tração única ou como múltiplas barras de tração paralelas ou como um único cabo de tensão ou múltiplos cabos de tensão paralelos. O dispositivo de tensão tem de maneira particularmente vantajosa um elemento de mola que pode compensar, até determinado grau, pelas mudanças em comprimento do elemento de tensão devido a fatores externos, por exemplo, mudanças em temperatura.

[043] Em uma variante vantajosa de uma instalação, de acordo com a presente invenção discutida acima, as camadas que têm um módulo de suporte e as camadas que têm um ou mais módulos funcionais estão dispostas uma acima da outra alternativamente.

[044] Em outra variante vantajosa de uma instalação, de acordo com a presente invenção discutida acima, os módulos estão dispostos de maneira, que para pelo menos uma camada de módulos, os pontos de prendimento de dois ou mais módulos da dita camada estejam conectados aos pontos de prendimento de um módulo comum de uma camada situada acima e/ou abaixo dos mesmos. Como resultado, os módulos adjacentes de uma camada são conectados mecanicamente por meio do módulo conectado em conjunto de outra camada, resultando no reforço da instalação geral.

[045] Em outra variante vantajosa de uma instalação, de acordo com a presente invenção discutida acima, os módulos são intertravados e empilhados de maneira que pelo menos uma porção dos módulos forme uma treliça tridimensional. Esse recurso também resulta em reforço mecânico da instalação geral.

[046] A instalação modular que é estabilizada mecanicamente dessa maneira, devido à grande rigidez da mesma, pode vibrar apenas até um ponto muito limitado, de modo que as vibrações por partes de instalação individuais, tais como máquinas giratórias, ou outras fontes de vibrações ou influências mecânicas externas, por exemplo, efeitos do vento ou terremotos, não possam ser intensificadas e as frequências naturais da estrutura sejam as mais altas possíveis.

[047] Em ainda outra variante vantajosa de uma instalação de acordo com a presente invenção discutida acima, os elementos de suporte dos módulos têm uma abertura central, de modo que um elemento de tensão seja ou possa ser conduzido através das aberturas ao longo da linha reta que é definida por dois elementos de suporte emparelhados em cada caso.

[048] Em ainda outra variante vantajosa de uma instalação de acordo com a presente invenção discutida acima, o elemento de conexão tem um furo passante através do qual um elemento de tensão é ou pode ser conduzido.

[049] Em tal instalação de acordo com a presente invenção discutida acima, os módulos estão dispostos vantajosamente de maneira que os elementos de suporte de todos os módulos estejam em alinhamento ao longo de uma pluralidade de linhas retas que são paralelas à vertical e um elemento de tensão possa ser conduzido através ou um elemento de tensão esteja situado ao longo de cada uma dessas linhas retas.

[050] Uma variante particularmente vantajosa de uma instalação de acordo com a presente invenção discutida acima tem pelo menos um dispositivo de tensão para manter o esforço de tração em um elemento de tensão durante as mudanças em temperatura, em que há uma estrutura básica que é presa a um módulo, ou sustentada no mesmo, da camada mais superior ou da camada mais inferior da instalação, um suporte que é móvel em relação à estrutura básica ao longo do eixo geométrico longitudinal do elemento de tensão e um elemento de mola que está situado entre a estrutura básica e o suporte móvel, em que uma primeira extremidade do elemento de tensão repousa no suporte móvel do dispositivo de tensão ou é conectada ao mesmo, uma segunda extremidade do elemento de tensão repousa em um lado oposto da instalação em um contramancal ou é conectada ao mesmo, e a razão D1/D2 entre uma primeira constante de mola D1 do elemento de tensão e uma segunda constante de mola D2 do elemento de mola é pelo menos 4/1, de preferência pelo menos 6/1 e, de preferência particular, pelo menos 9/1.

[051] Uma configuração de conjunto de acordo com a presente invenção para construir uma instalação modular de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção compreende

[052] múltiplos módulos que têm uma estrutura de suporte, em que três ou mais elementos de suporte que definem um primeiro plano são situados em um lado de topo da estrutura de suporte; três ou mais elementos de suporte que definem um segundo plano que é paralelo ao primeiro plano são situados em um lado de fundo da estrutura de suporte que está voltada na direção contrária ao lado de topo; um elemento de suporte no lado de topo e um elemento de suporte no lado de fundo formam, em cada caso, um par e são alinhados entre si ao longo de uma linha reta que é paralela ao normal dos planos; e os ditos elementos de suporte têm uma reentrância cônica;

[053] múltiplos elementos de conexão que têm o formato de um cone duplo ou um cone truncado duplo; e

[054] um ou mais elementos de tensão;

[055] - em que as superfícies cônicas laterais dos elementos de conexão e as superfícies cônicas laterais dos assentamentos dos elementos de suporte serem conformados de maneira que um cone ou cone truncado de um elemento de conexão possa repousar em alinhamento nivelado no assentamento cônico de um elemento de suporte sem que uma porção do módulo associado repouse em uma superfície do elemento de conexão que não é parte da superfície lateral do dito cone ou cone truncado, em particular, não em uma superfície do elemento de conexão que é perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do cone duplo ou cone truncado duplo.

[056] Os elementos de suporte dos módulos têm vantajosamente uma abertura central, de modo que um elemento de tensão possa ser conduzido através das aberturas ao longo da linha reta que é definido por dois elementos de suporte emparelhados em cada caso.

[057] Em uma modalidade vantajosa de tal configuração de conjunto de acordo com a presente invenção, os elementos de conexão têm um furo passante através do qual um elemento de tensão pode ser conduzido.

[058] Outra modalidade vantajosa de tal configuração de conjunto de acordo com a presente invenção inclui pelo menos um dispositivo de tensão para manter o esforço de tração em um elemento de tensão durante mudanças em temperatura, que tem uma estrutura básica que pode ser presa a um módulo, ou sustentada no mesmo, um suporte que é móvel em relação à estrutura básica e um elemento de mola que está situado entre a estrutura básica e o suporte móvel, em que uma primeira extremidade de um elemento de tensão é sustentável no suporte móvel do dispositivo de tensão ou é conectável ao mesmo, e a razão D1/D2 entre uma primeira constante de mola D1 do elemento de tensão e uma segunda constante de mola D2 do elemento de mola é pelo menos 4/1, de preferência, pelo menos 6/1 e, de preferência particular, pelo menos 9/1.

[059] Em um segundo aspecto da presente invenção, uma instalação modular de acordo com a presente invenção tem múltiplos módulos de instalação em formato de cubo que estão dispostos em duas ou mais camadas empilhadas uma acima da outra. Os módulos têm uma estrutura de suporte que tem pontos de prendimento, sendo que os pontos de prendimento são fornecidos para conectar um módulo a pontos de prendimento correspondentes dos módulos contíguos de uma camada situada acima e/ou abaixo dos mesmos. No plano horizontal (na horizontal), os módulos de uma camada são conectados de maneira ajustada à forma aos módulos contíguos da camada situada acima e/ou abaixo dos mesmos. Além disso, é fornecido pelo menos um dispositivo de tensão que tem um elemento de tensão por meio do qual uma camada mais inferior de módulos ou um bloco de alicerce pode ser influenciado com uma força de tração ao longo do eixo geométrico vertical (vertical), em relação a uma camada mais superior de módulos, de modo que ao longo da vertical, os módulos entre a dita camada mais inferior e a dita camada de topo juntamente com os módulos contíguos da camada situadas acima e/ou abaixo dos mesmos ao longo da vertical sejam pressionadas juntamente com um encaixe por força nos pontos de prendimento e sejam, então, fixados no lugar.

[060] O dispositivo de tensão inclui vantajosamente uma âncora para o elemento de tensão em um módulo da camada mais inferior, e um dispositivo de tensão com o qual o elemento de tensão pode ser tensionado e/ou o esforço de tração pode ser mantido. O elemento de tensão pode ser projetado, por exemplo, como uma barra de tração única ou como múltiplas barras de tração paralelas ou como um único cabo de tensão ou múltiplos cabos de tensão paralelos. O dispositivo de tensão tem de maneira particularmente vantajosa um elemento de mola que pode compensar, até determinado grau, pelas mudanças em comprimento do elemento de tensão devido a fatores externos, por exemplo, mudanças em temperatura.

[061] Em tal instalação modular, as camadas que têm um módulo de suporte e camadas que tem um ou mais módulos funcionais são dispostas vantajosamente uma acima da outra alternativamente

[062] Em outra variante de modalidade vantajosa de tal instalação modular, os módulos são dispostos de maneira que, para pelo menos uma camada dos módulos, os pontos de prendimento de dois ou mais módulos da dita camada sejam conectados aos pontos de prendimento de um módulo comum de uma camada situada acima e/ou abaixo dos mesmos. Como resultado, os módulos adjacentes de uma camada são conectados mecanicamente por meio do módulo conectado em conjunto de outra camada, resultando no reforço da instalação geral.

[063] É igualmente vantajoso quando em uma instalação modular, de acordo com a invenção, os módulos são intertravados e empilhados de maneira que pelo menos uma porção dos módulos forme uma treliça tridimensional. Esse recurso também resulta em reforço mecânico da instalação geral.

[064] A instalação modular que é estabilizada mecanicamente dessa maneira, devido à grande rigidez da mesma, pode vibrar apenas até um ponto muito limitado, de modo que as vibrações por partes de instalação individuais, tais como máquinas giratórias, ou outras fontes de vibrações ou influências mecânicas externas, por exemplo, efeitos do vento ou terremotos, não possam ser intensificadas e as frequências naturais da estrutura sejam as mais altas possíveis.

[065] Alternativa ou adicionalmente, em tal instalação modular, de acordo com a invenção, três ou mais elementos de suporte que definem um primeiro plano são situados em um lado de topo da estrutura de suporte dos módulos e três ou mais elementos de suporte que definem um segundo plano que é paralelo ao primeiro plano são situados em um lado de fundo da estrutura de suporte que está voltada na direção contrária ao lado de topo. Um elemento de suporte no lado de topo e um elemento de suporte no lado de fundo formam, em cada caso, um par e são alinhados entre si ao longo de uma linha reta que é paralela ao normal dos planos. Os elementos de suporte são usados como pontos de prendimento dos módulos.

[066] Em tal modalidade de uma instalação, de acordo com a presente invenção, os elementos de suporte dos módulos de maneira particularmente vantajosa têm uma reentrância cônica. Adicional ou alternativamente, os elementos de suporte dos módulos têm uma abertura central, de modo que um elemento de tensão seja ou possa ser conduzido através das aberturas ao longo da linha reta que é definida por dois elementos de suporte emparelhados em cada caso.

[067] Uma coluna de suporte pode ser situada, em cada caso, entre dois elementos de suporte emparelhados de um módulo. A coluna de suporte absorve as forças estáticas ao longo da vertical.

[068] Em uma variante vantajosa, dois elementos de suporte voltados um para o outro de dois módulos contíguos de camadas adjacentes são conectados por um elemento de conexão. Os elementos de suporte dos módulos de maneira particularmente vantajosa têm uma reentrância cônica, e o elemento de conexão tem o formato de um cone duplo ou um cone truncado duplo e, em cada caso, um cone ou cone truncado do elemento de conexão está situado em alinhamento nivelado no assentamento cônico de um dentre os dois elementos de suporte. O elemento de conexão tem vantajosamente um furo passante através do qual um elemento de tensão é ou pode ser conduzido.

[069] Em uma instalação modular, de acordo com a presente invenção, os módulos são dispostos, de maneira particularmente vantajosa, de modo que os elementos de suporte de todos os módulos estejam em alinhamento ao longo de uma pluralidade de linhas retas que são paralelas à vertical. Um elemento de tensão pode ser conduzido através ou um elemento de tensão é situado ao longo dessas linhas retas.

[070] Um módulo de acordo com a presente invenção para uma instalação modular tem uma estrutura de suporte, em que três ou mais elementos de suporte que definem um primeiro plano são situados em um lado de topo da estrutura de suporte e três ou mais elementos de suporte que definem um segundo plano que é paralelo ao primeiro plano são situados em um lado de fundo da estrutura de suporte que está voltada na direção contrária do lado de topo. Um elemento de suporte no lado de topo e um elemento de suporte no lado de fundo formam, em cada caso, um par e são alinhados entre si ao longo de uma linha reta que é paralela ao normal dos planos.

[071] Os elementos de suporte de tal módulo de acordo com a presente invenção têm vantajosamente uma reentrância cônica. Alternativa ou adicionalmente, os elementos de suporte têm uma abertura central, de modo que um elemento de tensão possa ser conduzido através das aberturas ao longo da linha reta que é definida por dois elementos de suporte emparelhados em cada caso.

[072] Em outra variante vantajosa, uma coluna de suporte está situada em cada caso entre dois elementos de suporte emparelhados.

[073] Um envoltório externo pode ser montado na estrutura de suporte de tal módulo. Em uma variante vantajosa, o envoltório externo é projetado como um recipiente de carga padrão (recipiente ISO).

[074] Uma configuração de conjunto de acordo com a presente invenção para construir uma instalação modular de acordo com a presente invenção compreende múltiplos módulos de acordo com a presente invenção e um ou mais elementos de tensão. Tal configuração de conjunto tem de maneira particularmente vantajosa uma pluralidade de elementos de conexão à qual os pontos de prendimento dos módulos podem ser conectados.

[075] Em um terceiro aspecto da presente invenção, uma instalação modular de acordo com a presente invenção, em particular, uma instalação industrial modular, compreende múltiplos módulos funcionais em formato de cubo que estão dispostos em duas ou mais camadas empilhadas uma acima da outra e múltiplos módulos de conexão. Um módulo de conexão está situado entre as faces laterais situadas de maneira oposta de dois módulos funcionais diretamente adjacentes e é conectado de maneira em encaixe por força e/ou encaixe por forma à estrutura de suporte dos módulos funcionais particulares nas faces laterais correspondentes desses módulos funcionais, em cada caso, em três ou mais pontos de conexão situados em um plano.

[076] Dois ou mais módulos de conexão de um grupo de módulos de conexão que são situados em um plano comum (x-y), (y-z) ou (x-z) são projetados vantajosamente como um módulo de conexão comum.

[077] É igualmente vantajoso quando pelo menos um par de módulos funcionais é conectado por mais que um módulo de conexão nas faces laterais dos mesmos.

[078] BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[079] A seguir, a referência é feita aos desenhos para melhor entendimento da presente invenção. Os desenhos mostram modalidades apenas exemplificativas da matéria da invenção e não são apropriados para limitar a presente invenção aos recursos revelados no presente documento.

[080] As partes idênticas ou funcionalmente equivalentes são dotadas das mesmas referências numéricas nas Figuras a seguir e na descrição associada. Os módulos são ilustrados apenas esquematicamente como cubos ou cubos arredondados.

[081] A Figura 1 mostra esquematicamente uma possível modalidade de uma instalação modular de acordo com a presente invenção, (a) em uma vista frontal, (b) em uma vista lateral da esquerda e (c) em uma vista superior.

[082] A Figura 2 mostra esquematicamente um corte transversal do ponto de conexão entre dois módulos (detalhe A na instalação modular de acordo com a presente invenção da Figura 1).

[083] A Figura 3 mostra esquematicamente um corte transversal do ponto de conexão entre um módulo da camada mais superior e um dispositivo de tensão (detalhe B na instalação modular de acordo com a presente invenção da Figura 1).

[084] A Figura 4 mostra esquematicamente um corte transversal de uma modalidade alternativa de um dispositivo de tensão.

[085] A Figura 5 mostra esquematicamente um possível projeto da estrutura de suporte de um módulo funcional e de um módulo intermediário de um a instalação modular de acordo com a presente invenção conforme mostrado na Figura 1, em uma vista lateral da esquerda.

[086] A Figura 6 mostra esquematicamente outra modalidade possível de uma instalação modular de acordo com a presente invenção, com módulos orientados verticalmente, (a) em uma vista frontal e (b) em uma vista lateral da esquerda.

[087] A Figura 7 mostra duas vistas diferenciais (a), (b) de um modelo tridimensional de outra modalidade de uma instalação modular de acordo com a presente invenção.

[088] A Figura 8 mostra uma ilustração esquemática de outra modalidade de uma instalação modular de acordo com a presente invenção, em uma vista em perspectiva.

[089] A Figura 9 mostra uma ilustração esquemática de ainda outra modalidade de uma instalação modular de acordo com a presente invenção, em uma vista em perspectiva.

[090] A Figura 10 mostra uma ilustração esquemática de outra modalidade de uma instalação modular de acordo com a presente invenção, em uma vista em perspectiva.

[091] A Figura 11 mostra uma ilustração esquemática de ainda outra modalidade de uma instalação modular, em uma vista em perspectiva.

[092] A Figura 12 mostra igualmente uma ilustração esquemática de uma modalidade alternativa de uma instalação modular, em uma vista em perspectiva.

[093] A Figura 13 mostra esquematicamente duas variantes possíveis de um suporte horizontal de encaixe por forma de módulos funcionais em uma vista em perspectiva, (a) com parafusos de conexão em um elemento de suporte cônico e (b) com montagens laterais circundantes. As porções dos módulos são cortadas na Figura a fim de tornar o projeto do suporte visível.

[094] A Figura 14 mostra esquematicamente outra modalidade de uma instalação modular de acordo com a presente invenção, (a) em uma vista frontal e (b) em uma vista lateral.

[095] A Figura 15 mostra esquematicamente outra modalidade de uma instalação modular de acordo com a presente invenção em uma vista frontal.

[096] A Figura 16 mostra esquematicamente ainda outra modalidade de uma instalação modular de acordo com a presente invenção em uma vista lateral.

[097] DISCUSSÃO DA INVENÇÃO

[098] Uma possível modalidade exemplificativa de uma instalação modular 1 de acordo com a presente invenção é ilustrada esquematicamente na Figura 1. Os vários pontos de conexão são mostrados esquematicamente nas Figuras 2 e 3. A instalação modular 1 é produzida a partir de seis módulos funcionais 20 e oito módulos intermediários 40, que são empilhados de maneira intertravada em uma base de alicerce comum 6. Os módulos funcionais 20 e os módulos intermediários 40, que são mostrados apenas esquematicamente nas Figuras, têm o formato externo de um cubo e são produzidos a partir de uma estrutura de suporte e os elementos de instalação que estão presentes nos módulos individuais. O projeto dos módulos é discutido mais detalhadamente abaixo. Para explicar o princípio funcional da instalação modular de acordo com a presente invenção, é suficiente considerar os módulos como elementos cúbicos estáveis em relação à torção, rígidos, resistentes à tensão e resistentes à pressão.

[099] O empilhamento intertravado dos módulos tem o efeito que força a atuação sobre os módulos individuais, por exemplo, devido a vento, terremotos ou vibrações mecânicas de máquinas e de dispositivos que funcionam na instalação não podem se propagar diretamente através da estrutura de instalação e, em vez disso, são desviados em diferentes direções na estrutura. Isso resulta no reforço da estrutura geral, acompanhado por um aumento nas frequências de oscilação natural.

[100] Os módulos 20, 40 têm oito elementos de suporte 24, 24', 44, 44' cada um no lado de topo e no lado de fundo, nos quais os elementos de conexão 64 (indicados apenas esquematicamente na Figura 1) estão situados, que centralizam os módulos um em relação ao outro e fixam os mesmos no lugar de maneira ajustada à forma no plano horizontal. Devido à disposição, os elementos de conexão situados um acima do outro estão em alinhamento nivelado ao longo da vertical (eixo geométrico vertical). Na direção vertical, os elementos de tensão 62 que se firmam por braçadeira os módulos um em relação ao outro na direção vertical se estendem através de todos os módulos 20, 40 e dos elementos de conexão 64.

[101] No exemplo mostrado, os elementos de conexão 64 têm o formato de um cone truncado duplo de simetria espelhada que tem duas superfícies cônicas laterais 66, 66' e um furo passante 68 para passar através do elemento de tensão 62 que, na modalidade exemplificativa mostrada, é implantado como uma barra de tração.

[102] Outros formatos também são possíveis, por exemplo, pirâmides truncadas. No entanto, o formato cônico duplo tem a vantagem de que o elemento de conexão é centralizado automaticamente no elemento de suporte igualmente cônico. Além disso, a tensão final dos elementos de tensão, os elementos de conexão cônicos são pressionados nos assentamentos de camada igualmente cônica de maneira que a estabilidade mecânica significativa resulte apenas dessa medida. De maneira correspondente, isso exige que, conforme no exemplo mostrado, os elementos de conexão e os elementos de suporte sejam adaptados entre si de maneira que apenas a superfície lateral cônica do cone do elemento de conexão e a superfície lateral conicamente côncava do assentamento do elemento de suporte repousem um em relação ao outro. Além disso, para o formato cônico mostrado, não é importante qual lado do cone truncado duplo está no fundo e qual está no topo ou qual posição angular é fornecida, o que simplifica a instalação. Os elementos de conexão são produzidos vantajosamente de aço forjado.

[103] Os elementos de tensão 62 se estendem verticalmente entre as ancoras de barra de tração 70 na camada mais inferior de módulos intermediários 40, 40a, através de todos os módulos 20, 40 e elementos de conexão 64, aos dispositivos de tensão 80 acima dos módulos da camada mais superior 40, 40c. Os elementos de tensão, conforme no exemplo mostrado, podem ser projetados como barras de tração, em particular, barras de tração inteiriças ou como barras de tração produzidas de duas ou mais partes. Tais barras de tração podem ser produzidas a partir de aço, por exemplo, ou doutras materiais adequados, tais como fibras de carbono. Além disso, podem ser usados cabos de tensão em vez de barras de tração, embora os cabos de tensão não forneçam valor adicionado devido à aplicação estática e as barras de tração são vantajosas devido à fabricação e instalação mais simples. É igualmente possível usar múltiplas barras de tração ou cabos de arame, guiadas paralelamente, como o elemento de tensão.

[104] Os módulos funcionais 20 e os módulos intermediários 40 no lado de fundo 21, 41 têm elementos de suporte 24, 44 com superfícies cônicas laterais 25, 25', 45, 45' e aberturas centrais 26, 46 nas quais os elementos de conexão 64 são situados. Os elementos de suporte idênticos 24', 44' são situados no lado de topo 22, 42. Esses elementos de suporte são produzidos vantajosamente a partir de um material metálico adequado e são conectados estavelmente à estrutura de suporte (não ilustrada) do módulo 20.

[105] A conexão entre dois módulos 20, 40 é mostrada na Figura 2 (detalhe A na Figura 1). O elemento de conexão 64 é situado em um elemento de suporte 24' no lado de topo 22 de um módulo funcional 20 e com a superfície lateral cônica inferior 66 repousa sobre a superfície lateral cônica 25' do elemento de suporte 24'. No lado de fundo 41 do módulo intermediário 40 situado acima do mesmo, um elemento de suporte 44 repousa com a superfície lateral cônica 45 na superfície lateral cônica superior 66' do elemento de conexão 64. A barra de tração 62 se estende do dispositivo de ancoragem, através da abertura central 26 no elemento de suporte 24, através do furo passante 68 e através da abertura central 46 no elemento de suporte 44, em direção ao dispositivo de tensão na extremidade superior da instalação.

[106] Os módulos intermediários 40, 40a da camada mais repousam direta ou indiretamente em um alicerce de concreto 6 e são presos na base de alicerce 6 de maneira ajustada à forma com âncoras de alicerce adequadas 72. Durante a montagem dos módulos 40, 40a da camada mais inferior, pode ser necessário usar elementos espaçadores para garantir uma orientação horizontal correta permanente dos módulos na base de alicerce. As âncoras de barra de tração 70 (indicadas apenas esquematicamente na Figura 1), às quais as barras de tração 62 são presas, estão situadas nos módulos da camada mais inferior. Isso pode ser uma porca, por exemplo, que é aparafusada em uma rosca externa terminal da barra de tração. No entanto, as pessoas versadas na técnica também estão familiarizadas com várias outras opções para ancorar de maneira reversível uma barra de tração em uma estrutura.

[107] Como uma alternativa à ancoragem das barras de tração nos módulos da camada mais inferior e à ancoragem separada desses módulos no alicerce, uma ancoragem direta das barras de tração no bloco de alicerce 8 também é possível. No entanto, essa variante exige a montagem dos dispositivos de ancoragem e dos elementos de suporte no alicerce que, semelhantemente, precisa ser orientado com precisão e é correspondentemente mais complicado. Em tal variante de modalidade, o bloco de alicerce 8, a princípio, pode tratado como um módulo mais inferior.

[108] Situados no lado de topo da camada mais superior dos módulos intermediários 40, 40c estão os dispositivos de tensão 80 que são usados para manter o esforço de tração dos elementos de tensão dentro de uma determinada tolerância em uma ampla faixa de temperatura. Isso é particularmente importante devido ao fato de que as instalações modulares de acordo com a presente invenção são expostas ao clima e podem ser submetidos correspondentemente a variações grandes de temperatura. Para um coeficiente de expansão linear de aço de aproximadamente 10-5 K-1 à temperatura ambiente, caso a temperatura mude em 50 °C, o que pode ocorrer, por exemplo, em regiões desertas durante o curso do dia, para uma barra de aço de tração não estressada que tem um comprimento de 20 metros isso pode resultar em uma mudança no comprimento de 10 mm. Dentro de uma pequena faixa de expansão, uma barra de tração atua como uma mola de tensão muito rígida que tem uma constante de mola essencialmente constante. Caso uma barra de tração seja tensionada diretamente, como de costume, de modo que a força de tração resultante seja uma função linear da expansão da barra de tração, tal mudança em comprimento resulta em uma diminuição significativa ou um aumento significativo no esforço de tração. No caso extremo, o resultado é que o esforço de tração não está mais presente de modo algum, ou o valor está em uma faixa excessivamente alta, o que pode causar danos à barra de tração. Por exemplo, para uma barra de tração que tem um comprimento original de 20 m, que é expandido em 20 mm, uma diminuição em comprimento de -10 mm resulta em uma força de tração maior em aproximadamente 50% ou um aumento em comprimento de +10 mm resulta em uma força de tração inferior em aproximadamente 50%.

[109] O dispositivo de tensão na Figura 3 soluciona esse problema pelo fato de que um elemento de mola adicional 90, implantado na modalidade exemplificativa ilustrada como uma mola espiral de compressão pré-comprimida, compensa uma mudança positiva ou negativa em comprimento da barra de tração 62. No estado tensionado, a força da mola de compressão comprimida 90 corresponde à força de tração direcionada de maneira oposta da barra de tração, que atua como uma mola de tensão. A constante de mola D2 do elemento de mola 90 é selecionada de modo que seja significativamente menor que a constante de mola D1 da barra de tração; isto é, a mola de compressão é mais mole. Quando a barra de tração se contrai ou se expande devido às mudanças em temperatura, a mola de compressão comprimida ou expandida compensa, então, simultaneamente uma parte grande do efeito da mudança em comprimento. Para elementos de mola situados em série, isso resulta em uma constante de mola D para o sistema geral de 1/D = (1/D1 + 1/D2). Caso a razão das constantes de mola seja D1/D2 = 9/1, por exemplo, a constante de mola do sistema geral é agora 90% de D2 ou 10% de D1. Caso a barra de tração agora se contraia ou se expanda devido a uma diminuição em temperatura, o aumento ou diminuição da força de tração é apenas aproximadamente 10% do valor para um sistema que tem apenas uma barra de tração, sem uma mola. Com uma seleção adequada das constantes de mola, os valores da força de tração permanecem, então, em uma faixa comparativamente estreita até mesmo para mudanças extremas em temperatura.

[110] Outra vantagem de uma instalação modular de acordo com a presente invenção que tem tais dispositivos de tensão é o comportamento durante terremotos. Durante terremotos violentos, é possível que toda a instalação modular seja acelerada para cima e, em seguida, solta para baixo, correspondente a uma aceleração negativa. Para a última, as forças de aceleração não atuam sobre a estrutura de suporte da instalação, porém, em vez disso atuam sobre as barras de tração. Até mesmo em tal caso, a mola de compressão compensa esse estresse e garante que os módulos sejam mantidos juntos com segurança, até mesmo sob aceleração negativa.

[111] A modalidade exemplificativa mostrada de um dispositivo de tensão 80 é colocada com um elemento de suporte cônico 82 em um elemento de conexão 64 quem por sua vez, repousa em um elemento de suporte 44' de um módulo intermediário 40, 40c, semelhantemente à conexão entre os módulos 20, 40 conforme descrito acima. Um primeiro disco de suporte 92, que tem uma abertura central e uma manga 93, na qual a mola de compressão 90 repousa, é situado no elemento de suporte 82. A mola de compressão repousa, então, em uma extremidade em uma estrutura básica 81 do dispositivo de tensão 80 que é sustentado estaticamente na camada mais superior 11 dos módulos. O dito disco de suporte 92 é conectado adequadamente ao elemento de suporte 82, por exemplo, por meio de parafusos (não ilustrado). Um segundo disco de suporte 94, que tem uma abertura central e uma manga 95, repousa no lado de topo da mola de compressão. As mangas 93, 95 situadas uma no interior da outra são usadas como uma guia durante a expansão/compressão da mola de compressão. O disco de suporte 94 forma um suporte móvel para a extremidade superior da barra de tração. A barra de tração 62 tem uma rosca externa na extremidade superior da mesma 63. Uma porca 84 é aparafusada na rosca externa e transmite a força de tração da barra de tração 62 ao segundo disco de suporte 94 e, então, à mola de compressão 90. Um alojamento removível 86 protege o dispositivo de tensão de efeitos meteorológicos.

[112] O elemento de conexão 64 e o elemento de suporte 82 podem ser projetados também como um elemento inteiriço em vez de elementos individuais. Igualmente, com o dimensionamento adequado do elemento de suporte 82 em relação à mola de compressão 90 que é sustentada na mesma, o disco de suporte 92 pode ser dispensado. O elemento de mola de um dispositivo de tensão pode ser implantado também com o uso de uma mola de tensão, situada acima da barra de tração, em vez de usar uma mola de compressão. É possível usar também múltiplas molas de compressão ou molas de disco empilhadas.

[113] A Figura 4 mostra outra modalidade possível de um dispositivo de tensão 80, em que o elemento de mola 90 é projetado como uma mola espiral de tensão pré-tensionada. A estrutura básica 81 na forma de um cilindro oco é presa a um módulo da camada mais superior 11 por meio de um flange 87. O prendimento pode ocorrer, por exemplo, por soldagem, aparafusamento ou outros tipos adequados de prendimento. Um suporte móvel 94 é conectado a uma extremidade da mola de tensão 90. A outra extremidade da mola de tensão é conectada à placa na extremidade superior da estrutura básica 81. O disco de suporte 94 forma um suporte móvel para a barra de tração 62. A extremidade superior 63 da barra de tração 62 se estende através de uma abertura no suporte móvel e é sustentada no suporte 94 por meio de uma porca de parafuso situada em uma rosca externa (não ilustrada) da barra de tração. De modo semelhante ao primeiro exemplo mencionado acima de um dispositivo de tensão, no estado completamente instalado, a força da mola de tensão tensionada 90 corresponde à força de tração direcionada de maneira oposta da barra de tração 62, que atua como uma mola de tensão. As razões das constantes de mola para o uso de uma mola de compressão discutidas acima se aplicam nesse caso também. Consequentemente, para uma mudança positiva ou negativa em comprimento da barra de tração devido a uma mudança em temperatura, a mudança em comprimento é compensada essencialmente por uma mudança negativa ou positiva correspondente em comprimento da mola de tensão mais mole, de modo que a mudança no esforço de tração eficaz seja reduzida significativamente.

[114] Durante a montagem de uma instalação modular, as barras de tração precisam ser tensionadas até a força de tração desejada, com o uso de meios adequados. O dispositivo de tensão 80 mantém subsequentemente essa tensão. Na Figura 3, a mola de compressão 90 já está no estado comprimido com a barra de tração tensionada. No entanto, para esse propósito, a barra de tração 62 e a mola de compressão 90 precisam ter sido tensionadas antecipadamente. Isso pode ocorrer subsequentemente, por exemplo, comprimindo-se a mola de compressão 90 até um determinado valor de força de pressão com o uso de um dispositivo externo adequado e, subsequentemente, aparafusando-se a porca 84 com firmeza no segundo disco de suporte 94 ao mesmo tempo que a barra de tração 62 ainda está no estado estressado. Após a aplicação externa de força na mola de compressão ser descontinuada, a mola de compressão se expande e ao mesmo tempo a barra de tração é tensionada até que o equilíbrio seja atingido, nesse ponto as forças da mola de compressão e da barra de tração são idênticas. Alternativamente, a barra de tração e a mola de compressão podem ser tensionadas simultaneamente. Para esse propósito, por exemplo, um dispositivo hidráulico, que atua para baixo na mola de compressão, pode ser montado na barra de tração 62, acima da porca 84. No processo, o dispositivo hidráulico tensiona simultaneamente a mola de compressão e a barra de tração até que o esforço de tração desejado seja alcançado. A porca 84 é aparafusada subsequentemente com firmeza no segundo disco de suporte, de modo que o esforço de tração seja mantido quando o dispositivo hidráulico seja removido.

[115] A fim de compensar uma mudança no comprimento da barra de tração, em vez de um elemento de mola, é possível fornecer meios hidráulicos ou também molas pneumáticas que são menos vantajosos com temperaturas variáveis. As combinações de pistões hidráulicos e sistemas de mola são possíveis também. O dispositivo de tensão pode ter adicionalmente elementos de amortecimento para evitar a intensificação de vibrações no sistema estático.

[116] Em uma variante de modalidade alternativa vantajosa, o elemento de mola está situado entre a âncora de barra de tração e o módulo da camada mais inferior que é funcionalmente idêntica ao dispositivo de tensão discutido acima. No entanto, a barra de tração ainda é tensionada do lado superior. Tal variante tem a vantagem em que os elementos de mola podem ser acomodados de maneira que poupe espaço nos módulos 40a da camada mais inferior.

[117] Para uso como um elemento estático da estrutura de instalação, além dos recursos já mencionados acima, e dimensões externas compatíveis, os módulos de instalação 20, 40 de uma instalação modular 1 de acordo com a presente invenção precisam apenas terem capacidade para realizar as funções estáticas. De outro modo, os módulos 20, 40 podem ser adaptados conforme desejado aos propósitos destinados. As funções estáticas constituem, por um lado, a absorção da carga ao longo dos elementos de tensão e, por outro lado, estabilidade mecânica e de rigidez suficiente.

[118] A Figura 5 mostra os componentes estáticos de um módulo funcional 20 e um módulo intermediário 40, conforme ilustrado na Figura 1(b). Os outros módulos 20, 40 foram omitidos a título de maior objetividade. O módulo funcional 20 e o módulo intermediário 40 incluem, cada um, uma estrutura de suporte 78 na forma uma armação de treliça. Oito colunas de suporte 74, situadas entre os elementos de suporte 24, 24', são conectadas estavelmente à estrutura de suporte. Cada coluna de suporte tem uma cavidade (não ilustrada) ao longo de todo o comprimento da mesma através da qual a barra de tração 62 é guiada.

[119] No estado completamente instalado da instalação modular, as colunas de suporte dos módulos, assim como os elementos de suporte e os elementos de conexão situados entre os módulos situados acima dos mesmos, recebem o peso da instalação e direcionam o mesmo para o alicerce. Por sua vez, a estrutura de suporte 78 de um módulo porta os vários dispositivos e elementos de instalação etc., que são parte de um determinado módulo e ao mesmo tempo reforça o módulo. Por fim, a instalação modular como um tudo é reforçada devido aos módulos das várias camadas situadas no sentido do comprimento e no sentido do cruzamento alternativamente.

[120] Os módulos de uma instalação modular de acordo com a presente invenção podem receber também o peso dos módulos situados acima dos mesmos e a força de tração das barras de tração por meio da própria estrutura de suporte em vez de por meio das colunas de suporte, o que exige estruturas de suporte que são dimensionadas de maneira correspondentemente mais estável.

[121] O envoltório externo 79 do módulo funcional 20 ou do módulo intermediário 40 não tem uma função estática direta e é usado primariamente como uma proteção meteorológica. O envoltório externo pode ser omitido também sem prejudicar a estabilidade. Para o caso em que as dimensões externas dos módulos são selecionadas de modo que sejam compatíveis com recipientes de carga padrão (recipientes ISO) para permitir o transporte eficiente por caminhão, trilho e navio de carga, os dispositivos de montagem apropriados etc., por exemplo, as fundições de canto de costume, podem ser montados nesse envoltório externo. Em tal caso, o envoltório externo pode corresponder à estrutura de um recipiente de carga, por exemplo, um recipiente de 6,1 metros (pés), 12,19 metros (40 pés) ou 13,72 metros (45 pés), em tal caso, o envoltório externo realizar uma função estática apenas durante transporte. No entanto, o dimensionamento dos módulos de instalação não de modo algum limitado a tais tamanhos de recipiente. Os módulos podem ter também dimensões menores ou maiores.

[122] Os elementos de instalação etc. do módulo, que pode ser diferente dependendo do módulo, estão situados dentro de um módulo. No exemplo ilustrado, um elemento de instalação suficientemente grande mostrado esquematicamente 76 é situado no módulo funcional 20 dentro da estrutura de suporte 78. O mesmo pode ser uma máquina, um tanque um gerador de força, um trocado de calor ou um reator químico, por exemplo. Dispositivos de controle acessíveis, áreas de sala de estar etc. podem ser fornecidos também. No entanto, esses são apenas exemplos ilustrativos. Caso um módulo funcional adicional deva ser necessário por razões estáticas, sem que esteja situado nesse elemento de instalação, tal elemento funcional pode ser composto também de apenas uma estrutura de suporte não revestida. No entanto, em tal caso, é mais vantajoso projetar o módulo em questão como um módulo de transporte no qual o material, por exemplo, elementos de conexão ou segmentos de barra de tração, pode ser transportado durante transporte da instalação modular.

[123] As linhas 77, dutos de cabo, etc., podem ser situadas no módulo intermediário 40, que tem uma altura inferior ao módulo funcional 20, a fim de conectar de maneira operacional vários módulos entre si. A Figura 5 mostra a título de exemplo uma linha 70 que é situada na direção longitudinal do módulo intermediário 40 e que é conectada por meio de uma linha adicional 77' ao elemento de instalação 76 do módulo funcional 20 situado acima do mesmo. Uma conexão das partes de linha dentro dos módulos 20, 40 pode ser estabelecida após toda a instalação modular, ou pelo menos os módulos em questão, ter sido instalada. No entanto, visto que uma maioria das linhas, cabos etc. está situada dentro dos módulos, essas operações de conexão são limitadas à instalação de peças de conexão curtas ou à união dos cabos.

[124] Na modalidade exemplificativa descrita anteriormente, dois tipos básicos de módulos, que são diferentes nas dimensões externas dos mesmos, foram combinados. A vantagem dos módulos intermediários 40, que têm apenas um terço da altura dos módulos funcionais 20, é que três tais módulos, que têm essencialmente as mesmas dimensões externas que os módulos funcionais, podem ser empilhados e temporariamente combinados em uma unidade para transporte.

[125] No entanto, dentro do escopo da presente invenção, é possível também construir uma instalação modular com o uso de módulos que têm dimensões uniformes, isto é, uma instalação que tem apenas módulos funcionais. É igualmente possível usar mais que dois tamanhos de módulos, desde que o empilhamento e firmamento por braçadeira de acordo com a presente invenção sejam possíveis.

[126] Para determinadas instalações industriais, são necessárias partes de instalação que são muito altas em comparação à superfície de base, por exemplo, colunas de destilação, unidades de limpeza de gás de queima, silos etc. Tais partes de instalação não podem ser instaladas nos módulos revelados até então. No entanto, é possível instalar tais partes de instalação nos módulos que podem ser transportar horizontalmente e, por fim, instalados na instalação modular.

[127] Tal modalidade exemplificativa de uma instalação modular de acordo com a presente invenção é ilustrada na Figura 6. As primeiras três camadas dos módulos 40a, 20, 40 são idênticas à Figura 1. No entanto, na segunda camada dos módulos intermediários 40 estão situados quatro altos módulos 20a que, por sua vez, têm quatro elementos de suporte 24, 24' cada um em um lado inferior e em um lado superior (ilustrado esquematicamente no módulo esquerdo 20a na Figura 6(a)) para acomodar os elementos de conexão 64. As colunas de suporte 74 são situadas entre os elementos de suporte 24, 24'.

[128] Duas camadas de módulos intertravados podem ser situadas no lado de topo para estabilizar os módulos altos. No entanto, caso esses módulos usados para estabilização causam interferência, por exemplo, para um módulo alto que está aberto no topo, as braçadeiras cruzadas 51, 51' pode ser montadas, de preferência, entre módulos altos adjacentes 20a, conforme na modalidade exemplificativa mostrada.

[129] Para o transporte, os módulos 20a podem ser dispostos em um lado inferior definido de modo que os elementos de suporte 24, 24' repousem nas faces extremidades do módulo. Desse modo, é possível fornecer, em particular, um módulo alto com o envoltório externo de um recipiente de carga padrão, sendo que no estado instalado as extremidades longitudinais do recipiente formam o lado de topo e o lado de fundo do módulo alto.

[130] Além disso, um prendimento alternativo da instalação 1 no alicerce 6 é mostrado na modalidade exemplificativa na Figura 6. Em vez de prender as âncoras de alicerce à estrutura de suporte dos módulos inferiores 40a, conforme ilustrado na Figura 1, as âncoras de alicerce estão situadas na extensão dos elementos de tensão 62 e as âncoras de tensão 70, de modo que forças mecânicas durante um terremoto, por exemplo, sejam transmitidas diretamente da subsuperfície 4 por meio do alicerce 6 aos elementos de tensão 62.

[131] Em outra modalidade possível de uma instalação modular de acordo com a presente invenção, os módulos intermediários 40 são projetados de maneira que, em cada caso, quatro módulos intermediários se encaixem em um recipiente de transporte padrão convencional. Os recipientes funcionais têm, por sua vez, o tamanho de recipientes convencionais de 6,1 metros (20 pés) ou 12,19 metros (40 pés). Um modelo de tal instalação modular 1 de acordo com a presente invenção é retratado nas Figuras 7(a) e (b) de duas maneiras diferentes. A instalação ilustrada é composta de até três blocos separados I, II, III. Como um exemplo, o bloco I em uma camada mais inferior é composto de quatro módulos intermediários 40a que são conectados de maneira fixa ao bloco de alicerce (não ilustrado). Dois módulos funcionais 20 são situados nessa camada mais inferior, em ângulos retos em relação à mesma, no envoltório externo de um recipiente de carga de 12,19 metros (40 pés). Esses módulos funcionais têm correspondentemente dezesseis elementos de suporte no lado de topo e no lado de fundo e dezesseis colunas de suporte situadas entre os mesmos. Uma camada adiciona que tem quatro módulos intermediários 40, 40b é seguida, em um lado frontal do bloco I, por três camadas de módulos funcionais 20 que têm o formato externo de um recipiente de tanque de 6,1 metros (20 pés) e módulos intermediários 40 alternativamente. No exemplo mostrado, os dispositivos de tensão são integrados nos módulos intermediários 40, 40c da camada mais superior. Quatro módulos altos 20a são situados em um lado posterior do bloco I. Os dispositivos de tensão são integrados no lado de topo dos módulos altos 20. Para estabilizar os módulos altos 20a, os quatro módulos são conectados por um elemento de braçadeira cruzada central 51" que conecta rigidamente todos os quatro módulos altos 20a.

[132] Uma vez que o comprimento e largura dos elementos intermediários 40 são menores que os dos módulos funcionais 20, na modalidade exemplificativa mostrada, isso resulta em um projeto mais dentro que poupa mais espaço do que o ilustrado na Figura 1, por exemplo.

[133] Outra possível modalidade de uma instalação modular 1 de acordo com a presente invenção é ilustrada na Figura 8. A instalação 1 tem doze módulos funcionais 20 (ilustrados esquematicamente como cubos arredondados) que estão distribuídos em três níveis de instalação situados verticalmente um acima do outro (isto é, na direção z), essencialmente paralelos (plano x/y) à superfície da subsuperfície 4. Na modalidade exemplificativa ilustrada, quatro módulos funcionais 20 de um nível inferior de instalação são situados em um módulo de suporte de base 40a que, por sua vez, está situado adequadamente na subsuperfície 4, por exemplo, em um ou mais blocos de alicerce (não ilustrados). Os quatro módulos funcionais 20 do nível inferior de instalação tem essencialmente a mesma altura. Situado nos módulos funcionais está um módulo de suporte intermediário 40b, no lado de topo do qual quatro módulos funcionais 20 estão, por sua vez, situados em um nível de instalação intermediário. Situados nos módulos funcionais 20 do nível de instalação intermediário está um módulo de suporte intermediário adicional 40b, no qual quatro módulos funcionais 20 em um nível de instalação superior estão situados. É fornecido por último, um módulo de suporte de topo 40c que repousa no lado de topo dos quatro módulos funcionais 20 do nível de instalação superior.

[134] Um elemento de tensão central 62 se estende verticalmente na direção z de uma âncora (não ilustrada) presa na subsuperfície 4, através de aberturas correspondentes nos módulos 40a, 40b, 40c, através de todos os níveis de instalação ao módulo de suporte de topo 40c. O elemento de tensão 62 está situado essencialmente no ponto médio dos níveis de instalação particulares; isto é, em cada caso, é aproximadamente a mesma distância dos quatro módulos funcionais 2 de um nível de instalação, o que resulta em uma distribuição de força simétrica.

[135] O mesmo quanto às variantes de modalidade antecedentes, uma única barra de tração ou múltiplas barras de tração paralelas produzidas a partir de aço ou fibras de carbono ou um ou mais cabos de arame paralelos podem ser usados como um elemento de tensão 62. De igual modo, um elemento de tensão pode ser composto de múltiplos elementos individuais, que são iguais ou diferentes, suspensos em série.

[136] Alternativa ou adicionalmente, o prendimento do elemento de tensão 62 ao módulo de suporte de base 40a é possível. Em tais modalidades da presente invenção, a ancoragem da instalação geral pode ocorrer por meio de ancoragem adequada do módulo de suporte de base 40a na subsuperfície 4.

[137] Na área da extremidade superior da mesma, o elemento de tensão 62 está em conexão operacional mecânica com um dispositivo de tensão 80 que atua sobre o elemento de tensão 62 com uma força de tração. Devido a essa força de tração, os vários módulos intermediários 40, 40a, 40b e os módulos funcionais 20 são firmados por braçadeira um contra o outro na direção vertical de maneira que os módulos 20, 40a, 40b, 40c sejam mantidos juntos estavelmente, até mesmo sem conexão de parafuso ou semelhante.

[138] Na modalidade exemplificativa mostrada, o dispositivo de tensão 80 é montado no módulo de suporte de topo 40c, porém, pode estar situado também no interior do módulo de suporte de topo 40c ou abaixo do mesmo.

[139] O módulo de suporte de topo 40c, os módulos de suporte intermediários 40b e também o módulo de suporte de base 40a podem ser produzidos a partir de estruturas de perfil de aço, por exemplo. No entanto, outros tipos de construção para produzir estruturas de suporte em formato de placa (planas) leves que têm resistibilidade mecânica e rigidez suficientes são possíveis também, por exemplo, estruturas em colmeia ou chapas de metal corrugadas. Visto que a distribuição de força ocorre da barra de tração central até a pilha de módulo funcional por meio do módulo de suporte de base 40a e do módulo de suporte de topo 40c, os mesmos precisam ter um projeto mais estável que os módulos de suporte intermediários 40b, o que garante essencialmente a rigidez da estrutura geral da instalação 1.

[140] Os vários módulos funcionais 20 da modalidade exemplificativa de uma instalação modular 1 mostrado estão em uma conexão operacional adequada entre si, por exemplo, por meio das linhas para transportar materiais fluidos, linhas de alimentação, cabos de controle etc. Os exemplos de tais linhas de conexão 77' mostradas na Figura 8 são entendidas como apenas ilustrativas. Uma instalação modular 1 de acordo com a presente invenção pode incluir também módulos de instalação externos 8.

[141] A Figura 9 mostra outra instalação modular 1 de acordo com a presente invenção que tem módulos funcionais 20 situados em três planos, semelhantes ao exemplo da Figura 8, sendo que as linhas de conexão são omitidas a título de objetividade. No exemplo mostrado, os módulos 20, 40a, 40b, 40c são firmados por braçadeira com cinco elementos de tensão 62. O uso de múltiplos elementos de tensão distribuídos 62, em comparação a um único elemento de tensão 62, em particular, permite o uso de um módulo de suporte de topo 40c que tem uma rigidez de placa inferior, como o resultado disso, projetos mais leve s e econômicos podem ser usados para o módulo de suporte de topo. Além disso, o uso de múltiplos elementos de tensão 62 permite uma melhor adaptação da instalação às propriedades mecânicas dos módulos funcionais 20.

[142] A Figura 10 mostra outra variante de uma instalação modular 1, de acordo com a presente invenção, que tem 27 módulos funcionais 20 que são situados em três planes e formados por braçadeira com oito elementos de tensão 62. O módulo de suporte de base 40a é formado essencialmente de uma bacia 12, vantajosamente produzida a partir de concrete reforçado que é incorporada parcialmente na subsuperfície 4. A ancoragem dos elementos de tensão 62 ocorre por meio dos dispositivos de ancoragem 72 na bacia. A bacia 12 é usada em particular como uma precaução de segurança pelo fato de que a mesma impede o escape descontrolado de líquidos ao ambiente no evento de defeitos dentro da instalação. Portanto, tais bacias coletoras são muitas vezes estipuladas como uma medida de segurança para instalações de produção química.

[143] A Figura 11 mostra outra modalidade vantajosa de uma instalação modular 1 de acordo com a presente invenção que tem um projeto básico correspondente ao da Figura 10. Para estabilização adicional em relação às forças que atuam lateralmente, a instalação 1 tem cordas de retenção 47 que conectam mecanicamente os pontos de amarração 48 situados nos módulos de suporte intermediários 40b às ancoragens externas 49. Em particular, as forças de cisalhamento na instalação na direção x/y podem ser reduzidas dessa maneira. Adicional ou alternativamente, as cordas de retenção são possíveis entre os pontos de armação, situados no módulo de suporte de topo, e as ancoragens externas.

[144] A Figura 12 mostra outra modalidade exemplificativa de uma instalação modular 1 de acordo com a presente invenção, que tem módulos funcionais 20, 20', 20" situados em dois níveis de instalação. A fim de permitir também a instalação de elementos de instalação 76 cuja altura é consideravelmente diferente dos módulos funcionais 20 no mesmo nível de instalação, esses elementos de instalação são situados em um módulo funcional 20' composto essencialmente de uma estrutura de suporte 78. Para melhor visibilidade da estrutura de suporte, uma porção do módulo de suporte de topo 40c situado acima da mesma é omitida. De igual modo, um módulo funcional 20" composto apenas da estrutura de suporte 78 pode ser usado como um marcador de posição a fim de ocupar localizações nas quais não há módulos funcionais operacionais 20 presentes. Isso pode ser significante, por exemplo, quando determinadas localizações dentro da instalação estão destinadas a serem mantidas abertas por possíveis expansões subsequentes da instalação.

[145] A Figura 13 mostra dois outros suportes de encaixe por forma horizontais possíveis de módulos funcionais 20 em vigas 50 de um módulo de suporte intermediário 40b (ou módulo de suporte de base 40a ou suporte de topo 40c), que pode ser usada em particular nas modalidades das Figuras 8 a 12. O suporte horizontal de encaixe por forma impede que os módulos individuais funcionais 20 se desloquem na direção horizontal em relação às vigas 50 ou ao módulo intermediário 40a/40b/40c.

[146] Na modalidade ilustrada na Figura 13(a), o suporte horizontal de encaixe por forma é composto essencialmente de cavilhas 64 que são orientadas na direção vertical (direção z) e retidas de maneira ajustada à forma em assentados de cavilhas cônicos 24, 24' nos módulos funcionais 20. É possível também que uma cavilha seja projetada para passar através de uma viga e ao mesmo tempo seja usado para o suporte horizontal de encaixe por forma de dois módulos funcionais dispostos um acima do outro. A Figura 13(b) mostra outra variante de um suporte horizontal de encaixe por forma. Os módulos funcionais 20 são sustentados contra o deslocamento na direção horizontal pelos elementos de armação 64. Os elementos de armação 64 estão em conexão mecânica fixa com as vigas 50.

[147] Outra modalidade de uma instalação modular 1 de acordo com a presente invenção é ilustrada esquematicamente na Figura 14 e inclui uma pluralidade de módulos em formato de cubo 20 e módulos de conexão 40, 40', 40". Na vista frontal na Figura 14(a), a posição do módulo de conexão 40' (não visível), situada através do módulo 20 na esquerda superior, é indicada pelas linhas tracejadas a título de ilustração. O mesmo se aplica semelhantemente para os outros módulos funcionais 20. Na vista lateral na Figura 14(b), mais uma vez a posição do módulo de conexão 40", não visível, é indicada por linhas tracejadas.

[148] Nove módulos planos em formato de cubo de conexão 40 estão situados ao longo de uma treliça em uma base de alicerce 6 e estão conectados à base de alicerce 6 por meio de meios adequados, conforme já descrito para outras modalidades. Um módulo funcional 20 está situado em cada um dentre esses módulos de conexão da camada mais inferior e está conectado de maneira em encaixe por forma e/ou encaixe por força ao módulo de conexão 40 situado abaixo do mesmo. Os módulos adjacentes 20 são conectados de maneira em encaixe por forma e/ou encaixe por força nas faces laterais por meio de módulos planos essencialmente em formato de cubo de conexão 40" e são conectados de maneira análoga às faces frontais por meio de módulos planos em formato de cubo de conexão 40'. A conexão de encaixe por forma e/ou encaixe por força entre os módulos funcionais e os módulos de conexão 40, 40', 40" pode ocorrer por conexão de parafuso, por exemplo, ou outros métodos de prendimento reversível adequados, tais como, travamentos por pressão, travamentos por baioneta etc. prendimento por soldagem é também possível, embora, em tal caso a instalação possa ser reconstruída apenas de maneira ineficiente. A conexão de encaixe por forma e/ou encaixe por força pode ocorrer também por meio de firmamento por braçadeira adequado dos módulos com elementos de tensão, de preferência, na direção vertical, porém, também na direção horizontal, conforme já discutido detalhadamente acima. Em tal caso, as colunas de suporte da estrutura de suporte interna dos módulos funcionais de preferência se estendem entre pontos de prendimento situados verticalmente um acima do outro.

[149] Os módulos de conexão 40, 40', 40" são conectados em cada caso a pontos de prendimento correspondentes nas paredes laterais dos módulos funcionais, em que pelo menos 4 a 8 pontos de conexão vantajosamente são fornecidos para cada face lateral. Os pontos de conexão dos módulos 20, 40, 40', 40" são parte da estrutura de suporte 78 dos módulos, conforme já explicado com referência à Figura 5, por exemplo.

[150] A fim de construir a instalação geral, os módulos individuais funcionais 20 e módulos de conexão 40, 40', 40" são posicionados presos entre si em sucessão, construindo assim a instalação de baixo para cima. Os módulos funcionais podem estar conectados também aos módulos individuais de conexão antes da montagem e nessa forma colocados na instalação como um bloco de edifício combinado, a fim de reduzir o número de etapas de montagem durante a real construção.

[151] Os módulos de conexão podem conter porções da infraestrutura, por exemplo, seções de tubulação, dutos de cabo, linhas elétricas e peças menores de equipamento. No entanto, é possível também que esses módulos tenham um projeto particularmente plano na direção de conexão quando os mesmos estão destinados a ter essencialmente apenas uma função de conexão. Em tal caso, os módulos de conexão para conectar os módulos funcionais podem ter o tamanho de recipientes ISO, por exemplo, uma altura apenas 10 cm.

[152] Um projeto modular permite estabilidade de torção significativamente aumentada. Os módulos são reforçados em sua totalidade. Em particular, uma força que atua horizontalmente, por exemplo, devido aos efeitos do vento e às máquinas giratórias, pode causar apenas um desvio lateral na estrutura geral. Sem limitação teórica especifica, a opinião dos requerentes é que esse efeito é alcançado devido a uma força que atua na direção horizontal em um módulo funcional, que é desviado para cima e para baixo em ambos os lados pelos módulos de conexão que por si só são muito rígidos e estão dispostos em três diferentes orientações entre os módulos funcionais, os ângulos retos à ação da força. Em contrapartida, os pontos de conexão isolados têm apenas uma leve rigidez de torção, de modo que as forças possam se propagar através da estrutura geral com muito mais intensidade ao longo da direção original das mesmas. Uma aplicação lateral de força a um módulo individual resulta então, em um deslocamento lateral significativamente maior dos módulos da camada em questão em comparação à estrutura. O mesmo se aplica naturalmente para forças que atuam verticalmente.

[153] Tal projeto reforçado de uma instalação modular, e comparação à técnica anterior em que os módulos individuais são conectados entre si em pontos de conexão isolados nos cantos ou bordas em contiguidade, tem a vantagem particular de que, devido aos movimentos de deslocamento menores entre os módulos para linhas que se estendem entre dois módulos, nenhuma medida especial precisa ser tomada. Desse modo, por exemplo, linhas de vapor de alta pressão podem estar situadas entre dois módulos adjacentes sem a necessidade de um expansor complicado para compensar as mudanças dinâmicas na geometria da linha.

[154] A Figura 15 mostra esquematicamente outra modalidade de tal instalação modular, em que, entre a primeira e a segunda camada e entre a segunda e a terceira camada de módulos funcionais 20, em cada caso, dois módulos adjacentes de conexão 40 diretamente adjacentes que estão paralelos no plano (x-y) são projetados como um módulo de conexão comum 140. De maneira análoga, dois pares de módulos diretamente adjacentes de conexão 40" que são paralelos no plano (y-z) são projetados como um módulo de conexão comum 140". Além disso, um módulo de conexão comum 140' no plano (x-z) (não visível) é ilustrado por linhas tracejadas.

[155] O uso de tais elementos de conexão comuns tem a vantagem de que a estrutura geral da instalação é, de modo geral, reforçada adicionalmente. Além disso, a rigidez da estrutura geral pode ser adaptada, conforme necessário, pela colocação alvejada de tais módulos de conexão comuns 140, 40', 140" nos três planos (x-y), (x-z), (y-z).

[156] A Figura 16 mostra esquematicamente ainda outra modalidade de tal instalação modular, em que dois módulos de conexão 40, 40" são usados em cada caso para conectar as faces laterais longas dos módulos funcionais 20, ao mesmo tempo que um único módulo de conexão é fornecido para conectar os lados frontais. Essa variante de modalidade tem a vantagem de que todos os módulos de conexão podem ter projetos idênticos em relação ao formato e construção interna.

[157] O escopo da presente invenção não se limita às modalidades específicas descritas no presente documento. De preferência, várias outras modificações da presente invenção, que são igualmente abrangidas pelo escopo de proteção das reivindicações, resultam para pessoas versadas na técnica da descrição e das Figuras associadas, além dos exemplos descritos no presente documento. Além disso, várias referências são citadas na descrição cuja revelação em sua totalidade é incorporada ao presente documento a título de referência.

[158] LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS:

[159] 1 instalação modular

[160] 4 subsuperfície

[161] 6 base de alicerce

[162] 8 módulo de instalação externa

[163] 9 linhas de conexão

[164] 11 camada de módulo mais superior

[165] 12 camada de módulo mais inferior

[166] 12 bacia coletora

[167] 20, 20a módulo funcional

[168] 20, 20', 20" módulo funcional

[169] 20a módulo alto

[170] 21 lado de fundo

[171] 22 lado de topo

[172] 24, 24' elemento de suporte, assentamento para elemento de conexão

[173] 25, 25' superfície lateral cônica

[174] 26 abertura central

[175] 40, 40', 40" módulo intermediário, módulo de conexão

[176] 40a módulo de suporte de base

[177] 40b módulo de suporte intermediário

[178] 40c módulo de suporte de topo

[179] 41 lado de fundo

[180] 42 lado de topo

[181] 44, 44' elemento de suporte, assentamento para elemento de conexão

[182] 45, 45' superfície lateral cônica

[183] 46 abertura central

[184] 47 corda de retenção

[185] 48 ponto de amarração (prendimento)

[186] 49 ancoragens externas

[187] 50 viga

[188] 51, 51', 5" braçadeira cruzada

[189] 62 elemento de tensão, barra de tração

[190] 64 elemento de conexão, cone de conexão

[191] 66, 66' superfície lateral cônica

[192] 68 furo passante

[193] 70 âncora de barra de tração, contramancal

[194] 72 âncora de alicerce

[195] 74 colunas de suporte

[196] 76 elementos de instalação

[197] 77, 77' linhas

[198] 78 estrutura de suporte

[199] 79 envoltório, parede externa

[200] 80 dispositivo de tensão

[201] 81 estrutura básica

[202] 82 elemento de suporte, assentamento para elemento de conexão

[203] 83 superfície lateral cônica

[204] 84 porca

[205] 86 alojamento

[206] 87 flange

[207] 90 elemento de mola, mola de compressão

[208] 92 primeiro disco de suporte

[209] 93 manga

[210] 94 segundo disco de suporte, suporte móvel

[211] 95 manga

[212] 140 módulo de conexão comum

Claims (16)

1. Instalação modular (1), compreendendo uma pluralidade de módulos de instalação em formato de cubo (20, 20a, 40, 40a, 40b, 40c) que estão dispostos em duas ou mais camadas empilhadas uma acima da outra; dito módulos em formato de cubo compreendendo um suporte (78) e uma pluralidade de pontos de prendimento (24, 24', 44, 44') dispostos na dita estrutura de suporte para conectar um módulo a pontos de prendimento correspondentes de um módulo contíguo de uma camada situada acima e/ou abaixo do dito módulo de maneira ajustada; ao menos um dispositivo de tensão (62, 70, 80) que tem um elemento de tensão (62) por meio do qual uma camada mais inferior de módulos (40a) ou um bloco de alicerce (6) pode ser influenciada com uma força de tração ao longo da vertical (z), em relação a uma camada mais superior dos módulos (40c), de modo que os módulos entre a dita camada mais inferior e a dita camada mais superior juntamente com os módulos contíguos (40, 20) da camada situada acima e/ou abaixo dos mesmos sejam pressionados entre si com um encaixe por força nos pontos de prendimento e sejam, então, fixados no lugar; três ou mais elementos de suporte (24', 44') que definem um primeiro plano são situados em um lado de topo (22, 42) da estrutura de suporte (78) dos módulos (20, 20a, 40) e três ou mais elementos de suporte (24, 44) que definem um segundo plano que é paralelo ao primeiro plano são situados em um lado de fundo (21, 41) da estrutura de suporte que está voltada na direção contrária ao lado de topo, os elementos de suporte sendo usados como pontos de prendimento dos módulos; um elemento de suporte no lado de topo e um elemento de suporte no lado de fundo formam, em cada caso, um par e são alinhados entre si ao longo de uma linha reta que é paralela ao normal dos planos; e dois elementos de suporte voltados um para o outra (24, 24', 44, 44') de dois módulos contíguos (20, 20a, 40) de camadas adjacentes são conectados por um elemento de conexão (64), caracterizada por os ditos elementos de suporte (24, 24', 44, 44') terem uma reentrância cônica (25, 25' 45, 45'); e o elemento de conexão (64) ter o formato de um cone duplo ou um cone truncado duplo e, em cada caso, um cone ou um cone truncado do elemento de conexão que é situado no assentamento cônico de um dentre os dois elementos de suporte e que repousa nos mesmos em alinhamento nivelado direto; e em que as superfícies cônicas laterais (66, 66') dos elementos de conexão (64) e as superfícies cônicas laterais (25, 25') dos assentamentos dos elementos de suporte (24, 24') serem conformadas de maneira que um cone ou cone truncado de um elemento de conexão possa repousar em alinhamento nivelado no assentamento cônico de um elemento de suporte sem que uma porção do módulo associado repouse em uma superfície do elemento de conexão que não é parte da superfície lateral do dito cone ou cone truncado, em particular, não em uma superfície do elemento de conexão que é perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do cone duplo ou cone truncado duplo.

2. Instalação modular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por as camadas que têm um módulo de suporte (40, 40a, 40b, 40c, 6) e as camadas que têm um ou mais módulos funcionais (20, 20', 20", 20a) serem dispostas uma acima da outra alternativamente.

3. Instalação modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada por os módulos (20, 20a, 40) serem dispostos de maneira que, para pelo menos uma camada de módulos, os pontos de prendimento de dois ou mais módulos da dita camada sejam conectados aos pontos de prendimento de um módulo comum de uma camada situada acima e/ou abaixo dos mesmos.

4. Instalação modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por os módulos (20, 20a, 40) serem intertravados e empilhados de maneira que pelo menos uma porção dos módulos forme uma treliça tridimensional.

5. Instalação modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por os elementos de suporte (24, 24', 44, 44') dos módulos (20, 20a, 40) terem uma abertura central (26, 46), de modo que um elemento de tensão (62) seja ou possa ser conduzido através das aberturas ao longo da linha reta que é definida por dois elementos de suporte emparelhados em cada caso.

6. Instalação modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por o elemento de conexão (64) ter um furo passante (68) através do qual um elemento de tensão (62) é ou pode ser conduzido.

7. Instalação modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por os módulos (20, 20a, 40) serem dispostos de maneira que os elementos de suporte (24, 24', 44, 44') de todos os módulos estejam em alinhamento ao longo de uma pluralidade de linhas retas que são paralelas à vertical (z), e um elemento de tensão (62) possa ser conduzido através, ou um elemento de tensão esteja situado, ao longo de cada uma dessas linhas retas.

8. Instalação modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada por ter pelo menos um dispositivo de tensão (80) para manter o esforço de tração em um elemento de tensão (62) durante mudanças na temperatura, ter uma estrutura básica (81, 82, 87, 92) que é presa a ou sustentada em um módulo da camada mais superior (11) ou da camada mais inferior (12) da instalação, um suporte (94) que é móvel em relação à estrutura básica ao longo do eixo geométrico longitudinal do elemento de tensão e um elemento de mola (90) que é situado entre a estrutura básica e o suporte móvel, em que uma primeira extremidade (63) do elemento de tensão repousa (84) no suporte móvel do dispositivo de tensão ou é conectada ao mesmo, a segunda extremidade do elemento de tensão repousa em um lado oposto da instalação em um contramancal (70) ou é conectada ao mesmo, e em que a razão D1/D2 entre uma primeira constante de mola D1 do elemento de tensão e uma segunda constante de mola D2 do elemento de mola é pelo menos 4/1, de preferência, pelo menos 6/1 e, de preferência particular, pelo menos 9/1.

9. Configuração de conjunto para construir uma instalação modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por compreender múltiplos módulos (20, 20a, 40) que têm uma estrutura de suporte (78), em que três ou mais elementos de suporte (24', 44') que definem um primeiro plano são situados em um lado de topo (22, 42) da estrutura de suporte; três ou mais elementos de suporte (24, 44) que definem um segundo plano que é paralelo ao primeiro plano são situados em um lado de fundo (21, 41) da estrutura de suporte que está voltada na direção contrária ao lado de topo; um elemento de suporte no lado de topo e um elemento de suporte no lado de fundo formam, em cada caso, um par e são alinhados entre si ao longo de uma linha reta que é paralela ao normal dos planos; e os ditos elementos de suporte têm uma reentrância cônica (25, 25' 45, 45'); múltiplos elementos de conexão (64) que têm o formato de um cone duplo ou um cone truncado duplo; e um ou mais elementos de tensão (62); em que as superfícies cônicas laterais (66, 66') dos elementos de conexão (64) e as superfícies cônicas laterais (25, 25') dos assentamentos dos elementos de suporte (24, 24') são conformadas de maneira que um cone ou cone truncado de um elemento de conexão possa repousar em alinhamento nivelado no assentamento cônico de um elemento de suporte sem que uma porção do módulo associado repouse em uma superfície do elemento de conexão que não é parte da superfície lateral do dito cone ou cone truncado, em particular, não em uma superfície do elemento de conexão que é perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do cone duplo ou cone truncado duplo.

10. Configuração de conjunto para construir uma instalação modular, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por os elementos de suporte (24, 24', 44, 44') dos módulos (20, 20a, 40) terem uma abertura central (26, 46), de modo que um elemento de tensão (62) possa ser conduzido através das aberturas ao longo da linha reta que é definida por dois elementos de suporte emparelhados em cada caso.

11. Configuração de conjunto para construir uma instalação modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizada por os elementos de conexão (64) terem um furo passante (68) através do qual um elemento de tensão (62) pode ser conduzido.

12. Configuração de conjunto para construir uma instalação modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizada por ter pelo menos um dispositivo de tensão (80) para manter o esforço de tração em um elemento de tensão (62) durante mudanças em temperatura, ter uma estrutura básica (81, 82, 87, 92) que pode ser presa a ou sustentada em um módulo, um suporte (94) que é móvel em relação à estrutura básica e um elemento de mola (90) que está situado entre a estrutura básica e o suporte móvel, em que uma primeira extremidade (63) de um elemento de tensão é sustentável (84) no suporte móvel do dispositivo de tensão ou é conectável ao mesmo, e em que a razão D1/D2 entre uma primeira constante de mola D1 do elemento de tensão e uma segunda constante de mola D2 do elemento de mola é pelo menos 4/1, de preferência, pelo menos 6/1 e, de preferência particular, pelo menos 9/1.

13. Instalação modular (1), em particular uma instalação industrial modular, caracterizada por compreender múltiplos módulos funcionais em formato de cubo (20) que estão dispostos em duas ou mais camadas empilhadas uma acima da outra e múltiplos módulos de conexão (40, 40', 40"); em que os módulos funcionais cada compreendem uma estrutura de suporte (78); e em que um módulo de conexão está situado entre as faces laterais situadas de maneira oposta de dois módulos funcionais diretamente adjacentes e é conectado de maneira em encaixe por força e/ou ajustada à forma à estrutura de suporte (78) dos módulos funcionais particulares nas faces laterais correspondentes desses módulos funcionais, em cada caso, em três ou mais pontos de conexão situados em um plano.

14. Instalação modular, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por dois ou mais módulos de conexão de um grupo de módulos de conexão que estão situados em um plano comum (x-y), (y-z) ou (x-z) serem projetados como um módulo de conexão comum (140, 140', 140").

15. Instalação modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 ou 14, caracterizada por pelo menos um par de módulos funcionais (20) ser conectado por mais que um módulo de conexão (40, 40', 40") nas faces laterais dos mesmos.

16. Instalação modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizada por um ou mais dos módulos de conexão (40, 40’, 40’’) conterem porções da infraestrutura, por exemplo, seções de dutos, dutos de cabos ou linhas elétricas.

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