ES2225147T3 - Buque cisterna para el transporte maritimo de productos quimicos con depositos de tipo compuesto. - Google Patents
Buque cisterna para el transporte maritimo de productos quimicos con depositos de tipo compuesto.Info
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Abstract
Buque marítimo (10) que comprende: un casco (12); y al manos un depósito de carga (14) asociado con el casco y que contiene una construcción de pared lateral (52) de múltiples capas que incluye una primera capa (54) que proporciona al depósito de carga una barrera contra la corrosión, una segunda capa (56) que proporciona al depósito de carga integridad estructural, una tercera capa (58) que proporciona al depósito de carga propiedades de absorción de la energía de impacto y flotabilidad, y una cuarta capa (60) que proporciona al depósito de carga propiedades de pirorresistencia.
Description
Buque cisterna para el transporte marítimo de
productos químicos con depósitos de tipo compuesto.
La presente invención hace referencia a técnicas
de depósitos de tipo compuesto o combinado. Encuentra particular
aplicación en combinación con buques cisterna para el transporte
marítimo de productos químicos que poseen depósitos de
almacenamiento compuestos utilizados para el transporte y
almacenamiento de productos químicos líquidos orgánicos e
inorgánicos, y se describirá haciendo referencia particular a los
mismos. La presente invención también encuentra aplicación en
combinación con contenedores tipo depósito iso
("iso-tank") compuestos utilizados para el
transporte y almacenamiento de productos químicos orgánicos e
inorgánicos líquidos en buques de mercancías con contenedores,
vagones de ferrocarril y semirremolques de carretera.
El comercio marítimo de productos líquidos
químicos orgánicos e inorgánicos ha crecido tremendamente en la
última década. Este crecimiento se acompaña del peligro siempre
presente de un desastre ecológico masivo si uno de los buques
cisterna actuales presentara un vertido de productos químicos debido
a la colisión con otro barco o a la ruptura del mismo debida a la
corrosión interna y/o las inclemencias del mar.
Con la demanda creciente de transporte por mar de
productos químicos peligrosos, se han desarrollado nuevos diseños,
equipamientos de seguridad y procedimientos de contención. Uno de
estos diseños son los barcos de doble casco completo, con las
secciones o bandas de babor y estribor utilizadas para cargas menos
peligrosas. Además, debido a la incapacidad de los revestimientos
actuales para resistir los efectos corrosivos de las cargas más
agresivas, cada vez más los depósitos de carga de buques cisterna
para productos químicos se construyen de acero inoxidable. Sin
embargo, el coste de los depósitos de acero inoxidable, en el caso
de buques cisterna grandes, puede ser equivalente al coste del
resto del buque, incluyendo el casco de acero, el equipo de la sala
de máquinas y el equipamiento o accesorios.
Uno de los principales problemas que afrontan los
operadores y propietarios de buques cisterna para productos químicos
es el tiempo pasado en el puerto, que sigue siendo muy prolongado
en comparación con el tiempo pasado en el mar. Los propietarios y
operadores de buques cisterna para productos químicos afrontan un
tiempo en puerto de su flota completa de buques cisterna de alta
mar de aproximadamente el 40%. Ello provoca unas pérdidas tremendas
en los ingresos de los fletes. Este tiempo en puerto es debido, en
parte, a los requisitos de lavado y limpieza de los depósitos de
carga antes del embarque de la siguiente carga. Con los diseños de
buque cisterna actuales, que incorporan depósitos de carga de acero
inoxidable rectangulares e integrales, deben lavarse grandes
superficies difíciles de alcanzar con productos químicos para
eliminar los residuos de la carga previa. Ello supone una cantidad
de tiempo excesiva además de generar grandes cantidades de aguas
residuales peligrosas, típicamente denominadas residuos o
"slops". Los "slops" deben tratarse y neutralizarse antes
de ser bombeados fuera del barco o deben bombearse a tierra para ser
tratados. En cualquier caso, el lavado de los depósitos de carga de
acero inoxidable rectangulares conocidos es un proceso muy costoso
y que lleva mucho tiempo.
Se ha propuesto la construcción de depósitos de
acero inoxidable cilíndricos que son más fáciles de limpiar. La
utilización de depósitos de carga de acero inoxidable cilíndricos
disminuye la cantidad de "slops" necesarios para limpiar los
depósitos de carga, reduce el tiempo dedicado en puerto a limpiar
los depósitos, y reduce los costes asociados con la neutralización
de los "slops" producidos. Sin embargo, fabricar depósitos de
carga de acero inoxidable cilíndricos es más caro. Por ello, la
utilización de depósitos de carga de acero inoxidable cilíndricos
aumenta el coste de fabricación del buque, disminuye la capacidad de
carga de los depósitos de carga debido a la pérdida de área de un
cilindro en comparación con un rectángulo y aumenta el peso y
longitud del buque para transportar el mismo volumen de carga que un
buque que posee depósitos de carga rectangulares.
También el transporte de productos químicos
orgánicos e inorgánicos líquidos por tren y carretera presenta
numerosos peligros para humanos, y animales y para el medio
ambiente.
Por tanto, se ha considerado deseable desarrollar
un depósito de almacenamiento compuesto nuevo y mejorado para el
transporte y almacenamiento de productos químicos líquidos orgánicos
e inorgánicos, que cumpla las necesidades previamente mencionadas y
supere las dificultades anteriores y otras a la vez que proporcione
mejores y más ventajosos resultados.
De acuerdo con un aspecto de la presente
invención, se da a conocer un buque marítimo. El buque marítimo
incluye un casco y al menos un depósito de carga asociado con el
casco y que posee una construcción de las paredes laterales con
múltiples capas. La construcción de las paredes laterales incluye
una primera capa que proporciona una barrera contra la corrosión al
depósito de carga, una segunda capa que proporciona integridad
estructural al depósito de carga, una tercera capa que proporciona
propiedades de absorción de la energía de impacto y flotabilidad al
depósito de carga y una cuarta capa que proporciona propiedades de
pirorresistencia al depósito de carga.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención, se da a conocer un depósito iso. El depósito iso posee
una construcción de las paredes laterales de múltiples capas
incluyendo una primera capa que proporciona una barrera contra la
corrosión al depósito iso, una segunda capa que proporciona
integridad estructural al depósito iso, una tercera capa que
proporciona propiedades de absorción de la energía de impacto y
flotabilidad al depósito iso y una cuarta capa proporciona
propiedades de pirorresistencia al depósito iso y una
superestructura protectora que circunda el depósito iso.
Una ventaja de la presente invención es la
disposición de un buque cisterna para productos químicos de tonelaje
más ligero que incorpora depósitos de carga compuestos de múltiples
capas.
Otra ventaja de la presente invención es la
disposición de un buque cisterna para productos químicos más rápido
que puede transportar más carga con el mismo desplazamiento en
buques más pequeños en relación con buques con depósitos de acero
inoxidable.
Aún otra ventaja de la presente invención es la
disposición de un buque cisterna para productos químicos que posee
un 50% menos de tiempo en muelle que los buques con depósitos de
acero inoxidable.
Otras ventajas adicionales de la presente
invención se harán evidentes para aquellos con una experiencia
normal en la técnica a partir de la lectura y comprensión de la
siguiente descripción detallada de las realizaciones
preferentes.
La invención puede realizarse con varios
componentes y disposiciones de componentes, y en varios pasos y
disposiciones de los mismos. Los dibujos sólo tienen como objetivo
mostrar una realización o realizaciones preferentes y no deben
considerarse como limitantes de la invención.
La figura 1 es una vista en alzado lateral de un
buque cisterna marítimo para productos químicos ejemplar que
incorpora uno o más depósitos de almacenamiento compuestos de
acuerdo con una primera realización de la presente invención;
la figura 2 es una vista en sección transversal
longitudinal del buque cisterna para productos químicos de la
figura 1 a lo largo de la línea 2-2 de la figura
3;
la figura 3 es una vista superior del buque
cisterna para productos químicos de la figura 1;
la figura 4 es una vista en sección transversal
del buque cisterna para productos químicos de la figura 1 a lo
largo de la línea 4-4 de la figura 3;
la figura 5 es una vista en sección de un
depósito de almacenamiento de acuerdo con la primera realización de
la presente invención;
la figura 6 es una vista en perspectiva aumentada
de la región del sumidero del depósito de almacenamiento compuesto
de la figura 5;
la figura 7 es una vista en sección transversal
aumentada de una pared lateral del depósito de almacenamiento
compuesto de la figura 5;
la figura 8 es una vista en alzado lateral del
depósito de almacenamiento compuesto de acuerdo con una segunda
realización de la presente invención;
la figura 9 es una vista en sección transversal
aumentada de una pared lateral de un depósito de almacenamiento
compuesto de la figura 8; y
la figura 10 es un diagrama que muestra las
características de rendimiento de diferentes construcciones de pared
lateral tipo "sandwich" de panal de abeja que poseen
diferentes grosores de los alvéolos y/o de la capa de espuma de
alta densidad.
Haciendo referencia ahora a las figura 1 a 4, un
buque cisterna marítimo (10) para productos químicos a título de
ejemplo incluye un casco (12) que posee al menos uno o más depósitos
de almacenamiento compuestos (14) en el interior del mismo. La
figura 3 muestra una disposición a título de ejemplo de los
depósitos de almacenamiento compuestos (14) dentro del casco (12)
del buque cisterna (10) para productos químicos. Los depósitos de
almacenamiento compuestos (14) poseen una forma substancialmente
cilíndrica, y diversos valores de capacidad para el almacenamiento
de productos químicos orgánicos e inorgánicos líquidos corrosivos y
no corrosivos, tales como petróleo crudo, gas natural líquido (LNG),
gas propano líquido (LPG), etc. Los productos químicos orgánicos e
inorgánicos líquidos pueden bombearse dentro y fuera de los
depósitos de almacenamiento compuestos (14) mediante un colector de
distribuidor (16) y unas tuberías de abastecimiento (18) próximas a
la cubierta (20) del buque cisterna (10) para productos
químicos.
En la realización que se está describiendo, el
volumen de cada uno de los depósitos de almacenamiento compuestos
(T1) es de aproximadamente 574 metros cúbicos (M^{3}); el volumen
de cada uno de los depósitos de almacenamiento compuestos (T2) es de
aproximadamente 500 metros cúbicos (M^{3}); el volumen de cada uno
de los depósitos de almacenamiento compuestos (T3) es de
aproximadamente 400 metros cúbicos (M^{3}); el volumen de cada uno
de los depósitos de almacenamiento compuestos (T4) es de
aproximadamente 380 metros cúbicos (M^{3}); el volumen de cada uno
de los depósitos de almacenamiento compuestos (T5) es de
aproximadamente 367 metros cúbicos (M^{3}); y el volumen de cada
uno de los depósitos de almacenamiento compuestos (T6) es de
aproximadamente 241 metros cúbicos (M^{3}). Como resultado, el
buque cisterna (10) para productos químicos puede tener una
capacidad de carga total de aproximadamente 13.432,5 metros cúbicos
(M^{3}).
Los depósitos de almacenamiento compuestos (14)
se encuentran fijados de forma independiente al casco (12) del buque
cisterna (10) para productos químicos mediante cualquier modo
conocido en la técnica. De este modo, los depósitos de tipo
compuesto son independientes y no forman parte de la estructura del
buque cisterna para productos químicos, reduciendo de este modo los
daños potenciales de los depósitos (14) en caso de que el buque
cisterna para productos químicos resulte dañado por cualquier
circunstancia. Además, los depósitos (14) pueden retirarse y
reutilizarse en un nuevo buque cisterna una vez el buque cisterna
original ha alcanzado su vida útil.
Haciendo referencia ahora a las figuras 5 y 6, se
muestra un depósito de almacenamiento compuesto (14) ejemplar de
acuerdo con una primera realización de la presente invención. El
depósito de almacenamiento compuesto (14) incluye una parte
abovedada superior integral (22), una parte de pared lateral
cilíndrica vertical (24) y una parte abovedada inferior (26) que
cooperan para definir una cavidad interior o cámara (28). Una parte
de cuello (30) se extiende desde la bóveda superior (22) para
definir una abertura o agujero de hombre (32) dentro del depósito
(14). Una pestaña anular (34) se extiende alrededor de la parte
superior de la parte de cuello (30) para proporcionar una superficie
de cierre estanco para recibir una tapa o caperuza (36). En la parte
más inferior de la bóveda inferior (26) se define un sumidero (38).
Desde la superficie exterior de la bóveda inferior (26) se define un
faldón (40) para sujetar el depósito de tipo compuesto (14) dentro
del casco (12) del buque cisterna (10) para productos químicos.
Un tubo de aspiración principal (42) se extiende
a través de la abertura (32) dentro de la cámara (28). Una campana
de aspiración (44) se extiende desde el extremo libre inferior del
tubo de aspiración principal (42). La campana de aspiración (44) se
sitúa dentro del sumidero (38) para transportar los líquidos
almacenados en el depósito (14) hacia arriba a través del tubo de
aspiración principal (42) y hacia fuera a través de la abertura (32)
al colector de distribuidor (16). Al menos uno, y preferentemente
dos tubos extractores (46) se extienden desde la abertura (32) a lo
largo del tubo de aspiración principal (42) dentro de la campana de
aspiración (44) en el interior del sumidero (38). Los tubos
extractores (46) transportan los "slops" que se acumulan en el
sumidero (38) durante el lavado y limpieza del depósito (14) hacia
fuera a través de la abertura (32). Una escalera (48) puede
extenderse desde la abertura (32) a lo largo del tubo de aspiración
principal (42) y los tubos extractores (46) hasta la bóveda inferior
(26). Pueden situarse una o más plataformas de trabajo (50) a lo
largo de la escalera (48) para permitir que un trabajador entre
dentro del depósito durante los procedimientos de limpieza y/o
inspección. La escalera (48) y la plataforma o plataformas (50)
pueden formarse a partir de materiales compuestos o materiales
inertes para prevenir reacciones químicas con los productos químicos
líquidos que se almacenan y/o transportan dentro del depósito (14).
Los líquidos pueden ser bombeados hacia fuera del depósito mediante
cualquier método conocido en la técnica. Por ejemplo, un gas inerte
tal como el nitrógeno (N_{2}) puede ser bombeado hacia el depósito
(14) a través del tubo de suministro (51) para proporcionar una capa
con una presión de 50.630 Pa (0,5 atmósferas) aproximadamente para
empujar el líquido fuera del depósito.
Haciendo referencia ahora a la figura 7, se
muestra una sección transversal de la pared lateral (52) de
múltiples capas que define el depósito de almacenamiento compuesto
(14). La pared lateral (52) incluye una primera o más interna
barrera contra la corrosión o capa resistente a la corrosión (54).
La barrera contra la corrosión (54) está formada al menos por un
material de resina tal como polímeros orgánicos/inorgánicos,
fluoropolímeros, etc., y un material de refuerzo tal como fibras de
carbono, Teflon, poliéster, etc., en forma de al menos una lámina
fina o velo que mantiene el material de resina en su lugar. En la
realización preferente, el material de resina es un polímero
orgánico/inorgánico tal como un siloxirano y el material de refuerzo
son fibras de carbono. Debe apreciarse que el material de refuerzo
de fibras de carbono facilita la descarga de la electricidad
estática que se acumula o genera en la superficie interna del
depósito (14) debido al flujo de fluido dentro del mismo.
El grosor de la barrera contra la corrosión (54)
depende del valor particular de capacidad del depósito (14). Por
ejemplo, el grosor de la barrera contra la corrosión (54) para los
depósitos (T1) de mayor carga oscila entre aproximadamente 1,524 mm
(0,060 pulgadas) a aproximadamente 3,302 mm (0,130 pulgadas) y es
preferentemente aproximadamente 2,54 mm (0,100 pulgadas), incluyendo
aproximadamente tres capas o devanados de material de refuerzo. El
grosor de la barrera contra la corrosión (54) para los depósitos
(T6) de menor carga oscila entre aproximadamente 1,219 mm (0,048
pulgadas) y aproximadamente 3,302 mm (0,130 pulgadas) y es
preferentemente de aproximadamente 0,254 mm (0,0100 pulgadas),
incluyendo aproximadamente tres capas o devanados de material de
refuerzo
Alternativamente, la barrera contra la corrosión
(54) podría incluir un revestimiento en forma de lámina fina
termoplástica fluorada de baja energía de superficie tal como una
película de fluoruro de polivinilideno (PVDF) de 5 a 10 mil (0,127
mm a 0,254 mm) (0,005 a 0,010 pulgadas) de grosor que posee una
proporción de permeabilidad baja y es resistente a la corrosión por
la mayoría de productos químicos. La baja energía de superficie del
PVDF es aproximadamente 2 a 2,3 Pa (20 a 23 dinas por centímetro) en
comparación con la del acero inoxidable que es superior a 30 Pa (300
dinas por centímetro).
El PVDF de baja energía de superficie u otros
termoplásticos fluorados previene que las cargas se peguen a la
pared lateral interna del depósito, permitiendo de este modo drenar
la mayoría de líquidos desde la parte inferior del depósito mediante
un bombeo sencillo. De este modo, sólo se necesita una pequeña
cantidad de agua caliente para limpiar los depósitos para la
siguiente carga. Ello reduce el tiempo en puerto y la cantidad de
"slops" generados. Se considera que un depósito de tipo
compuesto con un revestimiento de fluoropolímero puede ser limpiado
en aproximadamente 5 a 8 minutos, lo que representa un ahorro de
tiempo de aproximadamente un 90% respecto al tiempo necesario para
limpiar un depósito de acero inoxidable de tamaño comparable. La
reducción de aguas residuales peligrosas o "slops" también es
de aproximadamente un 90%.
Una pared interna (56) rodea la barrera contra la
corrosión (54). La pared interna (56) está formada por al menos un
material de resina tal como polímeros orgánicos/inorgánicos,
fluoropolímeros, etc., y un material de refuerzo tal como fibra de
vidrio, fibras aramídicas de carbono, fibras de grafito, fibras
orgánicas, etc. La pared interna (56) proporciona integridad
estructural al depósito (14). En la realización preferente, el
material de resina es un polímero orgánico/inorgánico tal como el
siloxirano y el material de refuerzo es fibra de vidrio.
El grosor de la pared interna (56) depende del
valor de capacidad particular del depósito (14). Por ejemplo, el
grosor de la pared interna (56) para los depósitos (T1) de mayor
carga oscila entre aproximadamente 3,175 mm (0,125 pulgadas) y
aproximadamente 7,62 mm (0,300 pulgadas) y es preferentemente de
aproximadamente 6,35 mm (0,250 pulgadas), incluyendo aproximadamente
ocho capas o devanados de material de refuerzo. El grosor de la
pared interna (56) de los depósitos (T6) de menor carga oscila entre
aproximadamente 2,54 mm (0,100 pulgadas) y aproximadamente 5,08 mm
(0,200 pulgadas), y es preferentemente de aproximadamente 3,81 mm
(0,150 pulgadas) incluyendo aproximadamente seis capas o devanados
de material de refuerzo.
Una tercera capa (58) rodea la pared interna
(56). La tercera capa (58) puede estar formada por un material en
forma de panal de abeja, un material espuma de alta densidad o una
combinación de material en forma de panal y material espuma de alta
densidad, etc. Tal como se muestra en la figura 10, la utilización
de material con forma de panal de abeja y/o espuma de alta densidad
para la tercera capa (58) da lugar a una construcción de pared
lateral tipo "sandwich" que proporciona una elevada resistencia
con un peso ligero. Además, la tercera capa (58) absorbe energía a
una velocidad constante. La absorción de energía es debida a que la
carga aumenta hasta un valor pico (resistencia puramente a la
compresión) antes de empezar a aplastarse a una carga uniforme
(aproximadamente el 50% de la carga pico) hasta que no varía (no
puede aplastarse más).
Por tanto, la propiedad de absorción de energía
de la tercera capa (58) protege contra los vertidos en el caso de
que el buque cisterna (10) para productos químicos colisione con
otro buque o encalle. La tercera capa (58) no solo proporciona
integridad estructural al depósito (14), sino que también añade un
factor de flotabilidad al mismo que permite que el depósito (14)
flote, incluso cuando está lleno, en caso de que el buque cisterna
(10) para productos químicos se hunda por cualquier
circunstancia.
Los tanques de almacenamiento compuestos (14)
pueden fijarse al casco (12) con pasadores o pernos de cizalladura
(61) (figura 5) que permiten que los depósitos (14) se desprendan de
la cubierta (20) en caso de un impacto fuerte. Ello permite que los
depósitos (14) reaccionen como en un juego de bolos y que se apilen
los unos contra los otros para amortiguar la carga. Los depósitos
(14) adoptan una forma oval o elíptica cuando existe una fuerza
externa suficiente. La eliptificación, conjuntamente con las
características de absorción de energía inherentes a la tercera capa
(58), hace que los depósitos de carga compuestos (14) sean casi
irrompibles. Además, los pernos de cizalladura permiten que los
depósitos de carga (14) se separen de la cubierta (20) y floten
independientemente del casco (12), previniendo de este modo el
vertido en caso de que el buque cisterna para productos químicos se
hunda debido a daños catastróficos.
En la realización preferente, la tercera capa
(58) está formada por un material de espuma fenólica rígida que
posee una densidad de aproximadamente 287,20-430,92
Pa (6-9 libras/pie cuadrado). El grosor de la capa
(58) depende de los valores particulares de capacidad y flotabilidad
del depósito (14). Por ejemplo, el grosor de la capa (58) para los
depósitos (T1) de mayor carga oscila entre aproximadamente 25,4 mm
(1,00 pulgadas) y aproximadamente 76,2 mm (3,00 pulgadas) y es
preferentemente de aproximadamente 38,1 mm (1,50 pulgadas). El
grosor de la capa (58) para los depósitos (T6) de carga menor oscila
entre aproximadamente 6,35 mm (0,25 pulgadas) y aproximadamente 50,8
mm (2,00 pulgadas) y es preferentemente de 9,652 mm (0,38
pulgadas).
Una capa externa (60) rodea la tercera capa (58).
La pared externa (60) está formada por al menos un material de
resina tal como polímeros orgánicos/inorgánicos, fluoropolímeros,
etc., y un material de refuerzo tal como fibra de vidrio, fibras
aramídicas de carbono, fibras de grafito, fibras orgánicas, etc. En
la realización preferente, el material de resina es una resina
fenólica y el material de refuerzo es fibra de vidrio. La
utilización de resina fenólica en la pared externa (56) no sólo
proporciona integridad estructural adicional al depósito (14), sino
que también proporciona propiedad de pirorresistencia al depósito
(14).
La protección contra el fuego de los depósitos de
tipo compuesto de doble pared (pared interna (56) y pared externa
(60)) también puede obtenerse mediante otros medios, tales como,
pero no limitados a: 1) revestimientos intumescentes que producen un
coque aislante de tipo cerámico a incrementos rápidos de temperatura
de hasta 1093ºC (2000ºF) en cinco minutos, 2) matrices retardantes
de la ignición, 3) compuestos de capa superior inorgánicos con malla
de acero para disipar el calor localizado u otros medios, etc.
Debería apreciarse que existe un peligro de
incendio potencial en las construcciones de depósitos de tipo
compuesto de pared única porque una pared compuesta única
proporciona principalmente integridad estructural para un depósito,
en oposición a proporcionar pirorresistencia. También debería
apreciarse que una construcción de depósito de tipo compuesto de
pared única es típicamente más pesada que una construcción de
depósito de tipo compuesto de paredes múltiples de tamaño comparable
porque no incluye una capa con una elevada proporción resistencia
respecto a peso de material con forma de panal de abeja y/o de
espuma de alta densidad como la tercera capa (58).
El grosor de la capa externa (60) depende de los
valores particulares de capacidad y pirorresistencia del depósito
(14). Por ejemplo, el grosor de la pared externa (60) de los
depósitos (T1) de mayor carga oscila entre aproximadamente 2,54 mm
(0,100 pulgadas) y aproximadamente 7,62 mm (0,300 pulgadas) y es
preferentemente de aproximadamente 4,572 mm (0,180 pulgadas),
incluyendo aproximadamente nueve capas o devanados de material de
refuerzo. El grosor de la pared externa (60) de los depósitos (T6)
de menor carga oscila entre aproximadamente 1,905 mm (0,075
pulgadas) y aproximadamente 5,08 mm (0,200 pulgadas) y es
preferentemente de aproximadamente 3,175 mm (0,125 pulgadas),
incluyendo aproximadamente nueve capas o devanados de material de
refuerzo.
Entre cualquiera de las múltiples capas que
forman las paredes laterales (52) del depósito de carga (14), pueden
incrustarse una serie de dispositivos sensores o de control (62)
tales como indicadores de esfuerzo, células de carga, indicadores de
nivel de líquido, indicadores de temperatura, pares térmicos, etc.,
preferentemente durante el proceso de fabricación, para controlar
diversos parámetros del depósito y/o de la carga líquida. En la
realización que se está describiendo, los dispositivos sensores (62)
se montan entre la pared interna (56) y la tercera capa (58). Los
dispositivos sensores pueden acoplarse al equipamiento de control de
la cubierta (no mostrado) mediante cables y/o antenas de
telemetría.
Mediante la incorporación de indicadores de
esfuerzo o células de carga dentro de la pared lateral de la parte
abovedada inferior (26), puede controlarse de forma exacta la
cantidad real de carga en el depósito. A saber, conociendo el peso
en vacío del depósito de almacenamiento compuesto, el peso del
depósito de almacenamiento compuesto cargado, y el peso específico
de la carga que se halla dentro del depósito de almacenamiento
compuesto, puede determinarse la cantidad real de carga mediante
métodos conocidos.
Por el contrario, un método conocido para
determinar la cantidad de carga en un depósito de almacenamiento
marítimo requiere un sistema sensor por microondas muy caro y
relativamente inexacto que aproxima la cantidad de carga almacenada
en un depósito marítimo transmitiendo una señal de microondas dentro
del depósito y determinando el tiempo empleado para que la señal de
microondas se refleje en la superficie de la carga almacenada en el
depósito y regrese al sensor.
También pueden incrustarse dentro de las paredes
laterales (52) del depósito de almacenamiento (14) cables de fibra
óptica, para permitir la iluminación del interior del depósito. El
análisis por vídeo del interior del depósito aumenta la seguridad
del personal del barco al eliminar la necesidad de que una persona
entre dentro de un depósito que puede contener gases venenosos.
Tal como se ha mencionado previamente, para
compensar la pérdida de volumen de carga al utilizar depósitos
marítimos de acero inoxidable cilíndricos, en comparación con los
depósitos marítimos de acero inoxidable rectangulares, debe
aumentarse el tamaño (es decir, la longitud y/o eslora) del buque
cisterna para productos químicos. Sin embargo, dado el peso de los
depósitos marítimos compuestos cilíndricos (14), es inferior al de
depósitos marítimos de acero inoxidable cilíndricos de tamaño
comparable. A modo de comparación, un depósito de tipo compuesto
(T1) de acuerdo con la presente invención pesa aproximadamente
11.350 Kg (25.000 libras), mientras que un depósito de acero
inoxidable de una capacidad substancialmente igual pesa
aproximadamente 49.940Kg. (110.000 libras). Debe apreciarse que
puede aumentarse la altura de los depósitos marítimos compuestos
cilíndricos (14) para compensar la pérdida de volumen de carga sin
aumentar el tamaño del buque cisterna para productos químicos.
Así, mediante la utilización de materiales
compuestos, pueden utilizarse depósitos de almacenamiento marítimos
cilíndricos, ovales o de cualquier otra forma elíptica, para reducir
el peso del buque cisterna para productos químicos a la vez que se
permite aumentar la capacidad de transporte. Además, la utilización
de materiales compuestos reduce los costes iniciales, operativos y
de mantenimiento del buque cisterna para productos químicos, en
parte porque los depósitos de tipo compuesto tienen un coste
inferior a los depósitos de acero inoxidable y puede utilizarse un
buque de transporte de alta velocidad o un casco de transporte de
cargas de diseño estándar.
Al utilizar un buque cisterna para productos
químicos de doble casco convencional y los depósitos de
almacenamiento marítimos compuestos (14) de pared doble, es decir
con pared interna (56) y pared externa (60), de la presente
invención, se forma una estructura o casco cuádruple. Una estructura
o casco cuádruple proporciona el doble de protección que un buque
cisterna para productos químicos convencional que incorpora
depósitos de carga de acero inoxidable. Además, al construir los
buques cisterna marítimos para productos químicos con los depósitos
de tipo compuesto (14) de doble pared, los depósitos (14) pueden ser
retirados de forma individual y substituidos por otros depósitos
diseñados para el manejo de cargas presurizadas, cargas de baja o
alta temperatura o para reparar o mejorar los depósitos existentes.
Debido a la cualidades de aislamiento de los depósitos (14) de doble
pared, puede situarse un depósito con una carga a alta temperatura
(110ºC) en contigüidad con un depósito con una carga de baja
temperatura (-28ºC). Esto no puede conseguirse con los depósitos de
acero inoxidable actuales.
En resumen, la utilización de depósitos de
almacenamiento marítimos de doble pared compuestos da lugar a un
buque cisterna para productos químicos más ligero que puede
transportar más carga con el mismo desplazamiento en un buque más
pequeño, que puede funcionar a una velocidad mayor, que reduce el
tiempo en puerto un 50% en comparación con los buques con depósitos
de acero inoxidable y que genera un 90% menos de residuos peligrosos
("slops").
Además, los depósitos marítimos compuestos de
acuerdo con la presente invención pueden transportar todos los
cargos aprobados por la Organización marítima internacional (IMO)
sin corrosión. Al contrario que con los depósitos de almacenamiento
compuestos de la presente invención, las superficies exteriores de
los depósitos marítimos de acero inoxidable deben revestirse para
que puedan resistir la penetración/corrosión por parte del agua
salada que provoca una fisuración por esfuerzo latente por cloruro
del acero inoxidable.
Haciendo referencia ahora a la figura 8, se
muestra un depósito de almacenamiento compuesto o depósito ISO (70).
El depósito ISO (70) incluye una parte cilíndrica (72) orientada
horizontalmente y dos partes (74) y (76) extremas en forma de bóveda
formada integralmente con los extremos respectivos de la parte
cilíndrica (72). Un marco o superestructura (78) substancialmente
rectangular rodea el depósito ISO (70). La superestructura (78)
protege el depósito ISO (70) del deterioro, y permite que dicho
depósito (70) pueda transportarse por tierra mediante semirremolques
o vagones de ferrocarril. Además, la superestructura (78) permite
que se apilen múltiples depósitos ISO (70) para ser transportados en
buques marítimos convencionales con depósitos.
Una parte de cuello (80) se extiende hacia arriba
desde la parte cilíndrica (72) para definir una apertura (82) dentro
del depósito ISO (70). Una pestaña anular (84) se extiende alrededor
de una extensión superior de la parte de cuello (80) para
proporcionar una superficie de cierre estanco para recibir una tapa
o caperuza (no mostrada). Debe apreciarse que el depósito de tipo
compuesto (70) tiene una capacidad de carga mucho más pequeña que
los depósitos de almacenamiento marítimos (14). En particular, el
volumen del depósito ISO compuesto (70) es de aproximadamente 50
metros cúbicos (M^{3}). Dado que el depósito ISO (70) es movible,
es deseable aumentar la integridad estructural de la pared lateral
(86) en relación con los depósitos marítimos compuestos (14) de la
figura 5.
Haciendo referencia ahora a la figura 9, se
muestra una vista en sección transversal de la pared lateral (86) de
múltiples capas que define el depósito ISO compuesto (70). Como en
la pared lateral (52), la construcción de la pared lateral (86)
incluye una primera o más interna barrera contra la corrosión (88).
La barrera contra la corrosión (88) está formada por al menos un
material de resina tal como polímeros orgánicos/inorgánicos,
fluoropolímeros, etc., y un material de refuerzo tal como fibras de
carbono, Teflon, poliéster, etc., en la forma de al menos una lámina
fina o velo que sujeta el material de resina en su lugar. En la
realización preferente, el material de resina es un polímero
orgánico/inorgánico tal como el siloxirano y el material de refuerzo
es fibra de carbono. Debe apreciarse que el material de refuerzo de
fibras de carbono facilita la descarga de la electricidad estática
generada o acumulada en la superficie interna del depósito (70)
debida al flujo de fluidos hacia dentro y hacia fuera del mismo.
El grosor de la barrera contra la corrosión (88)
depende del valor particular de capacidad del depósito (14). En la
realización que se está describiendo, el grosor de la barrera contra
la corrosión (88) oscila entre aproximadamente 1,067 mm (0,042
pulgadas) y aproximadamente 2,54 mm (0,100 pulgadas) y es
preferentemente de aproximadamente 1,524 mm (0,060 pulgadas),
incluyendo aproximadamente dos o tres capas o devanados de material
de refuerzo.
Alternativamente, la barrera contra la corrosión
(88) puede incluir un hoja de revestimiento delgada de material
termoplástico fluorado tal como una película de fluoruro de
polivinilideno (PVDF) de 0,127 a 0,254 mm (5 a 10 mil; 0,005 a 0,010
pulgadas) de grosor que posee una proporción de permeabilidad baja y
es resistente a la corrosión por la mayoría de productos químicos.
La baja energía superficial del PVDF es aproximadamente de 2 a 2,3
Pa (20 a 23 dinas por centímetro) en comparación con la del acero
inoxidable que es superior a las 30 Pa (300 dinas por centímetro).
La baja energía superficial del PVDF o de otros materiales
termoplásticos fluorados previene que las cargas se peguen a la
pared interior lateral del depósito, permitiendo de este modo que la
mayoría de cargas drenen hacia la parte inferior del depósito
permitiendo un bombeo y lavado fáciles.
Una pared interior (90) rodea la barrera contra
la corrosión (88). La pared interior (90) está formada por al menos
un material de resina tal como polímeros orgánicos/inorgánicos,
fluoropolímero, etc., y un material de refuerzo tal como fibra de
vidrio, fibras aramídicas de carbono, fibras de grafito, fibras
orgánicas etc. La pared interna (90) proporciona integridad
estructural al depósito (70). En la realización preferente, el
material de resina es un polímero orgánico/inorgánico tal como el
siloxirano y el material de refuerzo es fibra de vidrio.
El grosor de la pared interna (90) depende del
valor de capacidad particular del depósito (70) y del grosor del
resto de capas estructurales de la pared lateral (86) como se
describe en mayor detalle más adelante. En la realización que se
está describiendo, el grosor de la pared interna (90) oscila entre
aproximadamente 0,762 mm (0,030 pulgadas) y aproximadamente 2,54 mm
(0,100 pulgadas) y es preferentemente de aproximadamente 1,524 mm
(0,060 pulgadas), incluyendo aproximadamente cuatro capas o
devanados de material de refuerzo.
Una primera capa de material de absorción de
energía (92) rodea la pared interna (90). El material de absorción
de energía (92) puede estar formado por un material de forma de
panal de abeja, un material espuma de alta densidad o una
combinación de material de forma de panal de abeja y espuma de alta
densidad, etc. La utilización de un material de forma de panal de
abeja y/o espuma de alta densidad para la capa (92) da lugar a una
construcción de pared lateral tipo "sandwich" que proporciona
una elevada resistencia con un peso ligero. Además, el material de
absorción de energía (92) absorbe la energía a una velocidad
constante. La absorción de energía es debida a que la carga aumenta
hasta un valor pico (resistencia puramente a la compresión) antes de
empezar a aplastarse a una carga uniforme (aproximadamente el 50% de
la carga pico) hasta que no varía (no puede aplastarse más).
La propiedad de absorción de energía de la capa
(92) protege contra el vertido en el caso de que el depósito (70) se
dañara. El tanque (70) se vuelve oval o elíptico cuando existe una
carga externa suficiente. Esta eliptificación, conjuntamente con las
características inherentes de absorción de energía de al menos la
capa (92), hacen que el depósito de carga compuesto (70) sea casi
irrompible. En la realización preferente, la capa (92) está formada
por una combinación de material de forma de panal de abeja y
material espuma de alta densidad que poseen un valor de
287,28-430,42 Pa (6 a 9 libras/pie cuadrado). El
material de forma de panal de abeja puede tener cualquier
construcción de las celdas adecuada tales como rectángulo,
pentagrama, quíntuple y preferentemente séxtuplo u octagonal. El
grosor de la capa (92) depende del nivel deseado de integridad
estructural para el depósito (70). Por ejemplo, el grosor de la capa
(92) oscila entre aproximadamente 6,35 mm (0,25 pulgadas) y
aproximadamente 12,7 mm (0,50 pulgadas) y es preferentemente de
9,623 mm (0,38 pulgadas).
Una pared intermedia (94) rodea la capa material
de absorción de energía (92). Como en el caso de la pared interna
(90), la pared intermedia (94) está formada por al menos un material
de resina tal como polímeros orgánicos/inorgánicos, fluoropolímeros,
etc., y un material de refuerzo tal como fibra de vidrio, fibras
aramídicas de carbono, fibras de grafito, fibras orgánicas, etc. La
pared intermedia (94) también proporciona integridad estructural al
depósito (70). En la realización preferente, el material de resina
es un polímero orgánico/inorgánico tal como el siloxirano y el
material de refuerzo es fibra de vidrio.
El grosor de la pared intermedia (94) depende del
valor de capacidad particular del depósito (70) y del grosor de las
otras capas estructurales de la pared lateral (86). En la
realización que se está describiendo, el grosor de la capa
intermedia (94) oscila entre aproximadamente 1,016 mm (0,040) a
aproximadamente 3,81 (0,150) y es preferentemente de aproximadamente
2,032 mm (0,080) incluyendo aproximadamente cinco capas o devanados
de material de refuerzo.
Una segunda capa de material de absorción de
energía (96) rodea la pared intermedia (94). Como en el caso de la
capa (92), la capa (96) también puede estar formada por un material
de forma de panal de abeja, un material de espuma de alta densidad o
una combinación de material de forma de panal de abeja y material
espuma de alta densidad, etc. Y, la utilización del material de
forma de panal de abeja y/o del material espuma de alta densidad
para la capa (96) da lugar a una construcción de pared lateral
doblemente tipo "sandwich" que proporciona una resistencia más
elevada con un peso más ligero en comparación con la construcción de
pared lateral de tipo "sandwich" simple de la figura 7. Sin
embargo, debe apreciarse que puede obtenerse la misma relación entre
resistencia y peso de la pared lateral (86) modificando las
características de rendimiento de una o más de las capas que forman
la pared lateral (52), tal como el grosor de una o más capas (56) a
(60), de la composición del material de las capas (56) a (60),
etc.
La propiedad de absorción de energía de la capa
(96) aumenta la protección contra los vertidos en el caso de que el
depósito (70) resultara dañado. En la realización preferente, la
capa (96) está formada por un material espuma fenólica rígido que
posee una densidad de aproximadamente 287,28-430,92
Pa (6-9 libras/pie cuadrado). El grosor de la capa
(96) depende del nivel de integridad estructural deseado del
depósito (70). Por ejemplo, el grosor de la capa (96) oscila entre
aproximadamente 6,35 mm (0,25 pulgadas) y aproximadamente 2,54 mm
(0,100 pulgadas) y es preferentemente de aproximadamente 9,625 mm
(0,38 pulgadas).
Una pared externa (98) rodea la capa (96). La
pared externa (98) está formada por al menos un material de resina
tal como polímeros orgánicos/inorgánicos, fluoropolímero, etc., y un
material de refuerzo tal como fibra de vidrio, fibras aramídicas de
carbono, fibras de grafito, fibras orgánicas etc. En la realización
preferente, el material de resina es una resina fenólica y el
material de refuerzo es fibra de vidrio. La utilización de resina
fenólica en la pared externa (98) no solo contribuye a la integridad
estructural del depósito (70), sino que también proporciona
propiedades de pirorresistencia al depósito (70).
La protección contra el fuego de la triple pared
(pared interna (90), pared intermedia (94) y pared externa (98)) del
depósito de tipo compuesto (70 también puede obtenerse mediante una
serie de otros medios, pero no limitados a los mismos, tales como:
1) revestimientos intumescentes que producen un coque aislante de
tipo cerámico a incrementos rápidos de temperatura de hasta 1093ºC
(2000ºF) en cinco minutos, 2) matrices retardantes de la ignición,
3) compuestos de capa superior inorgánicos con malla de acero para
disipar el calor localizado u otros medios, etc.
El grosor de la pared externa (98) depende del
nivel de integridad estructural y del nivel de pirorresistencia
deseados para el depósito (70). En la realización preferente, el
grosor de la pared externa (98) oscila entre aproximadamente 1,27 mm
(0,050 pulgadas) y aproximadamente 6,35 mm (0,250 pulgadas) y es
preferentemente de aproximadamente 3,175 mm (0,125 pulgadas),
incluyendo aproximadamente nueve capas o devanados de material de
refuerzo.
Entre cualquiera de las capas que forman las
paredes laterales (86) del depósito de almacenamiento (70), pueden
incrustarse una serie de dispositivos sensores o de control (100)
tales como indicadores de esfuerzo, células de carga, indicadores de
nivel de líquido, indicadores de temperatura, pares térmicos, etc.,
preferentemente durante la fabricación, para controlar diversos
parámetros del depósito y/o del líquido de carga. En la realización
que se está describiendo, los dispositivos sensores (100) se montan
entre la capa interna (56) y la primera capa de absorción de energía
(92). Los dispositivos sensores pueden acoplarse a un equipamiento
de control externo (no mostrado) mediante cables o antenas de
telemetría.
Mediante la incorporación de indicadores de
esfuerzo o células de carga dentro de la parte inferior del depósito
(70), tal como la parte cilíndrica central (72), puede controlarse
de forma exacta la cantidad real de carga dentro del depósito. A
saber, conociendo el peso en vacío del depósito de almacenamiento
compuesto, el peso del depósito de almacenamiento compuesto cargado,
y el peso específico de la carga que se halla dentro del depósito de
almacenamiento compuesto, puede determinarse la cantidad real de
carga mediante métodos conocidos.
También pueden incrustarse dentro de las paredes
laterales (86) del depósito de almacenamiento (70) cables de fibra
óptica, para permitir la iluminación dentro del depósito. El
análisis mediante vídeo del interior del depósito aumenta la
seguridad del personal del buque al eliminar la necesidad de que una
persona entre dentro del depósito que puede contener gases
venenosos.
La invención ha sido descrita en referencia a la
realización o realizaciones preferentes. Obviamente, a otros se les
ocurrirán modificaciones y alteraciones tras la lectura y
comprensión de la descripción detallada precedente. Se pretende que
la invención se constituya incluyendo todas dichas modificaciones y
alteraciones siempre y cuando se encuentren dentro del alcance de
las reivindicaciones adjuntas o equivalentes de las mismas.
Por ejemplo, los depósitos de almacenamiento
compuestos de la presente invención pueden situarse a bordo de
barcos marítimos diferentes a los buques oceánicos, tales como
barcazas ("barges") fluviales y otros tipos de estructuras
marítimas.
Además, la presente invención contempla la
utilización de diversas construcciones de pared lateral de múltiples
capas para los depósitos de almacenamiento compuestos que incorporan
más o menos capas estructurales, más o menos capas de absorción de
energía y más o menos barreras contra la corrosión y/o capas
pirorresistentes, etc. Las construcciones de pared lateral mostradas
en las figura 7 y 9 son solo una ilustración de la presente
invención y no constituyen limitación alguna de la misma.
Claims (20)
1. Buque marítimo (10) que comprende:
un casco (12); y
al menos un depósito de carga (14) asociado con
el casco y que contiene una construcción de pared lateral (52) de
múltiples capas que incluye una primera capa (54) que proporciona al
depósito de carga una barrera contra la corrosión, una segunda capa
(56) que proporciona al depósito de carga integridad estructural,
una tercera capa (58) que proporciona al depósito de carga
propiedades de absorción de la energía de impacto y flotabilidad, y
una cuarta capa (60) que proporciona al depósito de carga
propiedades de pirorresistencia.
2. Buque de la reivindicación 1, en el que la
primera capa (54) define una capa interna del depósito de carga, la
segunda capa (56) rodea la primera capa, la tercera capa (58) rodea
la segunda capa, y la cuarta capa (60) rodea la tercera capa y
define una capa externa del depósito de carga.
3. Buque de la reivindicación 1, en el que la
primera capa (54) resistente a la corrosión está formada por un
material de resina y un material de refuerzo.
4. Buque de la reivindicación 1, en el que la
primera capa (54) resistente a la corrosión está formada por un
material de resina de siloxirano y un material de refuerzo de fibras
de carbono.
5. Buque de la reivindicación 1, en el que la
primera capa (54) resistente a la corrosión incluye un material
termoplástico fluorado.
6. Buque de la reivindicación 1, en el que la
primera capa (54) resistente a la corrosión incluye un material de
película o laminar de fluoruro de polivinilideno (PVDF).
7. Buque de la reivindicación 1, en el que la
segunda capa (56) está formada por un material de resina y un
material de refuerzo.
8. Buque de la reivindicación 1, en el que la
segunda capa (56) está formada por un material de resina de
siloxirano y un material de refuerzo del grupo formado por fibra de
vidrio, fibras aramídicas de carbono, fibras de grafito y fibras
orgánicas.
9. Buque de la reivindicación 1, en el que la
tercera capa (58) está formada por al menos un material de forma de
panal de abeja y un material espuma de alta densidad.
10. Buque de la reivindicación 1, en el que la
tercera capa (58) está formada por un material espuma fenólica
rígido que posee una densidad de aproximadamente 287,28 a
aproximadamente 430,92 Pa (6,0 a 9,0 libras por pie cuadrado).
11. Buque de la reivindicación 1, en el que la
cuarta capa (60) está formada por un material de resina y un
material de refuerzo.
12. Buque de la reivindicación 1, en el que la
cuarta capa (60) está formada por un material de resina fenólica y
un material de refuerzo del grupo formado por fibra de vidrio,
fibras aramídicas de carbono, fibras de grafito y fibras
orgánicas.
13. Buque de la reivindicación 1, en el que el
depósito de carga (14) se monta en el casco (12) mediante una serie
de pasadores de seguridad (61).
14. Buque de la reivindicación 1, que incluye
además una superestructura (78) que rodea el depósito de carga (14)
para facilitar el transporte del mismo sobre la cubierta del casco
(12).
15. Buque de la reivindicación 1, que incluye
además un dispositivo sensor de parámetros (62) embebido dentro de
la pared lateral (52) del depósito de carga.
16. Buque de la reivindicación 1, en el que:
la primera capa (54) resistente a la corrosión
está formada por un material de resina de siloxirano y un material
de refuerzo de fibras de carbono;
la segunda capa (56) está formada por un material
de resina de siloxirano y un material de refuerzo del grupo formado
por fibra de vidrio, fibras aramídicas de carbono, fibras de grafito
y fibras orgánicas;
la tercera capa (58) está formada por un material
espuma fenólica rígida que posee una densidad entre aproximadamente
287,28 Pa y aproximadamente 430,92 Pa (6,0 a 9,0 libras por pie
cuadrado); y
la cuarta capa (60) está formada por un material
de resina fenólica y un material de refuerzo del grupo formado por
fibra de vidrio, fibras aramídicas de carbono, fibras de grafito y
fibras orgánicas.
17. Buque de la reivindicación 16, en el que la
primera capa (54) define una capa interna del depósito de carga, la
segunda capa (56) rodea la primera capa, la tercera capa (58) rodea
la segunda capa, y la cuarta capa (60) rodea la tercera capa y
define un capa externa del depósito de carga.
18. Buque de la reivindicación 17, que incluye
además al menos un dispositivo sensor de parámetros (62) incrustado
entre la primera (54) y segunda (56) capas.
19. Buque de la reivindicación 18, en el que el
depósito de carga (14) se monta en el casco (12) mediante una serie
de pasadores de seguridad (61).
20. Buque de la reivindicación 18, que incluye
además una superestructura (75) que rodea el depósito de carga para
facilitar el transporte del depósito de carga sobre la cubierta del
casco.
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