BRPI0714477A2 - mangueira, coluna de mangueiras, uso de mangueira, sistema para transportar fluÍdos e mÉtodo para transporte de fluÍdos - Google Patents

Abstract

MANGUEIRA, COLUNA DE MANGUEIRAS, USO DE MANGUEIRA, SISTEMA PARA TRANSPORTAR FLUIDOS E MÉTODO PARA TRANSPORTE DE FLUIDOS. A presente invenção provê uma mangueira (100) compreendendo uma estrutura tubular interna (10) e um tubo externo (30), onde a estrutura tubular interna (10) compreende um corpo tubular disposto entre os membros de pega interno e externo, o corpo tubular incluindo uma camada seladora, e sendo feita a partir de um material capaz de suporta temperaturas criogênicas, onde o tubo externo (30) compreende uma camada borracha (32) e camadas de reforço (34, 46) dispostas em torno da camada de borracha (32), onde a camada isolante pode ser quer incorporada à estrutura tubular interna e/ou disposta entre a estrutura tubular interna e o tubo externo.

Description

"MANGUEIRA, COLUNA DE MANGUEIRAS, USO DE MANGUEIRA, SISTEMA PARA TRANSPORTAR FLUIDOS E MÉTODO PARA TRANSPORTE DE FLUIDOS".

^ A presente invenção se relaciona a uma mangueira,

em particular a uma mangueira adequada para aplicações criogênicas.

Há muitos sistemas para transportar fluidos a partir de uma estrutura offshore, tal como, de um navio ou plataforma, para uma tubulação submersa. São dados os exemplos que se seguem.

1- Sistema de amarração multibóia convencional (CMBM), onde um riser segue diretamente da estrutura offshore para a tubulação, e as bóias de suporte são arranjadas em intervalos ao longo da extensão da mangueira. 2- Sistema de mono-amarração de torre única (STM), onde uma torre de ancoragem é afixada ao leito do mar e se estende em direção à superfície do mar. A torre de amarração suporta um riser que se estende da superfície do mar para a tubulação. Uma mangueira ou outro tubo pode se estender da estrutura offshore e ser conectada à extremidade da mangueira no topo da torre de amarração. 3- Sistema de amarração de perna de ancoragem simples (SALM), onde uma bóia é disposta próxima à estrutura offshore. A bóia é afixada a e suporta uma unidade de conexão localizada no leito do mar ou próxima deste. Um riser se estende da estrutura offshore para a unidade de conexão, e daí da unidade de conexão para a tubulação. Uma seção adicional do tubo segue da unidade de conexão para a tubulação. 4- Sistema de amarração com perna de ancoragem catenária (CALM), onde uma bóia fica próxima à estrutura offshore. Um riser segue da bóia para uma unidade de conexão submerso, localizada na superfície do mar ou próxima deste. Uma seção adicional do tubo segue da unidade de conexão para a tubulação. Uma mangueira, ou um tubo, se estende a partir da estrutura offshore e se conecta à extremidade da mangueira na bóia. Há várias configurações possíveis para o sistema CALM incluindo Sistemas "Seep S", Lazy S", e "Chinese Lantern". Todos os sistemas descritos acima são bem conhecidos, e ademais também há outros sistemas possíveis que não serão descritos, tal como uma estrutura offshore intermediária. O aspecto essencial de todos os sistemas é o fato de se prover um riser para transportar fluidos de uma estrutura offshore, tal como uma plataforma, para uma estrutura submersa, tal como uma tubulação. A configuração exata do riser e de sua estrutura suporte pode variar, dependendo da particular localização offshore. Dependendo dos detalhes particulares do sistema, o riser pode compreender quer seções aéreas, flutuantes, ou submersas. Há também sistemas que compreendem o uso de bóias submersas, como descrito, por exemplo, na WO 96/36592. Há também sistemas que compreendem o sistema descrito na WO 93/24731, e, mais recentemente, como o sistema descrito na WO 2006/044053, que essencialmente compreende o uso do sistema descrito na WO 93/24731 para transportar fluidos criogênicos.

Todos estes tipos de sistema usam um riser que consiste de uma mangueira de borracha. Uma típica mangueira de borracha apresenta a seguinte estrutura: 1- uma camada de revestimento feita de borracha;

2- múltiplas camadas de reforço, feitas de cabos poliméricos ou de aço de alta resistência, aplicados em espiral, para prover uma maior resistência à pressão ou a cargas externas; 3- um fio de aço helicoidal fora da camada de reforço, o fio helicoidal sendo incorporado a uma matriz de borracha;

4- camadas adicionais de reforço, feitas de cabos poliméricos ou de aço de alta resistência, que são

aplicados em espiral;

5- uma capa de borracha;

Ademais, deve ser apreciado que pode haver uma diversidade de variações com respeito a esta estrutura, tal como, por exemplo, a inclusão de uma carcaça metálica resistente a colapso para resistir a uma maior profundidade de submersão, a inclusão de um anel para prover uma dupla barreira entre os fluidos internos e o mar, a inclusão de um material para prover flexibilidade e isolação, e ademais, a inclusão uma capa externa para prover rigidez variável ao longo da extensão da mangueira, para evitar um curvamento excessivo. Mangueiras de borracha são usualmente consideradas como sendo de construção colada. Uma variação possível seria usar um tubo flexível de construção não-colada, particularmente para as seções submersas do riser. Um tubo flexível típico apresenta a seguinte estrutura: 1- uma carcaça metálica de aço inoxidável interna para prover resistência a colapso;

2- uma camada de revestimento feita de termoplástico, tal como, por exemplo, polietileno ou poliamida;

3- múltiplas camadas de reforço de fios de aço de alta resistência, que são aplicados em espiral para prover uma

maior resistência à pressão e a cargas externas; e

4- uma camada opcional de isolação aplicada em espiral;

5- uma capa externa de material termoplástico adequado, tal como, por exemplo, polietileno ou poliamida.

A prática recomendada pela "American Institute" para tubos flexíveis descreve, em algum detalhe, a fabricação de mangueiras coladas e não-coladas, e seu uso em ambientes offshore.

As mangueiras de borracha são muito adequadas para uso nos sistemas descritos acima, por serem resistentes e robustas, e, ademais, são conhecidas por suportar bem condições hostis, a que devem ser submetidas. Mangueiras de borracha são também flexíveis e capazes de serem curvadas em raios pequenos em relação a seu diâmetro externo. No entanto, as mangueiras de borracha são limitadas quanto à temperatura mais baixa em que são capazes de operar. Para uma borracha normal, 10

a temperatura de operação mais baixa é cerca de -60°C. Mas também existem borrachas especiais que podem operar em temperaturas mais baixas, até cerca de -100°C. No entanto, as mangueiras de borracha não são efetivas em temperaturas mais baixas que cerca de -100°C. Isto significa que as mangueiras de borracha não são adequadas para aplicações que compreendam o transporte de fluidos em temperaturas menores que -100°C. Em particular, as mangueiras de borracha não são adequadas para o transporte de gás natural liquido (LNG), que tipicamente requer uma capacidade de operação para temperaturas tão baixas quanto -162°C.

Como notado acima, a WO 2006/044053 descreve um sistema para transportar fluidos criogênicos a partir de um navio (ou plataforma) para uma localização submersa, usando um sistema que utiliza uma bóia verticalmente móvel. Esta patente prevê diversos tipos possíveis de riser. Este sistema particularmente provê:

1- o uso de um tubo submarino convencional revestido com uma liga de Níquel - INVAR (Marca Registrada)

2- o uso de uma mangueira para fluidos criogênicos estruturalmente reforçada para resistir a forças hidrostáticas;

3- uma construção "tubo-em-tubo" (pipe-in-pipe) que essencialmente compreende o uso de dois tubos metálicos

concêntricos;

4- um arranjo de extensões de tubos rígidos isolados, quais tubos tipicamente são feitos a partir de uma liga de Níquel, aços inoxidáveis austeníticos, e/ou Alumínio.

No entanto, esta patente não dá nenhum detalhe a respeito da construção específica de um riser adequado para transportar fluidos sob a superfície do mar. Ademais, esta patente se relaciona, em parte, ao transporte de fluidos não-criogênicos, em uma faixa de temperatura entre -28,9°C e -100°C, quais fluidos poderiam ser perfeitamente transportados através de uma mangueira de borracha convencional. Outras patentes relacionadas a tubulações submarinas para fluidos criogênicos incluem EP 1428748A1, GB 2186657A, BG2408307A, US4826354A1 e WO 2005/119150A2.

A construção de mangueiras capazes de transportar fluidos criogênicos sob a superfície do mar vem sendo um problema técnico persistente. Embora existam patentes, tais como aquelas mencionadas acima, que descrevam soluções em termos gerais, na prática não há nenhuma solução disponível, por causa das dificuldades e custos com respeito à construção do riser.

Trata-se de um objetivo da presente invenção prover uma mangueira melhorada para transportar fluidos criogênicos. Trata-se de um objetivo particular da presente invenção prover uma mangueira capaz de transportar fluidos criogênicos sob a superfície do mar.

De modo amplo, a invenção se relaciona a mangueiras que compreendem um tubo externo arranjado em torno de uma estrutura tubular interna. 0 tubo externo consiste de uma mangueira de borracha, enquanto a estrutura tubular interna se relaciona à estrutura total dentro do tubo externo. Em particular, a estrutura tubular interna inclui uma mangueira de compósito ou uma mangueira fole, em combinação com uma isolação extra, para proteger o tubo externo das baixas temperaturas do fluido criogênico que passa na estrutura tubular interna. A estrutura tubular interna pode incluir uma isolação, em adição ao efeito isolante provido pela mangueira de compósito, e também inclui um espaço anelar entre o tubo externo e a estrutura tubular interna. De acordo com um primeiro aspecto da invenção, provê-se uma mangueira compreendendo uma estrutura tubular interna e um tubo externo, sendo que a estrutura tubular interna compreende um corpo tubular disposto entre os membros de pega interno e externo, o corpo tubular inclui uma camada seladora, e sendo feito com um material capaz de suportar temperaturas criogênicas, sendo que o tubo externo compreende uma camada de borracha e uma camada de reforço, disposta em torno da camada de borracha, e sendo que a estrutura tubular interna tem propriedades isolantes para proteger o tubo externo das baixas temperaturas do fluido criogênico, que passa na estrutura

tubular interna.

Neste aspecto da invenção, a estrutura tubular interna essencialmente compreende uma mangueira de compósito, enquanto o tubo externo compreende uma mangueira de borracha. Ambas, mangueira de compósito e mangueira de borracha, são conhecidas na técnica. No entanto, antes desta invenção ninguém contemplou associar os dois tipos de mangueira para resolver o problema do transportar fluidos criogênicos sob a superfície do mar. Exemplos de mangueiras de compósito estão descritos, por exemplo, nas patentes WOOl/96772, WO 2004/044472, WO 2004/079248. A mangueira de compósito é conhecida por seu uso no transporte de fluidos criogênicos, mas não possui a robustez da mangueira de borracha e, por conseguinte·, não é adequada para transportar fluidos entre a superfície do mar e o leito do mar.

Trata-se de um importante aspecto da invenção, o fato de as mangueiras de borracha no tubo externo serem adequadamente protegidas das temperaturas dos fluidos criogênicos que passam na estrutura tubular interna. No caso de uma borracha comum, que resiste a temperaturas de operação de até -60°C, a temperatura da superfície na camada de borracha mais interna não deve ser inferior a -60°C. No caso de borrachas especiais, que resistem a temperaturas de até -100°C, a temperatura da superfície na camada de borracha mais interna do tubo externo não deve ser inferior a -100°C.

A isolação requerida pode ser conseguida de vários modos. Um modo é confiar somente na isolação provida pelo corpo tubular da estrutura tubular interna. Os materiais do corpo tubular podem ser tais, que proporcionem a isolação requerida. Ademais, na configuração preferida, os materiais do corpo tubular são feitos aplicando múltiplas camadas em torno de um mandril, em um processo que deixa uma certa quantidade de ar dentro das camadas, provendo uma isolação adicional.

Em outra configuração, a estrutura tubular interna é provida por uma camada isolante de material isolante. A camada isolante pode ser uma camada especial do corpo tubular, ou pode ser uma camada formada em torno do membro de pega externo.

Em outra configuração, uma camada isolante de material isolante é provida entre a estrutura tubular e o tubo externo.

Em outra configuração, a isolação pode ser provida por um material isolante particulado (i.e. esferas) disposto no espaço formado entre a estrutura tubular interna e o tubo externo. As partículas isolantes compreendem micro-esferas de vidro, perlita, partículas de poliestireno. As partículas isolantes podem ser colocadas, simplesmente bombeando as partículas entre a estrutura tubular e o tubo externo. A isolação requerida pode ser provida por uma combinação de técnicas específicas, como descrito acima. 0 corpo tubular preferivelmente compreende pelo menos duas camadas de reforço, e uma camada seladora sanduichada entre as mesmas. Preferivelmente, uma camada de reforço adicional pode ser provida entre o membro de pega externo e o meio de reforço axial.

A resistência máxima das camadas de reforço deve estar pref erivelmente entre 100 e 700 kN, para uma estrutura tubular interna com diâmetro de 8" (200 mm) . Sendo preferível que a tensão de falha para o curvamento da camada de reforço se encontre na faixa de 2% a 15%. É preferido que a estrutura tubular interna adicionalmente inclua um meio de reforço axial. Preferivelmente, o meio de reforço axial compreende uma capa tubular feita com uma folha de material, em forma tubular, de modo que a capa mantenha sua forma tubular mesmo quando submetida à tensão axial. A estrutura tubular interna pode ser provida com duas ou mais capas tubulares para adicionalmente melhorar o desempenho da estrutura tubular interna com respeito à tensão axial. É particularmente preferido que o meio de reforço axial seja provido em forma de trançado geralmente tubular. Nesta especificação, o termo "Trançado" se refere a um material formado por duas fibras ou fios que são entrelaçados para formar uma estrutura alongada. Uma característica básica do trançado é o fato de o mesmo se alongar quando submetido à tensão axial. Uma característica adicional do trançado em forma tubular, é o fato deste reduzir de diâmetro, quando submetido a uma tensão axial. Assim, aplicando um trançado tubular em torno do corpo tubular ou dentro da estrutura do estrutura tubular interna, o trançado exerce uma força radial na direção de fora para dentro sobre pelo menos parte do corpo tubular, quando submetido a uma tensão axial. É preferido que a capa tubular inteira sej:a provida em forma de trançado. No entanto, é possível que apenas uma parte ou algumas partes da extensão da capa tubular sejam providas em forma de trançado. Também é preferido que o trançado se estenda em torno de toda a circunferência da capa tubular. No entanto, é possível que apenas parte da circunferência da capa tubular seja provida em forma de trançado. 0 trançado pode ser provido quer em forma biaxial (que consiste de duas fibras ou fios entrelaçados) ou triaxial (incluindo fibras ou fios longitudinais para aumentar a resistência axial) . Conquanto seja preferido prover o meio de reforço axial em forma de trançado, o meio de reforço axial pode assumir outras formas, desde que atendam os requisitos funcionais especificados. Assim, o meio de reforço axial pode ser provido como um arranjo de cabos ou cordas aplicados em espiral em torno do corpo tubular.

Assim, alternativamente ou adicionalmente, o meio de reforço axial compreende uma pluralidade de tiras de reforço axial ao longo da extensão da estrutura tubular interna. As tiras de reforço axial preferivelmente devem ser arranjadas de modo regular em torno da circunferência da estrutura tubular interna. Pode haver três, quatro, cinco, seis, e mais preferivelmente quatro ou seis tiras. Preferivelmente, as tiras de reforço axial são feitas com um tecido tendo urdidura e trama, preferivelmente a urdidura é arranjada em um ângulo de 0o a 10° em relação ao eixo longitudinal da mangueira, mais preferivelmente a urdidura é arranjada em um ângulo de 0o a 5o em relação ao eixo longitudinal da estrutura tubular interna, e ainda mais preferivelmente, a urdidura é arranjada em um ângulo de 0o a 2o em relação ao eixo longitudinal da estrutura tubular interna. O meio de reforço axial pode ser disposto entre o membro de pega externo e o corpo tubular. Alternativamente, o meio de reforço axial pode ser incorporado ao corpo tubular, entre a camada de reforço e a camada seladora. Os materiais de construção para a estrutura tubular interna devem ser selecionados, de modo a permitir que esta se adeqüe ao ambiente a que se propõe. Assim, é preciso que a estrutura tubular interna seja capaz de transportar fluidos pressurizados, sem ocorrer vazamento através de suas paredes. É também preciso que a estrutura tubular interna suporte as repetidas flexões causadas pela combinação de peso do fluido e da estrutura tubular interna. 0 propósito principal das camadas de reforço é suportar as tensões circunferenciais, às quais a estrutura tubular interna é submetida, quando passa o fluido. Assim, qualquer camada de reforço será adequada, desde que tenha o requerido grau de flexibilidade, e suporte as tensões. Ademais, se a estrutura tubular interna se destinar ao transporte de fluidos criogênicos, então as camadas de reforço, ademais, devem suportar temperaturas criogênicas.

É preferido que as camadas de reforço sejam feitas com uma folha de material aplicada em forma tubular, em espiral. Isto faz que as camadas de reforço não apresentem grande resistência à tensão axial, em conseqüência do que a aplicação de uma força axial tende a romper as espiras. As camadas de reforço podem compreender uma, duas, ou mais camadas continuas da folha de material. No entanto, mais usualmente (de acordo com a extensão da mangueira), as camadas da folha de material são feitas com uma pluralidade de extensões separadas da folha de material, ao longo da estrutura tubular interna. Na configuração preferida, as camadas de reforço compreendem um tecido, mais preferivelmente, um tecido têxtil. As camadas de reforço, convenientemente, são feitas de um polímero sintético, tal como poliéster, poliamida, ou poliolefina. 0 polímero sintético pode ser provido em forma de fibras ou fios, sendo que o tecido é feito com tais fibras ou fios.

Quando as camadas de reforço compreendem um poliéster, então preferivelmente é tereftalato de polietileno. Quando as camadas de reforço compreendem uma poliamida, então é uma poliamida alifática, tal como nylon, ou uma poliamida aromática, tal como um composto aramida. Por exemplo, as camadas de reforço podem ser uma poli- (p-fenilenetereftalamida), tal como, por exemplo, KEVLAR (Marca Registrada).

Quando as camadas de reforço compreendem uma poliolefina, então pode ser um homopolímero, ou copolímero ou terpolímero de polietileno, polipropileno, ou polibutileno, preferivelmente mono- ou bi- orientados na direção axial. Mais preferivelmente, a poliolefina é um polietileno, e, mais preferivelmente, o polietileno é um polietileno de alto peso molecular, especialmente UHMWPE. Na configuração preferida, o meio de reforço axial também é UHMWPE.

0 UHMWPE para a invenção geralmente tem um peso molecular médio acima de 400.000, tipicamente acima 800.000, e usualmente acima de 1.000.000. O peso molecular médio usualmente não excede cerca de 15.000.000. O UHMWPE preferivelmente se caracteriza por um peso molecular de cerca de 1.000.000 a 6.000.000. O UHMWPE mais útil para a presente invenção é altamente orientado, e usualmente se estende pelo menos 2-5 vezes em uma direção e 10-15 vezes na outra direção.

0 UHMWPE, mais adequado para a presente invenção, geralmente tem orientação paralela maior que 80%, mais usualmente maior que 90%, e preferivelmente maior que 95%. Em geral, a cristalinidade é maior que 50%, mais usualmente maior que 70%, sendo possível uma cristalinidade até 85-90%.

O UHMWPE está descrito, por exemplo, nas patentes US-A- 4344908, US-A-4411845, US-A-4422993, US-A-4430383, US-A- 4436689, EP-A-183285, EP-A-0438831, e EP-A- 0215507. É particularmente vantajoso que as camadas de reforço compreendam um UHMWPE altamente orientado, tal como disponível a partir da DSM High Performance Fibres EV (uma companhia Holandesa) com o nome DYNEEMA, ou da AlliedSignal Inc (uma empresa Americana) com o nome Spectra. Detalhes adicionais com respeito a DYNEEMA poderão ser encontrados na brochura "DYNEEMA; the top perfomance in fibers; properties and applications" da DSM High Performance Fibers BV de 02/98. Detalhes adicionais a respeito do SPECTRA podem ser encontrados na brochura "Spectra Perfomance Materials" da AlliedSignal Inc de 5/96. Estes materiais estão disponíveis no mercado desde os anos 80.

Na configuração preferida, as camadas de reforço compreendem um tecido têxtil feito com fibras tendo urdidura e trama. Nós descobrimos que é particularmente vantajoso que as camadas de reforço fossem arranjadas de modo que a direção da urdidura do tecido forme um ângulo menor que 20° em relação à direção axial da mangueira. Nós também preferimos que este ângulo fosse um ângulo maior que 15°. Na configuração preferida, as camadas de reforço devem ser arranjadas de modo que a direção da urdidura forme um ângulo de 10° a 20°, mais preferivelmente, um ângulo de cerca de 15° em relação à direção axial da estrutura tubular interna. 0 propósito primário da camada seladora é evitar o vazamento de fluido através do corpo tubular. Assim, será adequada qualquer camada seladora que tenha o requerido grau de flexibilidade e que proporcione a desejada função seladora. Ademais, se a mangueira se destinar a fluidos criogênicos, então a camada seladora, deve suportar temperaturas criogênicas. A camada seladora pode ser feita com os mesmos materiais básicos usados para a camada de reforço, em particular UHMWPE. Alternativamente, a camada seladora pode ser um fluorpolimero, tal como politetrafluoretileno (PTFE); um copolimero de etileno propileno fluorado, tal como um copolimero de hexafluorpropileno e tetrafluoretileno (tetrafluoretileno-perfluorpropileno) disponível a partir da DuPont Fluoproducts - Teflon FEP, ou um hidrocarboneto fluorado-perfluoralquóxi a partir da DuPont Fluoproducts - Teflon PFA. Os filmes são feitos por extrusão ou sopro. Nós preferimos que a camada seladora seja feita de uma folha de material enrolada em forma tubular, enrolando a folha de material em espiral. Similarmente às camadas de reforço, isto significa que as camadas seladoras não oferecem grande resistência à tensão axial, em conseqüência do que a aplicação de uma força axial tende a romper as espiras. A camada seladora pode compreender uma, duas, ou mais camadas contínuas da folha de material. No entanto, mais usualmente, dependendo da extensão da estrutura tubular interna, as camadas seladoras da folha de material podem ser feitas com uma pluralidade de seções da folha arranjada ao longo da estrutura tubular interna. Se desejado, as camadas seladoras podem compreender uma ou mais luvas seladoras encolhíveis (em forma tubular) arranjadas sobre a camada de reforço interna.

Nós preferimos que a camada seladora compreenda uma pluralidade de camadas sobrepostas de filme, preferivelmente, pelo menos 2 camadas, mais preferivelmente pelo menos 5 camadas, e ainda mais preferivelmente, pelo menos 10 camadas. Na prática, as camadas seladoras podem ter 20, 30, 40, 50 ou mais camadas de filme. O limite superior para o número de camadas depende do tamanho da estrutura tubular interna, mas é improvável serem necessárias mais que 100 camadas. Usualmente, no máximo, são suficientes 50 camadas. A espessura de cada camada de filme tipicamente deve estar na faixa de 50 a 100 ym.

Com certeza, deve ser apreciado que podem ser providas mais de uma camada seladora.

Como discutido acima, se houver uma camada isolante separada, então esta camada pode ser afixada à parte interna da camada seladora, i.e. dentro da camada de borracha. Alternativamente, a camada isolante pode ser disposta entre a estrutura tubular interna e o tubo externo, como uma camada que é separada da estrutura tubular interna e do tubo externo. No entanto, é preferido que a camada isolante seja incorporada à estrutura tubular interna. A camada isolante pode ser afixada à parte externa da estrutura tubular interna, i.e. fora do membro de pega externo, ou dentro do membro de pega externo, entre o membro de pega externo e a camada seladora do corpo tubular. A camada isolante pode compreender qualquer material

convencionalmente usado para prover isolação em equipamentos criogênicos, tal como um material de espuma sintética. Em uma configuração preferida, a camada isolante compreende um membro alongado de material isolante, com bordas longitudinais opostas. O membro alongado sendo enrolado helicoidalmente em torno do corpo tubular, de modo que as bordas longitudinais opostas das camadas se arranjem adjacentes ou sobrepostas, sendo que cada borda longitudinal inclui uma formação capaz de engatar uma formação cooperativa na borda longitudinal oposta. O membro alongado sendo preferivelmente disposto fora do membro de pega externo, dai formando uma capa para a camada externa. Um membro alongado adequado está " descrito com mais detalhes em 2004/044472.

Em outra configuração preferida, a camada isolante inclui um tecido feito de fibras basálticas. Tecidos feitos de fibra basáltica são providos pela Sudaglass Fiber Company com os nomes BT-5, BT-8, BT-10, BT-11, BT-13. A espessura preferida do tecido varia na faixa de cerca de 0,1 mm a cerca de 0,3 mm. Se desejado, também pode ser empregada uma pluralidade de camadas de tecido basáltico. Deve ser apreciado que podem ser providas mais que uma camada isolante, e que a mangueira pode incluir dois ou mais tipos diferentes de camada isolante. Preferivelmente, uma peça de extremidade é provida em cada extremidade da mangueira. A peça de extremidade sendo preferivelmente do tipo descrito nas patentes WO 01/96772 ou WO 20004/079248.

Os membros de pega interno e externo da estrutura tubular interna são membros de pega helicoidais, mais preferivelmente fios helicoidais. Assim, os membros de pega preferivelmente formam espiras que fixam e retêm o corpo tubular e qualquer outra camada interposta. Preferivelmente, são aplicadas espiras interna e externa em uma configuração tendo o mesmo passo, sendo que a posição das espiras da bobina externa é deslocada meio passo da posição das espiras da bobina interna. Vantajosamente, os componentes da estrutura tubular interna são todos móveis entre si, i.e. os componentes da estrutura tubular interna não são colados ou de alguma forma aderidos entre si. Isto permite que as camadas da estrutura tubular interna se movimentem, quando fletidos. De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é provida uma mangueira compreendendo uma estrutura tubular interna, um tubo externo, e uma camada isolante sendo que a estrutura tubular interna compreende um fole tubular, sendo que o tubo externo compreende uma camada de borracha e uma camada de reforço, que são dispostas em torno da camada de borracha, sendo que a camada isolante pode ser quer incorporada à estrutura tubular interna e/ou disposta entre a estrutura tubular interna e o tubo externo, sendo que a estrutura tubular interna é móvel em relação ao tubo externo, quando de uma flexão da mangueira, e sendo que a estrutura tubular interna tem propriedades isolantes suficientes para proteger a camada externa das baixas temperaturas dos fluidos criogênicos que fluem na estrutura tubular interna.

Neste aspecto da invenção, a estrutura tubular interna compreende uma mangueira fole, enquanto o tubo externo compreende uma mangueira de borracha. Ambas mangueiras são bem conhecidas na técnica, contudo, antes desta invenção, ninguém propôs colocar os dois tipos de mangueira juntos para resolver os problemas de transportar fluidos criogênicos sob a água. Deve ser notado que existem exemplos de mangueira fole compreendendo uma camada de borracha externa, onde a camada de borracha é integrada ao fole, tornando é impossível um movimento relativo entre os mesmos. Exemplos de mangueira fole podem ser encontrados nas patentes US 2004112454 e US2004146676.

Trata-se de um aspecto importante da presente invenção que as camadas de borracha no tubo externo sejam adequadamente protegidas das temperaturas dos fluidos criogênicos que fluem na estrutura tubular interna. No caso de uma borracha normal, operável em temperaturas de até cerca de -60°C, a temperatura de superfície na camada de borracha mais interna do tubo externo não deve ser menor que -60°C, mas para borrachas especiais, operáveis em temperaturas de até -100°C, a temperatura de superfície da camada de borracha mais interna do tubo externo não deve ser menor que -100°C. A isolação requerida pode ser conseguida de vários modos. Em uma configuração, a estrutura tubular interna é provida com uma camada isolante de material isolante. A camada isolante pode ser uma camada especial do corpo tubular, ou uma camada aplicada em torno do membro de pega externo.

Em outra configuração, uma camada isolante de material isolante é provida entre a estrutura tubular interna e o tubo externo.

Em outra configuração, a isolação pode ser provida por um material isolante particulado (i.e. esferas) disposto no espaço entre a estrutura tubular interna e o tubo externo. As partículas isolantes tipicamente compreendem micro-esferas de vidro, perlita, partículas de poliestireno. As partículas isolantes podem ser inseridas no espaço simplesmente bombeando as partículas entre a estrutura tubular e o tubo externo a partir de uma extremidade da mangueira.

A isolação requerida pode ser provida por uma combinação das técnicas específicas descritas acima.

A estrutura tubular interna preferivelmente inclui uma peça de extremidade em cada extremidade do fole tubular. 0 fole tubular tem um perfil corrugado ou convoluído. Os corrugados têm forma senoidal em forma de U ou Ω. 0 corrugado ou convolução pode ser circunferencial ou arranjado em espiral. Em geral, apenas convoluções senoidais podem ser arranjadas em forma espiral. Deve ser apreciado que o fole tubular é projetado para atuar como uma camada seladora.

Em uma configuração, a estrutura tubular interna inclui um segundo fole tubular em torno do primeiro fole. 0 fole da estrutura tubular interna preferivelmente é reforçado para prover um reforço suplementar. Isto pode ser conseguido reforçando o próprio fole, ou provendo uma estrutura tubular interna com uma camada de reforço separada. Um meio de prover um reforço adicional é aplicar um trançado tubular de fios de aço inoxidável ou fibras poliméricas de alta resistência sobre o fole. Outro modo de prover um reforço suplementar consiste em aplicar cabos enrolados helicoidalmente sobre o fole. Tipicamente, uma camada blindada forma a camada externa da mangueira.

Quando são usados dois foles tubulares, uma camada isolante pode ser provida entre os dois foles.

Adicionalmente ou alternativamente, pode ser formado um vácuo no espaço entre as camadas, para prover uma melhor isolação.

Os primeiro e segundo foles tubulares podem ser metálicos, preferivelmente de aço inoxidável. De acordo com um aspecto vantajoso dos primeiro e segundo aspectos da invenção, a estrutura tubular interna não é integrada ao tubo externo, de modo que a estrutura tubular interna se movimente em relação ao tubo externo, quando a mangueira é fletida. Em uma configuração preferida, um espaço anelar é provido entre a estrutura tubular interna e o tubo externo. Preferivelmente, provê-se um ou mais espaçadores entre a estrutura tubular interna e o tubo externo para manter um certo espaçamento entre o tubo externo e a estrutura tubular interna. Preferivelmente, os espaçadores compreendem um anel em torno da parte externa da estrutura tubular interna. Uma pluralidade de anéis pode ser provida ao longo da extensão da estrutura tubular interna. Os espaçadores são feitos, por exemplo, de poliuretano PTFE, ou de madeira, tal como cortiça ou madeira balsa. Os anéis espaçadores poderão ser feitos de borracha, se houver uma isolação subjacente suficiente para proteger os espaçadores de borracha das temperaturas dos fluidos criogênicos que passam na estrutura tubular. Em uma outra configuração, os espaçadores podem ter a forma de cabo ou corda, enrolados helicoidalmente entre a estrutura tubular interna e o tubo externo. 0 enrolamento pode ter um passo maior ou menor. 0 cabo pode ser, por exemplo, uma tira de poliuretano com seção retangular, ou uma tira de borracha com seção circular.

Nos primeiro e segundo aspectos da presente invenção, as propriedades isolantes do material dentro da estrutura tubular interna devem ser selecionadas, de modo que a temperatura, a qual a borracha da mangueira externa é submetida, seja maior que a temperatura de operação mínima da borracha. Para a maioria das borrachas, a temperatura de operação é cerca de -60°C, embora existam borrachas especiais que operam em temperaturas de até -100°C. Também deve ser apreciado que deve ser formado um espaço anelar entre a estrutura tubular interna e o tubo externo, qual espaço deve prover uma certa isolação, como requerido.

O tubo externo pode ser igual para os primeiro e segundo aspectos da invenção.

A camada de borracha interna é uma camada de revestimento que pode ser de borracha natural ou borracha sintética. Por exemplo, a camada de borracha pode ser feita de monômeros de etileno-propileno dieno. A borracha pode ser uma borracha de neoprene, ou uma borracha de nitrila, tal como borracha acrilonitrila-butadieno. Podem ser usadas borrachas especiais, tal como borracha de silicone, quando se deseja que o tubo externo seja capaz de operar em temperaturas tais como -IOO0C. A composição da camada de borracha pode ser inteiramente convencional. A camada de borracha pode ser feita por métodos conhecidos de revestimento sem junções, um revestimento com uma junção longitudinal, e um revestimento da construção revestida. As construções de revestimento com junções resultam do método de construção a prova de vazamento, pelo processo de vulcanização ou cura. A camada de reforço da mangueira de borracha pode ser metálica ou feita de tecido, que, ademais, também pode ser um tecido que incorpore partes metálicas. O tecido e/ou metal podem ser aplicados em torno da camada interna de borracha.

A camada de reforço pode, ao invés, compreender um material polimérico que opcionalmente incorpora um reforço metálico adicional.

Podem ser providas mais que uma camada de reforço, quais camadas, ademais, podem ser diferentes. É preferível a utilização de materiais poliméricos e aços inoxidáveis austeníticos adequados para operar em baixas temperaturas na camada de reforço. Portanto, a camada de reforço desejavelmente é feita de materiais, tais como poliéster ou aramida, tal como Kevlar (RTM) ou UHMWPE. 0 propósito de prover tais materiais é acrescentar uma proteção, para o caso de a parte de borracha da mangueira falhar, por contato com um fluido a uma temperatura muito baixa.

O tubo externo pode também incluir um fio helicoidal, preferivelmente um fio de aço. O fio helicoidal pode ser incorporado a uma matriz de borracha ou a uma matriz de outro material polimérico. O tubo externo também pode incluir um fio helicoidal, preferivelmente um fio de aço. O fio helicoidal pode ser incorporado a uma matriz de borracha, ou a uma matriz de um outro material polimérico.

0 tubo externo pode adicionalmente incluir uma camada de cobertura, que tipicamente também é feita de borracha.

As camadas do tubo externo podem ser montadas em conjunto com uma peça de extremidade convencional ou niple, e então curada ou vulcanizada, para prover um tubo externo integrado, no qual todas camadas ficam intimamente coladas, e também coladas aos niples nas extremidades do tubo externo; isto evita que as camadas do tubo externo deslizem entre si, diferentemente das camadas da estrutura tubular interna, que preferivelmente não são coladas e, portanto, podem se movimentar. Similarmente, a estrutura tubular interna preferivelmente não é colada ao tubo externo, de modo que a estrutura tubular interna se movimente em relação ao tubo externo.

A camada de borracha interna pode ser uma borracha sem junção formada por extrusão, ou pode ter uma junção selada por vulcanização.

Os niples ou as peças de extremidade são feitos de metais adequados para baixas temperaturas. É preferível que sejam de metais, tais como aços inoxidáveis, mais adequados para temperaturas menores que -100°C. É preferível que as superfícies das peças de extremidade expostas ao ambiente marítimo resistam à corrosão por suas própria características, ou que pelo menos sejam revestidas com uma camada de proteção anticorrosiva. As dimensões da estrutura tubular interna e do tubo externo podem ser selecionadas, de modo que a estrutura tubular interna e o tubo se contatem, ou preferivelmente formem um espaço entre a estrutura tubular interna e o tubo externo. Se houver um espaço entre a estrutura tubular que devem ser colocados neste espaço para prover um certo espaçamento entre a estrutura tubular interna e o tubo externo.

É preferível monitorar este espaço com respeito a sinais de vazamento a partir da estrutura tubular interna, do tubo externo, ou de ambos. Com este propósito, a mangueira, de acordo com a presente invenção, também pode ser provida com um meio de detecção de vazamento para detectar um vazamento neste espaço. Uma variedade de meios detectores de vazamento pode ser provida. Por exemplo, um detector de pressão pode ser provido para detectar o aumento de pressão causado pelo ingresso de líquido pressurizado neste espaço a partir da estrutura tubular interna. Adicionalmente ou alternativamente, um detector químico pode ser provido para detectar a presença de gases específicos (metano ou água do mar) neste espaço. A mangueira, de acordo com a invenção, é útil para uma ampla variedade de aplicações, mas sendo especialmente útil para fluidos criogênicos,

particularmente em temperaturas menores que -100°C, preferivelmente em temperaturas iguais ou menores que cerca de -104°C (ponto de ebulição do etileno) , e mais preferivelmente iguais ou menores que -150°C. A mangueira pode transportar LNG efetivamente em temperaturas iguais ou menores que -162°C, ou Oxigênio ou Nitrogênio líquido em temperaturas de -183°C ou -196°C, respectivamente. Na prática, a menor temperatura a qual o tubo pode ser aplicado se encontra na faixa entre -200°C e -220°C. 0 diâmetro interno do tubo externo preferivelmente é pelo menos 150 mm. Mais pref erivelmente, o diâmetro interno da estrutura tubular interna (na verdade, o diâmetro interno da própria mangueira) preferivelmente é pelo menos 150 mm. O diâmetro interno da mangueira pode ser tão grande quanto 400 mm, ou ainda tão grande quanto 600 mm ou 800 mm. Deve ser apreciado que a estrutura tubular interna e o tubo externo são dimensionados, de modo que a estrutura tubular interna se ajuste dentro do tubo externo, deixando uma certa folga. Tipicamente, a folga (espaço) entre a estrutura tubular interna e o tubo externo se encontra na faixa entre 10 mm e cerca de 100 mm, mais preferivelmente de cerca de 50 mm. A espessura da estrutura tubular interna tipicamente se encontra na faixa de cerca de 10 mm a cerca de 20 mm, e a espessura do tubo externo tipicamente se encontra na faixa de cerca de 75 mm a 100 mm. A mangueira tipicamente é suprida em extensões de 5 a metros, embora também seja possivel suprir extensões mais longas e mais curtas. A mangueira geralmente é suprida em extensões de cerca de 11 metros, que vem a ser o tamanho típico das extensões de mangueira de borracha comercialmente disponíveis. Se a extensão total da mangueira para uma dada aplicação for maior que a extensão de uma seção individual, então duas ou mais extensões da mangueira podem ser ligadas para compor extensão desejada. Em algumas aplicações, a mangueira é montada passando o encadeamento de estruturas tubulares internas, deixando os dois encadeamentos alinhados para obter a extensão desejada. Deve ser apreciado que extensões individuais das seções da estrutura tubular interna e do tubo externo não precisam ser iguais. O material da estrutura tubular interna preferivelmente é selecionado, de modo que quando um fluido criogênico passa através da estrutura, a queda de temperatura através da estrutura tubular interna seja pelo menos 4°C, preferivelmente pelo menos 20°C, mais preferivelmente pelo menos 50°C, e o mais preferível pelo menos 60°C. As extremidades da estrutura tubular interna e do tubo externo são terminadas com uma peça de extremidade apropriada em cada extremidade. É possível que as peças de extremidade da estrutura tubular interna e do tubo externo sejam coterminus, (i.e. a estrutura tubular interna e o tubo externo tendo perto da mesma extensão). No entanto, as peças de extremidade da estrutura tubular interna podem ser deslocadas longitudinalmente em relação às peças de extremidade do tubo externo.

De acordo com outro aspecto da invenção, provê-se um encadeamento de mangueiras compreendendo uma pluralidade de seções de mangueira ligadas, como descrito acima, conectadas pelas extremidades.

De acordo com outro aspecto da invenção provê-se um método para fabricar uma mangueira, que compreende as etapas de: formar uma estrutura tubular interna, como descrito acima; formar um tubo externo, como descrito acima; inserir a estrutura tubular interna no tubo externo; e deslizar a estrutura tubular interna ao longo do tubo externo até a posição pretendida.

De acordo com outro aspecto da invenção, provê-se um método para fabricar uma mangueira, compreendendo as etapas de: formar uma pluralidade de estruturas tubulares internas, como descrito acima; formar uma pluralidade de tubos externos, como descrito acima; conectar as estruturas tubulares internas pelas extremidades para formar um encadeamento de estruturas tubulares internas; conectar os tubos externos pelas extremidades para formar um encadeamento de tubos externos; inserir o encadeamento de estruturas tubulares internas por uma extremidade do encadeamento de tubos externos; e deslizar o encadeamento de estruturas tubulares ao longo do encadeamento de tubos, até alcançar a posição pretendida no encadeamento de tubos externos. Em geral, a pressão de operação da mangueira deve estar na faixa de cerca de 500 a 2000 kPa manométrico, possivelmente até cerca de 2500 kPa manométrico, salientando que estas pressões se referem à pressão de operação, e não à pressão de surto (muitas vezes maior). A taxa de fluxo volumétrico depende do meio de fluido, da pressão e do diâmetro interno, tipicamente sendo encontradas taxas de fluxo de 1000 a 12000 m3/hora. A mangueira de acordo com a invenção é particularmente útil em aplicações que compreendem o transporte de fluidos, especialmente fluidos criogênicos de uma estrutura offshore submersa para uma estrutura offshore de superfície. Em particular, a mangueira pode ser particularmente útil para aplicações em que a mangueira se estenda sob a água ou através do ar. A mangueira também pode ser usada em uma combinação destas. A estrutura offshore de superfície pode ser uma estrutura permanente ou temporária, localizada na superfície da água. Deve ser apreciado que, em circunstâncias normais, uma parte da estrutura se estende acima da superfície enquanto outra parte fica sob a água. Uma estrutura permanente é a estrutura na qual, depois de instalada, a estrutura fica fixa acima do leito do mar. Exemplos de estrutura permanente inclui uma estrutura suporte encamisada e uma estrutura suporte por gravidade. Uma estrutura temporária é aquela que pode mudar de local. Exemplos de estruturas temporárias incluem uma plataforma flutuante, com casco de aço ou concreto, e uma plataforma com pernas. Outro exemplo de estrutura temporária é uma unidade flutuante para produção e armazenamento de óleo e gás. A estrutura offshore de superfície pode ter meios para extrair óleo e gás a partir do subsolo sob o leito do mar. Adicionalmente ou alternativamente, a estrutura offshore de superfície pode incluir meios para armazenar óleo e gás, este último em forma líquida.

A estrutura offshore submersa se localiza sob a superfície da água. A estrutura submersa pode ser disposta diretamente sobre o leito do mar. Um exemplo de uma estrutura offshore é uma tubulação submersa, tipicamente provida sobre o leito do mar.

Assim, de acordo com outro aspecto da invenção, provê-se um sistema para transportar fluidos entre uma estrutura offshore de superfície e uma estrutura offshore submersa compreendendo um riser, operativamente conectado a uma estrutura offshore de superfície e a uma estrutura offshore submersa, de modo que o fluido flua a partir da estrutura offshore de superfície para a estrutura offshore submersa, ou vice-versa, onde pelo menos parte do riser consiste de uma mangueira, de acordo com a invenção, como descrito acima. De acordo com outro aspecto da invenção, provê-se um sistema para transportar fluidos entre duas estruturas offshore de superfície, de modo que o fluido flua a partir de uma estrutura offshore de superfície para outra ou vice-versa, onde pelo menos parte do tubo consiste de uma mangueira, de acordo com a presente invenção, como descrito acima.

Em uma configuração, o sistema inclui uma bóia localizada na superfície, e o riser se estende da bóia para a estrutura offshore submersa, e sendo que a mangueira é suportada pela bóia. 0 sistema CALM, como descrito acima, é um exemplo deste sistema.

No entanto, o sistema de acordo com a presente invenção, pode ser um sistema CMBM, onde uma mangueira, de acordo com a invenção, segue diretamente da estrutura offshore de superfície para a estrutura offshore submersa.

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0 sistema, de acordo com a presente invenção, pode ser, ao invés, um sistema SALM, onde uma bóia de superfície é afixada a um conector submerso, disposto no leito do mar, e a mangueira se estendendo diretamente da estrutura offshore submersa para o conector submerso.

No sistema descrito acima, ademais é preferível prover um conector de fluido suportado por uma bóia. 0 conector de fluido é adaptado para ser conectado, em comunicação fluida, à extremidade superior da estrutura offshore submersa, em comunicação fluida, com um tubo que se estende da estrutura offshore submersa. Deste modo, o fluido pode fluir do tubo para o riser através do conector. 0 conector preferivelmente é giratório, de modo que a estrutura offshore de superfície gire em torno da bóia. Este conector usualmente é chamado conector rotacionável ("swivel connector"). Um exemplo de conector rotacionável adequado para fluidos criogênicos está mostrado na EP 0833769.

O sistema, de acordo com invenção, também pode ser usado em um sistema do tipo descrito na WO 2006/044053, na qual é provida uma bóia submersível. Assim, de acordo com outro aspecto da invenção, provê-se um sistema para transportar fluidos criogênicos entre uma estrutura offshore de superfície e uma tubulação, que compreende: (a) um primeiro riser criogênico tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, a citada primeira extremidade, na qual a posição vertical do primeiro riser é ajustável, e a citada segunda extremidade do citado primeiro riser sendo localizada em um volume de água em comunicação fluida com a citada tubulação; e (b) um primeiro conector de torre submersível conectado à citada primeira extremidade do citado primeiro riser, o citado primeiro conector sendo adaptado para liberavelmente conectar a citada estrutura offshore de superfície, de modo que o fluido criogênico possa ser comunicado entre a citada estrutura offshore de superfície e a citada primeira extremidade do citado primeiro riser, o citado primeiro conector sendo amarrado ao fundo do citado volume de água, de modo que a posição vertical do citado primeiro conector possa ser alterada, sendo que o primeiro conector é adaptado para permitir que a citada estrutura offshore de superfície gire em torno do citado primeiro conector na superfície do citado volume de água, enquanto a citada primeira plataforma é conectada ao citado primeiro conector, onde o primeiro riser é uma mangueira de acordo com a invenção, como descrito acima.

Deve ser apreciado que as estruturas offshore de superfície e submersas são dispostas ao largo, tal como, em mar aberto, no oceano, em lagos ou portos, ou em outros volumes de água. No entanto, não há nenhuma limitação particular com respeito à distância da estrutura à terra, que, por exemplo, tanto pode ser, de poucos metros, de poucas centenas de metros, de poucos kilometros, ou mesmo diversas centenas de kilometros. De acordo com outro aspecto da presente invenção, provê- se um método para transportar fluidos em temperaturas de até -IOO0C ou menos, preferivelmente -104°C ou menos, que compreende transportar o fluido de uma estrutura offshore de superfície (tal como, uma plataforma) a uma estrutura offshore submersa, (tal como, uma tubulação) que use uma mangueira, de acordo com a invenção, como descrito acima. A presente invenção permite transportar materiais criogênicos particularmente LNG a localizações submersas de maneira eficiente e barata. A invenção emprega uma mangueira de borracha convencional, que tem sido usada por muitos anos para transportar fluidos não-criogênicos, e que apresenta a vantagem de os operadores do tubo serem capazes de operar de modo muito similar às mangueiras de borracha, com quais já estão sobejamente familiarizados. Ademais, a mangueira de borracha existente pode ser prontamente adaptada a uma estrutura tubular interna, para prover uma mangueira de acordo com a invenção. Agora, faz-se referência aos desenhos anexos, nos quais: A figura 1 mostra uma vista em corte transversal de uma parte de uma mangueira, de acordo com a invenção; A figura 2 mostra uma vista em corte transversal de uma estrutura tubular interna da mangueira da figura 1; A figura 3 é uma configuração alternativa de uma estrutura tubular interna da mangueira da figura 1; e A figura 4 mostra um diagrama esquemático ilustrando um sistema, de acordo com a presente invenção.

Referindo-se às figuras 1 e 2, a mangueira de acordo com a presente invenção é geralmente designada com o número de referência 100. A mangueira 100 compreende uma estrutura tubular interna 10 e um tubo externo 30.

A estrutura tubular interna 10 consiste de um corpo tubular 12 que compreende uma camada de reforço interna 14, camada de reforço externa 16, e uma camada seladora 18 sanduichada entre as camadas de reforço interna e externa 14 e 16. Uma capa geralmente tubular 20, em forma de trançado, provendo reforço axial, é disposta em torno da superfície externa da camada de reforço externa 16. 0 corpo tubular 12 e a capa tubular 20 são dispostos entre os membros de pega na forma de fio interno 22 e fio externo 24 enrolados helicoidalmente. Os fios interno e externo 22 e 24 são dispostos deslocados um do outro uma distância correspondente a meio passo da hélice das espiras.

Uma camada isolante 26 é aplicada sobre o fio externo 24. A camada isolante 26 pode ser, por exemplo, um material isolante convencional, tal como, por exemplo, espuma plástica.

As camadas de reforço 14 e 16 compreendem tecidos têxteis de material sintético, tal como fibras de aramida ou UHMWPE.

A camada seladora 18 compreende uma pluralidade de filmes plásticos aplicada sobre a superfície externa da camada de reforço interno 14 para prover um selo a prova de fluido entre a camada de reforço interna 14 e a camada de reforço externa 16.

Uma peça de extremidade 28 é provida em cada extremidade do tubo interno 10, servindo para terminar o tubo 10. A peça de extremidade 10 pode ser, por exemplo, o tipo de peça descrito em WO 01/967772 ou WO 2004/079248. A mangueira 10 é feita seguindo as etapas de: enrolar o fio interno 22 em torno de um mandril; enrolar a camada de reforço interna 14 em torno do fio interno 22; enrolar a camada seladora 18 em torno da camada de reforço interna 14; enrolar a camada de reforço externa 16 em torno da camada seladora 16; deslizar a capa tubular sobre a camada de reforço externa 16; enrolar o fio externo 24 em torno da capa 20; e aplicar a camada isolante 26 sobre o fio externo 24 e a capa 20. 0 tubo externo 30 compreende uma camada interna de borracha 32, uma primeira e segunda camadas de reforço 34 e 36, e uma capa externa de borracha 38. As camadas 32, 34, 36, e 38 são covulcanizadas para formar uma estrutura, na qual fiquem integralmente coladas a camadas adj acentes.

Um niple de mangueira 40 é provido na extremidade do tubo externo 30, servindo para terminar o tubo externo 30. A peça de extremidade 28 e o niple de mangueira 40 podem ser conectados. Extensões adjacentes da mangueira 100 podem ser conectadas a peças de extremidade 28 de extensões adjacentes de mangueira 100, fixando os niples de mangueira 40 de extensões adjacentes da mangueira 100. No entanto, é preferido que as extensões adjacentes da mangueira 100 sejam conectadas quer fixando as peças de extremidade 28 de extensões adjacentes da mangueira 100, ou fixando os niples de mangueira 40 de extensões adjacentes da 100. Deve ser notado que as extremidades da estrutura tubular interna 10 não são necessariamente coterminus com as extremidades do tubo externo 40. Há um anel 42 formado entre o tubo externo 30 e a estrutura tubular interna 10. O anel deve ser preenchido parcialmente ou completamente com material isolante (não mostrado) , ou simplesmente deixado vazio. Quando o anel fica vazio, então uma série de espaçadores 44 deve ser provida para manter a mangueira 10 na posição correta em relação ao tubo externo 30. Os espaçadores podem ter uma forma de disco, tendo uma abertura circular interna para passar a estrutura tubular interna 10.

0 fluido pode fluir através do espaço substancialmente cilíndrico 40 dentro da estrutura tubular interna 10. A figura 3 mostra uma configuração alternativa da estrutura tubular interna 10, designada com o número de referência 210. A estrutura tubular interna 210 compreende um fole tubular interno 212 e um fole tubular externo 214, providos com um corrugado senoidal (em forma de U ou Ω) Uma camada isolante 216 é provida entre os foles 212 e 214. Ademais, no espaço entre os foles 212 e 214 é formado vácuo para prover uma isolação adicional. Uma camada blindada 218 é provida em torno do fole externo 214 para melhorar ainda mais a isolação. Um duto de bombeamento 220 é provido para evacuar ar de entre as camadas 212 e 214 para formar vácuo. A mangueira 210 também inclui peças de extremidade 222 em cada extremidade do fole (na figura 3 sendo mostrada apenas uma peça de extremidade 222).

A figura 4 é uma ilustração de um sistema exemplar utilizando uma mangueira 100 de acordo com a invenção. O sistema mostrado na figura 4 é um sistema CALM, mas o tubo 100 também pode ser usado em outros sistemas, tal como, por exemplo, sistemas SALM, CMBM, e STM.

Na figura 4, um navio 300, contendo uma unidade de armazenamento LNG (não mostrada), flutua no mar 302. Uma tubulação submarina 304 corre ao longo do leito do mar 306. Uma bóia de amarração de superfície 308 flutua na superfície d1água a uma distância do navio 300. A bóia 308 inclui uma mesa giratória 310 na parte superior, que pode girar em relação à parte subjacente da bóia 308. Um cabo de amarração 312 se estende do navio 300 para a mesa giratória 310, e uma corrente de ancoragem 314 se estende da base da bóia 308 para o leito do mar 306.

A mangueira 316 se estende do navio 300 para o conector giratório 310. A mangueira 316 deve ter um alto grau de flutuabilidade, de modo a flutuar na superfície da água. A mangueira 316 é construída com a mangueira 100 descrita acima, e provida, se necessário, com camadas adicionais para melhorar sua flexibilidade.

Um riser em forma de mangueira 318 se estende do conector giratório 310 para a tubulação 304. A mangueira 318 é conectada à mangueira 316, através da qual os fluidos podem fluir da unidade de armazenamento no navio 302 para a tubulação 304 (ou vice-versa). A mangueira 318 é construída com a mangueira 100, como descrito acima. Se necessário, diversos extensões da mangueira devem ser ligadas para a partir da bóia 308 alcançar o navio 300, e/ou a partir da bóia 308 alcançar a tubulação 304. O conector giratório provê a passagem de fluido, que permite que um fluido flua da mangueira 316 para a mangueira 318, e vice-versa. O conector giratório pode ter uma estrutura como mostrado na EP 0833769. Deve ser apreciado que a presente invenção descrita acima, pode sofrer modificações e ainda se manter dentro do escopo das reivindicações.

Claims (48)

1.- Mangueira, compreendendo uma estrutura tubular interna e um tubo externo, caracterizada pelo fato de a estrutura tubular interna compreende um corpo tubular disposto entre um membro de pega interno e um membro de pega externo, o corpo tubular incluindo uma camada seladora e sendo feito a partir de um material que seja capaz de suportar temperaturas criogênicas, sendo que o tubo externo compreende uma camada de borracha e uma camada de reforço, que é disposta em torno da camada de borracha, e sendo que a estrutura tubular interna deve ter uma propriedade isolante suficiente para proteger o tubo externo da baixa temperatura do fluido criogênico, que flui dentro da estrutura tubular interna.

2.Mangueira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o corpo tubular compreender pelo menos duas camadas de reforço, sendo que a camada seladora é disposta sanduichada entre as mesmas.

3.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de a mangueira adicionalmente incluir um meio de reforço axial.

4.- Mangueira, de acordo com a reivindicação 3 caracterizada pelo fato de o meio de reforço axial compreender uma trançado geralmente tubular feito a partir de uma folha de material provida em forma tubular.

5.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 ou 4, caracterizada pelo fato de o meio de reforço axial compreender uma pluralidade de tiras axiais de reforço, que se estendem ao longo do comprimento da mangueira.

6.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada pelo fato de a camada de reforço (ou cada camada de reforço) ser feita a partir de uma folha de material enrolada, em forma tubular, em torno da estrutura tubular interna.

7.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizada pelo fato de a camada seladora ser feita a partir de uma folha de material enrolada, em forma tubular, em torno da estrutura tubular interna.

8.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizada pelo fato de a camada seladora ser incorporada à estrutura tubular interna.

9.- Mangueira, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de a camada isolante ser disposta entre o membro de pega interno e o membro de pega externo.

10.- Mangueira, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de a camada isolante ser sobreposta ao membro de pega externo.

11.- Mangueira, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de a camada isolante compreender um membro alongado, feito a partir de um material isolante, tendo bordas longitudinais opostas, o membro alongado sendo enrolado helicoidalmente em torno do corpo tubular, de modo que as bordas longitudinais opostas da camada assumam um arranjo adjacente e sobreposto, sendo que cada borda longitudinal inclui uma formação capaz de engatar a formação cooperativa da borda longitudinal oposta.

12.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8, 9 ou 10, caracterizada pelo fato de a camada isolante incluir um tecido feito a partir de fibras basálticas.

13.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender uma peça de extremidade disposta em cada extremidade da estrutura tubular interna.

14.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 13, caracterizada pelo fato de os membros de pega interno e externo da estrutura tubular interna serem membros de pega helicoidais.

15.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 14, caracterizada pelo fato de os membros de pega interno e externo serem preferivelmente fios helicoidais.

16.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 15, caracterizada pelo fato de a estrutura tubular interna ser móvel em relação ao tubo externo durante uma flexão da mangueira.

17.- Mangueira, compreendendo uma estrutura tubular interna, um tubo externo, e uma camada isolante, caracterizada pelo fato de a estrutura tubular interna compreender um fole tubular, sendo que o tubo externo compreende uma camada de borracha e uma camada de reforço, disposta em torno da camada de borracha, sendo que a camada isolante pode ser quer incorporada à estrutura tubular interna e/ou disposta entre a estrutura tubular interna e o tubo externo, sendo que a estrutura tubular interna deve ser móvel em relação ao tubo externo durante uma flexão da mangueira, e sendo que a estrutura tubular interna deve ter uma propriedade isolante suficiente para proteger o tubo externo da baixa temperatura do fluido criogênico, que flui dentro da estrutura tubular interna.

18.- Mangueira, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de a estrutura tubular interna incluir uma peça de extremidade em cada extremidade do fole tubular.

19.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 ou 18, caracterizada pelo fato de a estrutura tubular interna incluir um segundo fole tubular arranjado em torno do primeiro fole.

20.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17, 18 ou 19, caracterizada pelo fato de uma camada isolante ser incorporada à estrutura tubular interna.

21.- Mangueira, de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de a camada isolante ser provida entre os dois foles.

22.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 21, caracterizada pelo fato de a borracha interna do tubo externo ser uma camada de revestimento compreendendo borracha natural ou sintética.

23.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 22, caracterizada pelo fato de a camada de reforço do tubo externo ser uma camada de tecido, ou um tecido incorporando componentes metálicos.

24.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 23, caracterizada pelo fato de a camada de reforço do tubo externo ser um material polimérico, que visualmente incorpora um reforço metálico adicional.

25.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 24, caracterizada pelo fato de o tubo externo adicionalmente incluir um fio helicoidal.

26.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 25, caracterizada pelo fato de o fio helicoidal ser incorporado a uma matriz de borracha, ou de outro material polimérico.

27.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 26, caracterizada pelo fato de o tubo externo adicionalmente incluir uma camada externa de cobertura.

28.- Mangueira, de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelo fato de a camada de cobertura externa ser borracha.

29.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 28, caracterizada pelo fato de as camadas do tubo externo serem curadas depois de aplicadas, fazendo que todas as camadas resultem intimamente coladas, evitando que as camadas do tubo externo se movimentem entre si.

30.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 29, caracterizada pelo fato de a estrutura tubular interna e o tubo externo serem dimensionadas de modo que a superfície externa da estrutura tubular interna contate a superfície interna do tubo externo.

31.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 29, caracterizada pelo fato de a estrutura tubular interna e o tubo externo serem dimensionadas de modo a prover um espaço anular entre a superfície externa da estrutura tubular interna e a superfície interna do tubo externo.

32.- Mangueira, de acordo com a reivindicação 31, caracterizada pelo fato de o meio espaçador ser provido dentro da citada folga anular, para manter o espaçamento desejado entre a estrutura tubular interna e o tubo externo.

33.- Mangueira, de acordo com a reivindicação 32, caracterizada pelo fato de a citada estrutura tubular interna, adicionalmente, compreender um material isolante disposto na citada folga anular.

34.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 33, caracterizada pelo fato de o diâmetro interno do tubo externo ser pelo menos 150 mm.

35.- Mangueira, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 34, caracterizada pelo fato de o diâmetro interno da estrutura tubular interna ser pelo menos 150 mm.

36.- Coluna de mangueiras, caracterizada pelo fato de compreender uma pluralidade de mangueiras, como definidas em qualquer uma das reivindicações de 1 a 35, e sendo conectadas por suas extremidades.

37.- Uso de mangueira, como definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 36, para transportar fluidos a uma temperatura abaixo de -100°C.

38.- Uso de mangueira, como definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 36 para transportar fluidos a uma temperatura abaixo de -150°C.

39.- Sistema para transportar fluidos, a partir de uma estrutura oceânica de superfície para uma estrutura oceânica submersa, caracterizado pelo fato de compreender um riser operativamente conectado à estrutura oceânica de superfície e às estruturas oceânicas submersas, de modo que o fluido possa fluir a partir da estrutura oceânica submersa para a estrutura oceânica de superfície e vice- versa, sendo que pelo menos uma parte do riser é constituída de uma mangueira, como definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 35.

40.- Sistema, de acordo com a reivindicação 39, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender uma bóia disposta na superfície, o riser se estendendo a partir da bóia para a estrutura oceânica submersa, e sendo suportada pela bóia.

41.- Sistema, de acordo com a reivindicação 39, caracterizado pelo fato de o riser se estender diretamente a partir da estrutura oceânica de superfície para a estrutura oceânica submersa.

42.- Sistema, de acordo com a reivindicação 39, caracterizada pelo fato de uma bóia de superfície ser afixada a um conector submerso disposto no leito do mar, e a mangueira se estende diretamente a partir da estrutura oceânica de superfície para o conector submerso.

43.- Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 39 a 42, caracterizado pelo fato de a estrutura oceânica de superfície poder ser um navio ou uma plataforma flutuante.

44.- Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 39 a 43, caracterizado pelo fato de a estrutura oceânica submersa ser uma tubulação submarina.

45.- Método para transporte de fluidos, tendo uma temperatura de -IOO0C, caracterizado pelo fato de compreender a ação de transportar um fluido a partir de uma estrutura oceânica de superfície para uma estrutura oceânica submersa, usando uma mangueira como descrita em qualquer uma das reivindicações de 1 a 35.

46.- Mangueira, caracterizada pelo fato de ser substancialmente como descrita nesta, com referência e como mostrada nos desenhos anexos.

47.- Sistema, caracterizado pelo fato de ser substancialmente como descrito nesta, com referência e como mostrado na figura 4.

48.- Método para transportar fluidos, caracterizado pelo fato de ser substancialmente como descrito nesta, com referência e como mostrado nos desenhos anexos.