BRPI0700420B1 - cabo submarino de energia elétrica e sistema para aquecimento elétrico direto - Google Patents
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Abstract
cabo submarino de energia elétrica e sistema para aquecimento elétrico direto. a presente invenção refere-se a um cabo submarino de energia elétrica, em particular, para uso em sistemas de aquecimento de tubulação de hidrocarboneto e adaptado para ser instalado como um cabo montado em conjunto (12) nas ditas tubulações (10), que compreende um núcleo condutivo amarrado de múltiplos arames (2) com um isolamento externo (4) e pelo menos um revestimento protetor externo (8), bem como um meio de blindagem. o meio de blindagem é incorporado no dito núcleo condutivo (2) como elementos de arame integrais resistentes à tração (1). além disso, a invenção refere-se também a um sistema de aquecimento de tubulação de hidrocarboneto que compreende este novo cabo de força submarino.
Description
(54) Título: CABO SUBMARINO DE ENERGIA ELÉTRICA E SISTEMA PARA AQUECIMENTO ELÉTRICO DIRETO (51) Int.CI.: F16L 53/00; H01B 7/14; H05B 3/56 (30) Prioridade Unionista: 17/02/2006 NO 20060760 (73) Titular(es): NEXANS (72) Inventor(es): OLSEN ESPEN (85) Data do Início da Fase Nacional: 16/02/2007
1/9
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CABO SUBMARINO DE ENERGIA ELÉTRICA E SISTEMA PARA AQUECIMENTO ELÉTRICO DIRETO.
[001] A presente invenção refere-se a cabos de energia elétrica de vários desenhos para inúmeras finalidades e aplicações diferentes são conhecidos há muito tempo. Em particular, tais cabos geralmente compreendem uma blindagem de um material resistente que irá contribuir substancialmente para a resistência mecânica e proteção do cabo. A resistência à tração é, muitas vezes, essencial nesta conexão, e o aço de qualidades selecionadas é bem conhecido como um material de blindagem. Tal blindagem de desenhos de cabo conhecidos é enrolada como uma ou mais camadas externas a fim de proteger as camadas de isolamento internas e os condutores de corrente nos cabos. [002] Enquanto que os tipos de cabos indicados acima são geralmente projetados para ficarem enterrados no chão ou para serem colocados no fundo do mar, devem também ser mencionadas as linhas de transmissão aéreas que são suspensas entre mastros para conduzir energia elétrica de tensão muito alta sobre longas distâncias. Tais linhas de transmissão são conhecidas, nas quais é provido um tipo de blindagem na forma de um núcleo de aço central dentro das camadas condutoras para a transmissão de corrente, estas camadas condutoras sendo principalmente feitas de alumínio. Além disso, estas linhas de transmissão de alta tensão não são providas com nenhuma camada de isolamento ao longo de seu comprimento.
[003] A presente invenção refere-se, em um aspecto, a um cabo de energia elétrica de um desenho novo, em particular, para uso submarino em sistemas de aquecimento de tubulação de hidrocarboneto e adaptado para ser instalado nas ditas tubulações, compreendendo um núcleo condutivo com um isolamento externo e pelo menos um revestimento protetor, bem como um meio de blindagem.
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2/9 [004] A finalidade específica de tais cabos não é comparável aos cabos conhecidos indicados acima, e muito mais ainda, quando comparada às linhas de transmissão aéreas também mencionadas acima. [005] Para aquecer tubulações de óleo e gás a fim de impedir a formação de gelo e hidrato nas paredes da tubulação, o presente requerente desenvolveu um sistema de aquecimento elétrico direto que é descrito, entre outras coisas, na Especificação de Patente Britânica N°. 2.373.321. Para o fornecimento de corrente para tal sistema de aquecimento, uma prática comum é a de instalar um cabo de fornecimento de corrente, como um cabo montado em conjunto assim denominado, que é tradicionalmente instalado simultaneamente com a colocação da tubulação. Mais especificamente, tal cabo é amarrado à tubulação durante sua instalação. Para a instalação de retroajuste de um sistema de aquecimento elétrico direto, entretanto, tal montagem simultânea do cabo de fornecimento de corrente não é praticável.
[006] No caso do cabo que é montado em conjunto com a tubulação, o cabo não pode ter qualquer material metálico, tal como blindagem, fora das camadas de isolamento, uma vez que isto permitiria um percurso elétrico indesejado para corrente de retorno, prejudicando conseqüentemente a eficácia do sistema. A corrente de retorno mencionada aqui deve, naturalmente, como um todo fluir através das paredes da tubulação a fim de gerar o efeito de aquecimento almejado. [007] As considerações acima e, em geral, o fato de a instalação e a operação dinâmica de cabos de força para mar profundo envolverem sérias demandas a respeito das propriedades de flexão e resistência do cabo, e especificamente a respeito do material de blindagem no mesmo, constituem um antecedente importante para a presente invenção. Desse modo, há necessidade de um desenho novo de cabo de energia elétrica que satisfaça os diversos critérios de acordo com o acima exposto, em particular, uma solução com relação à blindagem e
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3/9 resistência do cabo, que seja também praticável no caso de uma instalação de retroajuste de cabos montados em conjunto.
[008] De acordo com um aspecto da invenção, em um cabo de energia elétrica do tipo mencionado aqui, características novas e específicas consistem, primeiramente, nesse sentido, do fato de os meios de blindagem se apresentarem na forma de elementos de arame resistentes à tração que são dispostos em uma parte central da seção de cabo transversal, e, mais particuiarmente dispostos ou centralmente localizados dentro do dito núcleo condutivo. Nas concretizações preferidas da invenção, o meio de blindagem é incorporado no núcleo condutivo como elementos de arame integrais resistentes à tração, tais como arames de aço. Estes arames de metal são preferivelmente localizados centralmente dentro do núcleo condutivo, sendo mais preferivelmente circundados por completo por elementos de arame de núcleo condutivo, tais como elementos de arame de cobre.
[009] Os objetivos da invenção são alcançados por meio de um cabo de energia elétrica, em particular, para uso em sistemas de aquecimento de tubulação de hidrocarboneto e adaptado para ser instalado como um cabo montado em conjunto nas ditas tubulações, compreendendo um núcleo condutivo feito de uma pluralidade de elementos de arame condutivos amarrados juntos, com um isolamento externo e pelo menos um revestimento protetor, bem como um meio de blindagem, o dito meio de blindagem se apresentando na forma de elementos de arame resistentes à tração que são dispostos ou localizados centralmente dentro do dito núcleo condutivo, em que os referidos elementos de arame resistentes à tração são integralmente incorporados no dito núcleo condutivo, que são amarrados juntos com os referidos de elementos de arame condutivos.
[0010] Os objetivos da invenção também são alcançados por meio de um sistema para aquecimento elétrico direto de uma tubulação de
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4/9 hidrocarboneto com um cabo de energia elétrica do tipo aqui descrito, instalado como um cabo montado em conjunto na dita tubulação, o sistema compreendendo
- uma unidade de abastecimento de energia elétrica,
- um cabo de abastecimento que se estende a partir da unidade de abastecimento de energia para um ponto na tubulação,
- uma conexão elétrica entre um condutor do dito cabo de abastecimento e a tubulação no dito ponto,
- uma conexão elétrica entre outro condutor do dito cabo de abastecimento e uma extremidade adjacente do dito cabo de força próximo do dito ponto, e
- uma conexão elétrica entre uma extremidade remota do dito cabo de força e outro ponto na tubulação, onde o dito cabo de força apresenta um núcleo condutivo com um isolamento externo e pelo menos um revestimento protetor, bem como um meio de blindagem que se apresenta na forma de elementos de arame resistentes à tração que são dispostos ou localizados centralmente dentro do dito núcleo condutivo.
[0011] Desse modo, em termos práticos, a idéia por trás desta invenção é a de prover um núcleo central de aço em um condutor de cobre tradicionalmente amarrado. O núcleo ou arame de cobre central comum é, em outras palavras, substituído preferivelmente por arames de aço de grau elevado, seja do mesmo diâmetro de arame, seja de um diâmetro de arame diferente a partir das camadas de arame de cobre em um número necessário fora do núcleo de arame de metal integral.
[0012] No desenho novo, conforme proposto acima, com arames de metal como um membro de resistência de núcleo dentro dos elementos condutores, são obtidas vantagens substanciais. Uma vantagem consiste aqui do fato de o membro de resistência ser protegido
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5/9 contra qualquer dano, mas, talvez o mais importante, não haver qualquer risco de corrente de retorno que flui através de tal material de blindagem, uma vez que ele será eletricamente integral com os elementos condutores de cobre. Além disso, tal cabo pode ser instalado simultaneamente com a tubulação, sendo também adequado para uma instalação de retroajuste.
[0013] De acordo com outro aspecto importante da invenção, é provido um sistema para o aquecimento elétrico direto de uma tubulação de hidrocarboneto com um cabo submarino de energia elétrica instalado como um cabo montado em conjunto com a tubulação, que compreende:
- uma unidade de abastecimento de energia elétrica;
- um cabo de abastecimento que se estende a partir da unidade de abastecimento de energia para um ponto na tubulação,
- uma conexão elétrica entre um condutor do dito cabo de abastecimento e a tubulação no dito ponto,
- uma conexão elétrica entre outro condutor do dito cabo de abastecimento e uma extremidade adjacente do dito cabo de força próximo dos ditos pontos, e uma conexão elétrica entre uma extremidade remota do dito cabo de força e outro ponto na tubulação,
- onde o dito cabo de força apresenta um núcleo condutivo com um isolamento externo e pelo menos um revestimento protetor, bem como um meio de blindagem na forma de elementos de arame resistentes à tração que são dispostos em uma parte central da seção transversal do cabo, e, mais particularmente, os elementos de arame resistentes à tração que são dispostos ou localizados centralmente dentro do dito núcleo condutivo.
[0014] Adicionalmente, no cabo de acordo com a invenção, os ditos elementos de arame resistentes à tração podem ser arames de metal, preferivelmente na forma de arames de aço, e/ou os ditos elePetição 870180049085, de 08/06/2018, pág. 10/21
6/9 mentos de arame resistentes à tração podem ser circundados por completo por elementos de arame de núcleo condutivo, tais como elementos de arame de cobre. Os arames de metal resistentes à tração e os ditos elementos de núcleo condutivos podem apresentar dimensões de seção transversal que são da mesma ordem de magnitude. Pelo menos duas e preferivelmente três camadas de elementos de arame de núcleo condutivo amarrado podem circundar os ditos arames de metal resistentes à tração.
[0015] Adicionalmente, no sistema de acordo com a invenção, o elemento de arame resistente à tração pode ser integralmente incorporado no dito núcleo condutivo, que é preferivelmente um núcleo condutivo amarrado de múltiplos arames, e/ou os elementos de arame resistentes à tração podem ser arames de metal, preferivelmente na forma de arames de aço. Os elementos de arame resistentes à tração podem ser circundados por completo por elementos de arame de núcleo condutivo, tais como elementos de arame de cobre. Os arames de metal resistentes à tração e os ditos elementos de núcleo condutivos apresentam dimensões de seção transversal da mesma ordem de magnitude. Pelo menos duas e preferivelmente três camadas de elementos de arame de núcleo condutivo amarrado podem circundarem os ditos arames de metal resistentes à tração.
[0016] Com referência aos desenhos, a invenção será explicada adicionalmente na forma de concretizações exemplificativas da mesma.
[0017] A figura 1 mostra esquematicamente uma disposição geral típica para aquecimento direto de uma tubulação.
[0018] a figura 2 mostra em vista em seção transversal um cabo de energia elétrica projetado de acordo com esta invenção.
[0019] Nesta disposição ilustrada na figura 1, é provida uma tubulação submarina 10, que pode ter um comprimento considerável. Um
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7/9 cabo montado em conjunto 12 é instalado ao longo da tubulação 10 ou de possivelmente uma seção da mesma. O cabo 12 pode ser de um desenho, conforme explicado abaixo com referência à figura 2 dos desenhos. Em 12a, é mostrado um ponto de conexão elétrica entre o cabo montado em conjunto e a tubulação, para fornecimento de corrente para esta nesta extremidade remota.
[0020] Uma unidade de abastecimento de energia elétrica 20 é disposta em uma estrutura da borda compreendida por toda a instalação ou plataforma envolvida. A partir da unidade 20, é provido um cabo de abastecimento de dois condutores ou cabo elevador 13 estendido para a instalação submarina envolvida, onde é provido um cabo alimentador blindado 16, sendo também um cabo de dois condutores ou possivelmente dois cabos de núcleo único.
[0021] Um dos condutores de cabo alimentador é conectado à superfície de tubulação em 12b, ao passo que o outro condutor alimentador é conectado à primeira extremidade do cabo montado em conjunto 12 - na área 12b. A extremidade remota do cabo montado em conjunto 12 é - conforme mencionado - conectada à extremidade distante/remota da tubulação em 12a.
[0022] Abaixo da tubulação 10 na figura 1, é provido um diagrama que mostra uma curva 30 representando a tensão do cabo montado em conjunto com relação à terra, isto é, a água do mar circundante. Desse modo, na extremidade remota 12a do cabo montado em conjunto 12 e na tubulação 10, a curva 30 cai para zero.
[0023] A estrutura de cabo em seção transversal ilustrada na figura 2 compreende um membro central resistente à tração 1 que consiste em inúmeros arames de metal integrais circundados por diversas camadas de condutores de cobre 2 destinadas a conduzir a corrente elétrica para a finalidade específica ou consumidor envolvido. Até um ponto muito pequeno e talvez insignificante, os arames de metal cenPetição 870180049085, de 08/06/2018, pág. 12/21
8/9 trais 1 podem também contribuir para o fluxo de corrente. Neste caso, são providas três camadas de elementos condutores de cobre 2 fora do feixe de arame central 1, que preferivelmente consiste em um material de aço adequado. Pode ser possível, contudo, usar um material não-metálico para os elementos de arame resistentes à tração no feixe
1. Como um exemplo, poderiam ser usados elementos de fibra Kvelar. [0024] Neste ponto, deve ser mencionado que os elementos de arame de metal central 1 podem ter uma distribuição diferente dentro da seção transversal, a partir do que é ilustrado na figura 2. Por exemplo, o feixe de núcleo pode compreender elementos de arame de aço, bem como elementos de arame de cobre amarrados em um membro de núcleo integral, preferivelmente de maneira que os arames de aço apresentem uma distribuição simétrica em torno do eixo longitudinal central do cabo.
[0025] Com relação ao número de camadas de arame de cobre 2, isto pode variar a partir das três camadas ilustradas na figura 2, embora uma quantidade menor do que duas camadas não seja habitualmente preferida, visto que quatro ou mais camadas podem ocorrer dependendo dos critérios de desenho, em particular, da capacidade de condução de corrente e das exigências de flexão.
[0026] A relação entre as áreas de seção transversal do feixe de arames de metal 1 e o feixe circundante do núcleo de arame de cobre condutivo 2, pode variar também. Em geral, contudo, a área de seção transversal do núcleo condutivo 2 será substancialmente maior do que aquela do feixe de arame de metal 1.
[0027] De volta, agora, à estrutura de camada fora do núcleo condutor 2 na figura 2, são providas mais ou menos camadas ou componentes convencionais, como segue:
uma camada de tela condutora 3 que consiste em um polietileno cruzado semicondutivo.
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9/9 [0028] As camadas de isolamento principais 4, geralmente na forma de um material de polietileno cruzado.
[0029] Uma tela de isolamento 5 de um polietileno cruzado semicondutivo.
[0030] Um revestimento protetor interno 6 de um polietileno semicondutivo.
[0031] Um invólucro de fita semicondutiva 7.
[0032] Um revestimento protetor externo 8 também de polietileno semicondutivo.
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Claims (11)
- REIVINDICAÇÕES1. Cabo de energia elétrica, em particular, para uso em sistemas de aquecimento de tubulação de hidrocarboneto e adaptado para ser instalado como um cabo montado em conjunto (12) nas ditas tubulações (10), compreendendo um núcleo condutivo (2) feito de uma pluralidade de elementos de arame condutivos amarrados juntos, com um isolamento externo (4) e pelo menos um revestimento protetor (8), bem como um meio de blindagem, o dito meio de blindagem se apresentando na forma de elementos de arame resistentes à tração (1) que são dispostos ou localizados centralmente dentro do dito núcleo condutivo (2), caracterizado pelo fato de que os referidos elementos de arame resistentes à tração (1) são integralmente incorporados no dito núcleo condutivo (2), que são amarrados juntos com os referidos de elementos de arame condutivos.
- 2. Cabo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ditos elementos de arame resistentes à tração serem arames de metal, preferivelmente na forma de arames de aço (1).
- 3. Cabo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ditos elementos de arame resistentes à tração (1) serem circundados por completo por elementos de arame de núcleo condutivo (2), tais como elementos de arame de cobre.
- 4. Cabo, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os ditos arames de metal resistentes à tração (1) e os ditos elementos de núcleo condutivos (2) apresentarem dimensões de seção transversal que são da mesma ordem de magnitude.
- 5. Cabo, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos duas e preferivelmente três camadas de elementos de arame de núcleo condutivo amarrado (2)Petição 870180049085, de 08/06/2018, pág. 15/212/3 circundarem os ditos arames de metal resistentes à tração (1).
- 6. Sistema para aquecimento elétrico direto de uma tubulação de hidrocarboneto (10) com um cabo de energia elétrica (12) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, instalado como um cabo montado em conjunto na dita tubulação (10), o sistema caracterizado pelo fato de que compreende:- uma unidade de abastecimento de energia elétrica (20),- um cabo de abastecimento (15, 16) que se estende a partir da unidade de abastecimento de energia (20) para um ponto (12b) na tubulação (10),- uma conexão elétrica entre um condutor do dito cabo de abastecimento (15, 16) e a tubulação (10) no dito ponto (12b),- uma conexão elétrica entre outro condutor do dito cabo de abastecimento (15, 16) e uma extremidade adjacente do dito cabo de força (12) próximo do dito ponto (12b), e- uma conexão elétrica entre uma extremidade remota (12a) do dito cabo de força (12) e outro ponto na tubulação (10), onde o dito cabo de força (12) apresenta um núcleo condutivo (2) com um isolamento externo (4) e pelo menos um revestimento protetor (8), bem como um meio de blindagem que se apresenta na forma de elementos de arame resistentes à tração (1) que são dispostos ou localizados centralmente dentro do dito núcleo condutivo (2).
- 7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o dito elemento de arame resistente à tração (1) é integralmente incorporado no dito núcleo condutivo (2), que é preferivelmente um núcleo condutivo amarrado de múltiplos arames.
- 8. Sistema, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que os ditos elementos de arame resistentes à tração serem arames de metal, preferivelmente na forma de arames de aço(1).Petição 870180049085, de 08/06/2018, pág. 16/213/3
- 9. Sistema, de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que os ditos elementos de arame resistentes à tração (1) serem circundados por completo por elementos de arame de núcleo condutivo (2), tais como elementos de arame de cobre.
- 10. Sistema, de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que os ditos arames de metal resistentes à tração (1) e os ditos elementos de núcleo condutivos (2) apresentarem dimensões de seção transversal da mesma ordem de magnitude.
- 11. Sistema, de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos duas e preferivelmente três camadas de elementos de arame de núcleo condutivo amarrado (2) circundarem os ditos arames de metal resistentes à tração (1).Petição 870180049085, de 08/06/2018, pág. 17/21 » · «
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