ES2244593T3

ES2244593T3 - Estructuras de contencion y procedimiento para su produccion.

Info

Publication number: ES2244593T3
Application number: ES01914901T
Authority: ES
Inventors: P. John Fitzpatrick; David G. Stenning; James A. Cran
Original assignee: WILLIAMS POWER COMPANY Inc
Current assignee: WILLIAMS POWER COMPANY Inc
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2005-12-16
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: TR200401979T2; WO2002074616A1; HK1058342A1; KR100811734B1; MXPA03008483A; NO20034189D0; DE60111866T2; PL363889A1; PT1373063E; JP2004531676A; IL157876A0; NZ528788A; CN1518511A; DK1373063T3; KR20040016845A; US20040216656A1; WO2002074616A8; BR0116942A; CY1107341T1; ATE299109T1

Abstract

Estructura de contención que comprende: una pluralidad de bucles de serpentín formados en por lo menos una primera capa y una segunda capa que se apoya en la parte superior de la primera capa; caracterizada porque comprende: unas conexiones formadoras de tubo entre la primera y la segunda capa; en la que dicha pluralidad de bucles de serpentín de por lo menos una de la primera y segunda capas comprende unos segmentos que presentan un radio constante.

Description

Estructura de contención y procedimiento para su producción.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a estructuras de contención y procedimientos para su producción, particularmente para el transporte marítimo y almacenamiento de gases naturales comprimidos.

Antecedentes de la invención

La invención se refiere, particularmente, al transporte marítimo de gases comprimidos. Debido a la complejidad de los sistemas de transporte marítimo de gases actuales se incurre en gastos importantes que hacen numerosos proyectos no viables desde el punto de vista económicos. Por lo tanto, existe una necesidad permanente de definir sistemas de almacenamiento para gas comprimido, que puedan contener grandes cantidades de gas comprimido, simplificar el sistema de colectores complejos y válvulas y reducir también los gastos de construcción. Este sistema específico está previsto para satisfacer dichas tres necesidades. Las estructuras descritas en la presente memoria son una mejora de la estructura enseñada en la patente US nº 5.839.383 emitida el 24 de noviembre de 1998.

El documento JP-A-56-083656 da a conocer una vasija a presión que está provista de un tubo que presenta una forma en espiral continua.

Sumario de la invención

Aspectos particulares y preferidos de la presente invención se establecen en las reivindicaciones independientes y subordinadas adjuntas.

Varios diseños de estructuras de transporte en contenedores se enseñan como formas de realización de la presente invención, en los que bucles plurales de tubo en espiral están conformados en capas plurales, incluyendo por lo menos una primera capa y una segunda capa. El tubo forma conexiones entre las capas. En una forma de realización, el serpentín en la primera capa está dispuesto en una forma distinta a la espiral del serpentín en la segunda capa. En otra forma de realización, el serpentín en por lo menos una de las capas está conformado con secciones que tienen diferentes radios de curvatura. En otra forma de realización, el serpentín, en por lo menos una de las capas, está conformado con secciones que forman parte de círculos perfectos anidados. En otra forma de realización, el serpentín en por lo menos una de las capas está conformado con secciones que tienen diferentes centros de curvatura. En otra forma de realización, el tubo de unión forma conexiones entre capas no contiguas. En otra forma de realización, el tubo está provisto de una matriz de soporte formada por mezclas de diferentes fluidos que rodean las capas del tubo. En otra forma de realización, la matriz de soporte comprende un fluido que tiene un peso específico mayor que 1. En otra forma de realización, la matriz de soporte está formada por material plástico conformado para el tubo. En otra forma de realización, el tubo presenta una forma piramidal. En otra forma de realización, el tubo es de fibra de carbono. Varias formas de realización están formadas por cualquier combinación posible de estas características.

En una forma de realización de la invención, se proporciona una estructura de contención que comprende un serpentín continuo formado en por lo menos una primera capa y existiendo una segunda capa apoyada sobre la parte superior de la primera capa, con el serpentín en la segunda capa apoyándose directamente en su parte superior y preferentemente alineado con el serpentín en la primera capa, a parte de una primera zona de transición en la que el serpentín en la primera capa se eleva para formar parte de la segunda capa y cruza el serpentín situado en la primera capa.

En una forma de realización de la invención, se da a conocer un procedimiento para formar una estructura de contención, que comprende la formación de un serpentín continuo en por lo menos una primera capa y apoyándose una segunda capa en la parte superior de la primera capa, con el serpentín en la segunda capa apoyándose directamente en su parte superior y alineado con el serpentín en la primera capa, a parte de una primera zona de transición en la que el serpentín en la primera capa se eleva para formar parte de la segunda capa y cruzar el serpentín en la primera capa.

En una forma de realización de la invención, se enseña una estructura de contención que comprende un serpentín de diámetro constante continuo formado en una capa única de segmentos circulares de radio constante alternativos, en los que cada segmento circular cubre 360/n grados, con cada segmento circular sucesivo siendo en 1/n diámetros de tubo mayor en radio que un segmento circular precedente, donde n es mayor que 1.

La estructura de contención de las formas de realización de la invención es adecuada, particularmente, para su empleo como un sistema de almacenamiento de gases, en particular adaptado para el transporte de grandes cantidades de gas comprimido a bordo de un buque (dentro de sus bodegas, dentro de contenedores secundarios) o a bordo de una barcaza simple (por encima o debajo de su cubierta, dentro de contenedores secundarios). El serpentín está preferentemente formado por largas secciones curvadas de forma principalmente circular de tubo de acero de pequeño diámetro. El tubo, en general con un diámetro inferior a 8 pulgadas, puede conformarse en espiral de una manera específica dentro de un contenedor circular
simple.

En una forma de realización, el diámetro del contenedor es de aproximadamente 50 pies y aproximadamente 10 pies de altura. Aproximadamente 10 millas de tubo, o más, se pueden disponer en espiral y apilarse dentro del contenedor. El arrollamiento es continuo y no existen válvulas ni interrupciones desde el comienzo al final del arrollamiento.

En una forma de realización de la invención, se puede ver cómo se inicia el tubo dentro de la capa inferior. Se arrolla en espiral hacia fuera por medio de segmentos de radios de curvatura constante, preferentemente semicírculos, que cambian bruscamente su curvatura y también su centro de curvatura en un pequeño porcentaje de su curvatura total y sus radios, respectivamente. Por este medio, la programación y el control de calidad de los rodillos curvadores se mantiene constante y simple durante periodos de tiempo relativamente largos. Cuando el tubo alcanza la parte exterior del contenedor, es obligado por la geometría del contenedor a ascender hasta la segunda capa y luego iniciar una espiral hacia dentro. Después de dos arcos semicirculares, el tubo sigue una curva de transición que le lleva a través de dos tubos situados inmediatamente debajo, en una distancia de aproximadamente 12 tubos. Esta distancia es relativamente corta y de este modo, se reducen al mínimo los esfuerzos de apilamiento vertical en los puntos de cruce. Al efectuar una transición de dos tubos por debajo y luego la conformación en espiral para uno de los tubos, inmediatamente por encima del primero y las capas impares posteriores, se consigue así una ganancia neta de espiral hacia dentro de un tubo. De este modo, las capas impares se conforman en espiral hacia fuera y las capas pares en espiral hacia dentro. Cuando el tubo alcanza la parte interior del contenedor circular, en capas pares, se eleva a las capas impares situadas encima y su geometría plana proyectada se hace la misma que la geometría de la primera capa. De este modo, las capas impares están constituidas completamente por semicírculos y las capas pares están constituidas por semicírculos con zonas de transición muy cortas.

La forma de realización de la invención comprende la estructura de contención producida por los tubos en espiral dispuestos en capas, que se apoyan directamente entre sí excepto para la zona de transición y el procedimiento de arrollamiento de los tubos para obtener la estructura.

El sistema de almacenamiento de gas de las formas de realización de esta invención presenta numerosas ventajas, algunas de las cuales se enseñan en patentes anteriores presentadas por dos de los inventores (patentes US nº 5.839.383 y nº 5.803.005). En primer lugar, el tubo es pequeño y se reduce en gran medida la gravedad del fallo. Posiblemente también se reduce la probabilidad de fallo. En segundo lugar, la tecnología para la producción de tubo largo recto y posteriormente constantemente curvado es bien conocida y de bajo coste. En tercer lugar, el sistema se puede inspeccionar continuamente por medio de un dispositivo insertado en su interior. En cuarto lugar, las características de formas curvadas complicadas están ausentes en un 97% de la longitud en espiral. En quinto lugar, la disposición general en espiral y la disposición en apilamiento vertical reducen los esfuerzos gravitacionales y los esfuerzos del movimiento del buque a una pequeña fracción de la capacidad del tubo, aun cuando estén apilados en una altura aproximada de 20 a 30 espirales. Todas estas características dan lugar a grandes disminuciones del coste.

Otras características y ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto al examinar los dibujos y con la lectura de la descripción detallada.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirán formas de realización preferidas de la invención, haciendo referencia a los dibujos, únicamente a modo ilustrativo y ni limitativo del alcance de la invención, en los que las referencias numéricas similares se refieren a elementos similares y en los que:

la Figura 1 ilustra una vista en planta de una capa de tubos;

la Figura 1A ilustra una sección a lo largo de la línea 1A-1A de la Figura 1;

la Figura 1B es un detalle de la Figura 1;

la Figura 2 es una vista en planta ampliada de la parte de transición exterior de la Figura 1;

la Figura 3 es una vista en planta ampliada de la parte de transición interior de la Figura 1;

las Figuras 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F y 4G son una serie de secciones transversales de las secciones marcadas en las Figuras 2 y 3;

la Figura 5 es una reproducción del programa informático utilizado para definir exactamente la geometría, las líneas y las coordenadas de la Figura 1B. Más particularmente, el mecanismo de reducción matemática utilizado para definir las curvas de transición;

Las Figuras 5A y 5B ilustran unas espirales a derecha y a izquierda de curvatura en cambio continuo;

Las Figuras 6A y 6B ilustran unas secciones de tubo con secciones de radio de curvatura incrementalmente creciente formando espirales policirculares;

la Figura 7A ilustra un tubo con una espiral circular escalonada;

la Figura 7B ilustra un paso hacia dentro doble en una espiral policircular hacia fuera de dos centros;

la Figura 7C ilustra un tubo con dos etapas hacia dentro únicas por revolución en una espiral policircular hacia fuera de dos centros;

la Figura 8A ilustra una capa de tubo formada como una espiral cuadrada de cuatro centros;

la Figura 8B ilustra una capa de tubo formada como una espiral cuadrada de dos centros;

la Figura 8C ilustra una capa de tubo formada como una espiral cuadrada de cuatro centros;

la Figura 9A ilustra una superposición directa de dos espirales;

la Figura 9B ilustra una superposición de dos espirales circulares con una rotación de un ángulo de 180 grados de una espiral respecto a la otra;

la Figura 9C ilustra dos espirales idénticas, presentando una de ellas una longitud de media vuelta extra, de modo que ambas finalicen en el mismo lado de la bobina para facilidad de unión e ilustra uniones de tubos con capas contiguas;

la Figura 9D ilustra una segunda espiral que está invertida alrededor de un eje en el plano de la espiral;

la Figura 9E ilustra una espiral circular pura según se ilustra en la Figura 7A;

la Figura 10A ilustra una capa de tubo rectangular con una conexión de tubo entre las espirales interiores;

la Figura 10B ilustra una vista en planta de una capa de tubo rectangular con dos espirales rectangulares superpuestas con una rotación de un ángulo de 180 grados;

la Figura 11A ilustra una sección curvada en S que une capas contiguas;

la Figura 11B ilustra una sección curvada en S entre capas contiguas en la parte exterior de las pilas;

la Figura 12 ilustra una pila de pares de espirales según se ilustra en las Figuras 9B y 9C y 10A y 1B que se pueden conectar para obtener un solo tubo;

la Figura 12A ilustra una estructura de tubo piramidal con las capas sucesivas presentando una anchura reducida; y

la Figura 13 es un gráfico T-P para metano.

Descripción detallada de formas de realización preferidas

Con referencia a continuación a los dibujos, donde las correspondientes partes similares son referidas por los mismos números a través de las diferentes figuras, se describen a continuación las formas de realización preferidas. También se entiende que el material empleado para obtener el tubo y sus conexiones será dúctil y no frágil a las temperaturas de funcionamiento propuestas. El tubo y sus conexiones pueden producirse a partir de acero de calidad normal normalmente X70. La palabra que contiene es inclusiva y no excluye la presencia de otras características. El artículo indefinido "un" no excluye más de un elemento presente. El radio del tubo en espiral se refiere, en general, al radio de la bobina. Cuando se hace referencia al diámetro de la sección transversal del tubo, se refiere al diámetro del tubo. Se entiende que un tubo en espiral continua se obtendrá a partir de tubos soldados juntos para hacerlo continuo.

Las Figuras 1 a 4 ilustran una forma de realización particular que incorpora algunos aspectos de la invención. Las Figuras 1 y 1B ilustran en detalle una vista en planta de parte de las dos capas inferiores de una longitud continua generalmente circular de un tubo pequeño. Otras capas del tubo se apoyan posteriormente en estas capas interiores y sus líneas proyectadas en un plano inciden en la primera capa, ilustrada con líneas continuas si la capa es de numeración impar, o sobre las líneas de transición de trazos y las líneas de trazo continuo si la capa tiene numeración par. El tubo en espiral de una capa posterior se apoya directamente y se alinea con el tubo en espiral de una capa anterior, excepto en la zona de transición que se describe. De este modo, existe una zona de contacto lineal entre el tubo en capas sucesivas, que distribuye el peso del tubo de una manera óptima.

La primera capa 10 comienza con un pequeño tubo con radio interno R_{min} 12 y describe un semicírculo. El centro de curvatura se desplaza luego bruscamente en la mitad del tubo y el radio se incrementa también en la mitad del tubo. Esto da lugar a que la parte interior del tubo se haga exactamente tangencial, según se ilustra en 16, con la parte exterior del inicio de la espiral del tubo 10. De este modo, el recorrido del tubo se ha desplazo en un diámetro del tubo en un barrido de 360 grados mediante el empleo de dos semicírculos específicos. Esto reduce la complejidad de la entrada a los rodillos curvadores, que establecen la curvatura prescrita, a dos constantes. La capa inferior prosigue hacia fuera de esta manera con un incremento de semicírculos. Cuando el tubo alcanza la parte exterior del contenedor 18 es obligado a elevarse y apoyarse directamente en la parte superior de la superficie exterior de la primera capa 20 y luego continúa alrededor de la segunda capa hasta que alcance el comienzo de la zona de transición 22. A continuación, según el recorrido dictado por una fórmula matemática prescrita, según se describe en las Figuras 2, 3 y 5, abandona el tubo directamente por debajo de una forma horizontalmente tangencial y se une también de forma tangencial e inmediatamente por encima del tubo situado debajo, pero con unos dos diámetros de tubo hacia dentro.

Esta transición mostrada como A B C se realiza dentro de una distancia de aproximadamente 12 diámetros de tubo y recibe un soporte de cruce de puntos en el punto B.

Esta longitud de transición corta significa que solamente un 3% del arrollamiento presenta una curvatura en cambio continuo. Las flechas 26 ilustran cómo desplazándose hacia dentro en dos diámetros de tubo y desplazándose hacia fuera en un diámetro de tubo, las capas pares presentan una traslación en espiral hacia dentro neta aun cuando se apoyen directamente sobre la parte superior y se alineen con una espiral hacia dentro en aproximadamente un 94% del tiempo. A continuación se muestran algunas descripciones abreviadas en relación con la Figura 1:

\bullet: La espiral de las capas impares hacia fuera y la espiral de las capas pares hacia dentro

\bullet: Las capas impares no presentan zonas de transición

\bullet: Las capas pares presentan una zona de transición igual a aproximadamente 12 diámetros de tubo

\bullet: Aproximadamente un 97% del arrollamiento utiliza una curvatura circular pura

\bullet: Fuera de la zona de transición, que representa un 94% del arrollamiento total, todos los tubos en cada capa (aproximadamente 40 o más capas) se apoyan directamente en la parte superior de una con la otra.

\bullet: A través del sistema de arrollamiento completo, dentro y fuera de la zona de transición, el radio de curvatura es mayor que aproximadamente 11 diámetros. Esto es cierto también cuando las capas cambian de una a otra. Por lo tanto, el esfuerzo de flexión máximo no supera un determinado límite prescrito de aproximadamente un 5%.

\bullet: Cuando una capa inferior se eleva a una capa más alta, en las zonas exteriores e interiores, se utiliza también la ecuación de transición (en la Figura 5). Sin embargo, se combina con dos arcos circulares inversos cortos unidos por una tangente, en el plano vertical, para admitir la elevación así como la traslación lateral.

\bullet: En el exterior, las capas se elevan desde las impares a las pares y en la parte interior, se elevan desde las pares a las impares

\bullet: Cada 180 grados, en las capas impares, el radio de curvatura cambia bruscamente en una magnitud igual a una mitad del diámetro de tubo. Además, el centro de curvatura cambia, en una magnitud igual, permitiendo así una traslación radial total de un diámetro de tubo después de un recorrido de 360 grados.

Las referencias a capas pares e impares se pueden intercambiar insertando la zona de transición en la capa más baja, pero esto es algo inconveniente puesto que la capa más inferior sufrirá entonces mayores esfuerzos sobre los puntos de cruce más bajos que si estuvieran en la segunda capa.

La Figura 2 es una ampliación de la parte exterior de la zona de transición. Se cita la ecuación generalizada de transición básica 28 y la mecánica de la solución 30 se ilustra en la Figura 5. Además, en la Figura 2 se ilustra la función simple 32 que describe los semicírculos puros que constituyen el 97% de la geometría del arrollamiento en espiral. Se ilustran las secciones transversales de posiciones A B C y se pueden seguir más adelante en la Figura 4 para completar la imagen tridimensional. Además, la Figura 2 ilustra la pared exterior 18 del contenedor y su naturaleza transicional que le acompaña.

La Figura 3 es una ampliación de la parte interior de la zona de transición. Las posiciones de secciones D E F G se ilustran en esta figura y más adelante en la Figura 4. La función de transición generalizada 28 es exactamente la misma que la ilustrada en la Figura 2, pero los valores específicos de las constantes son diferentes desde el punto de vista numérico. Esta diferencia numérica da lugar a curvas de transición que no tienen curvatura inversa, como es el caso de las curvas de transición exteriores.

Las Figuras 4A a 4G ilustran las capas inferiores 4 ó 5 en las partes interior y exterior del recipiente contenedor de la espiral. El número del tubo de seguimiento 6, por ejemplo, ilustra los recorridos A B C y D E F G representados en las tres primeras figuras. El número de tubo de seguimiento 4 en las secciones A, B y C ilustra cómo la primera capa cambia en la segunda capa. En esta situación, puede observarse porque solamente las capas impares se elevan en la parte exterior. Análogamente puede observarse que solamente las capas pares se elevan en la parte interior.

A continuación se proporciona una descripción más detallada de las Figuras 4A a 4G. El comienzo del arrollamiento en espiral del tubo se puede observar en la sección F en el tubo con el número 1 en su centro. La sección G inmediatamente por encima muestra el número del tubo 1 y esta parte del tubo se coloca inmediatamente después de la sección F. La siguiente parte del tubo colocada se observa en la sección D y está numerada 2 en su centro. Después de dicha sección, la siguiente parte está en la sección E y se ilustra numerada 2 en su centro. De este modo, la secuencia de cómo se coloca el tubo al comienzo de la capa inferior o primera capa se puede describir como F1 (que significa sección F, número de tubo 1), G1, D2, E2, F2, G2, D3, E3, F3, G3, D4, E4, F4, G4. Este procedimiento prosigue hacia fuera en un diámetro de tubo en un momento hasta que se alcance la posición A1 en la sección A. la secuencia de colocación de acabado para la primera capa se puede describir como A1, B1, C1, A2, B2, C2, A3, B3, C3 y A4. De este modo, se describe la colocación de la primera capa que se arrolla hacia fuera. A continuación, el tubo se eleva y comienza a moverse hacia dentro de la segunda capa. La secuencia viene dada por B4, C4, A5, B5, C5, A6, B6, C6, A7, B7, C7, A8, B8 y C8. Este procedimiento prosigue hacia dentro en un diámetro de tubo en un momento hasta que se alcanza la posición D5 en la sección D. La secuencia de colocación de acabado, para la segunda capa, se puede describir como D5, E5, F5, G5, D6, E6, F6 y G6. A continuación, el tubo comienza a elevarse en D7 y alcanza la tercera capa en E7, después de lo cual la secuencia de movimiento hacia fuera se convierte en F7, G7, D8, E8, F8, G8, D9, E9, F9 y G9. El resto del arrollamiento en espiral prosigue de una forma similar hacia fuera y hacia dentro siguiendo la secuencia A9, B9, C9, A10, B10, C10, A11, B11, C11, A12, B12, C12, A13, B13, C13, A14, B14, C14, A15, B15, C15, A16, B16,
C16, ...... D10, E10, F10, G10, D11, E11, F11, G11, D12, E12, F12 y G12. Solamente las cinco primeras capas están representadas en las Figuras 4A a 4G. El modelo se repite a sí mismo para tantas capas como se requiera, normalmente 20 ó 30

La Figura 5 ilustra un breve programa, escrito en lenguaje Basic, la geometría ilustrada en las tres primeras figuras. Las funciones de impresión son gráficas, pero la salida se puede expresar fácilmente en un sistema de coordenadas numérico. La principal característica del programa 30 entre las líneas 190 y 400, es la descripción matemática de cómo se resuelven las constantes para la ecuación de transición. El método de solución es esencialmente una variante de un método de reducción gaussiana estándar. La ecuación general real 28 es única para este proceso de arrollamiento en espiral. Además, el exponente (D, en la línea 240) utilizada en la ecuación es único por cuanto que se puede utilizar como un parámetro de temporización para proporcionar un anidamiento casi perfecto del tubo en la zona de transición.

De este modo, se observará que esta forma de realización de la invención proporciona un procedimiento o sistema específico de arrollamiento en espiral de un tubo de pequeño diámetro que presenta una longitud continua de tubo de pequeño diámetro de aproximadamente 10 millas (aproximadamente de 5 a 8 pulgadas de diámetro). Un 97% del tubo está curvado con una curvatura constante en intervalos de arcos de 180 grados aproximadamente (dicha simplicidad de curvatura constante reduce, en gran medida, el coste de construcción). Un procedimiento de transición único (durante un 3% de la longitud del arrollamiento en espiral) permite que un 94% del tubo se apoye directamente por debajo o sobre la parte superior de otro tubo. Dicho modelo de apilamiento reduce, en gran medida, los esfuerzos transversales y de curvado locales y de este modo, disminuye el espesor de la pared exterior del tubo o aumenta la altura de apilamiento admisible en cada contenedor. Un procedimiento de arrollamiento en espiral del tubo es el de espirales continuas hacia fuera y hacia dentro mediante el uso de una curvatura constante escalonada durante aproximadamente un 97% de su longitud total. Se proporciona un procedimiento matemático para describir la geometría específica del arrollamiento en
espiral.

Aunque los arrollamientos en espiral se ilustran en semicírculos de radio constante, estos últimos podrían segmentos de 360/n grados, con cada segmento incrementándose en diámetro 1/n diámetros del tubo, donde n es mayor que 1, pero cada incremento de n sobre 2 aumenta el número de ajustes de la curvatura del tubo y no es una forma de realización preferida. En la estructura de contención obtenida por este procedimiento, el serpentín en cualquier k-ésimo segmento se acopla a tope con el serpentín en el k+n-ésimo segmento para k-ésimo segmento, excepto los segmentos que forman un límite exterior de la estructura de contención, para formar así una estructura sin intersticios. Aunque se ha ilustrado una forma de realización en la que la zona de transición ocupa 12 diámetros de tubo, se sigue creyendo que se obtienen ventajas cuando la zona de transición ocupa menos de 50 diámetros de tubo.

El serpentín forma una estructura de contención que normalmente estará provista de unas válvulas 37 en uno u otro extremo del tubo. El serpentín es adecuado para la contención de gases. El serpentín está preferentemente encerrado dentro del contenedor 18, que es preferentemente sellado para proporcionar una estructura de contención secundaria y está provisto de unos equipos de detección de fugas.

A continuación se describen otras formas de realización de la invención, comenzando con varias pilas de espirales constituidas por múltiples espirales planas.

En las Figuras 5A y 5B se ilustran espirales con curvaturas en cambio continuo. Para los fines de la terminología, la Figura 5A ilustra una espiral a la izquierda y la Figura 5B una espiral a la derecha. La dirección a la izquierda o a la derecha viene determinada manteniendo el dedo pulgar hacia arriba y viendo para qué mano los dedos siguen el tubo en una dirección saliente. La Figura 5B se obtiene a partir de la Figura 5A dándole la vuelta, es decir, mediante una rotación de un ángulo de 180 grados alrededor de un eje en el plano del arrollamiento en espiral.

Las Figuras 6A y 6B ilustran unas espirales policirculares. La Figura 6A ilustra una espiral policircular de 2 centros generada por los dos centros C1 y C2 en un eje vertical separado por una distancia de D/2, donde D es el diámetro del tubo. El arco A1.1 se traza a través de un ángulo de 180 grados mediante el radio R desde el centro C1, el arco A2.1 se traza a través de un ángulo de 180 grados por el radio R+D/2 desde el centro C2, el arco A1.2 se traza a través de un ángulo de 180 grados mediante el radio R+D desde el centro C1 y así sucesivamente. La Figura 6B ilustra una espiral de 4 centros generada por cuatro centros separados por una distancia de D/4, donde los arcos de radio constante son de 90 grados de longitud y el radio se incrementa en D/4 entre arcos adyacentes. Muchas otras espirales policirculares son posibles. El interés de esta variante es la posibilidad de que la curvatura de cambio continuo sea demasiado difícil para su producción exacta con una máquina
devanadora.

La Figura 7A ilustra una espiral circular escalonada. En esta espiral, los tubos son círculos perfectos anidados con radios que se incrementan en pasos de D, excepto para una pequeña zona de transición que contiene una zona curvada en S constituida por arcos negativos y positivos, cuyos radios son los radios de curvatura mínimos. Estos arcos están posicionados de tal modo que no existe ningún cambio de curvatura en el punto de movimiento entre los arcos o entre los arcos y los círculos. Las zonas de transición cambian la serie de círculos en una espiral hacia fuera (en un sentido horario). Las zonas de transición pueden estar escalonadas hacia dentro así como hacia fuera, según se ilustra en la Figura 7B. En este caso, la espiral básica es una espiral policircular hacia fuera de 2 centros. Las zonas de transición constituyen un escalón hacia dentro doble, con lo que se obtiene una espiral hacia dentro efectiva. La Figura 7C ilustra la misma espiral policircular hacia fuera de dos centros y con dos escalones hacia dentro simples por reducción convierte también una espiral hacia fuera en una espiral hacia dentro. Aunque existen ahora dos zonas de transición, la ventaja es que son más cortas que la respectiva zona de transición doble.

La Figura 8A ilustra un ejemplo de un arrollamiento en espiral rectangular, en este caso, una espiral cuadrada. Las esquinas son todas ellas unos segmentos de tubo idénticos en ángulo de 90 grados, donde el radio de curvatura es pequeño, por ejemplo, el radio de curvatura mínimo. Estas esquinas están unidas por unos segmentos rectos de tubo de longitud creciente, de modo que un bucle exterior de tubo simplemente se arrolla en espiral alrededor de los bucles interiores. Dicha espiral podría construirse soldando los segmentos rectos a las esquinas. En este caso, las esquinas serían trozos de tubo cortos que podrían curvarse en un dispositivo de curvado de matriz giratoria que emplea un mandril, lo que permitiría curvados muy apretados sin necesidad de ovalizar el tubo. No hay dos segmentos de tubo de la misma longitud, incrementando su longitud en ½ del diámetro del tubo sobre el segmento precedente. Esto es un ejemplo de una espiral cuadrada de 4 centros, que también se ilustra, de forma esquemática, en la Figura 8C. La Figura 8B ilustra una espiral cuadrada de 2 centros que presenta la ventaja de que la mitad de los segmentos de tubos rectos tienen la misma longitud que el segmento precedente, con lo que el hecho de disponer de varias longitudes de tubo diferentes podría resultar ventajoso en la producción. Si la totalidad de los segmentos de tubos en dos lados paralelos del cuadrado se incrementaron en longitud mediante una adición fija, la figura resultante sería una espiral rectangular. Si el lado largo del rectángulo es bastante largo, el número de esquinas soldadas en relación con el volumen total del arrollamiento en espiral disminuye con lo que se mejora el coste. Al mismo tiempo, los radios de las esquinas se podrían reducir en por ejemplo 2D, en cuyo punto se reduciría al mínimo el espacio perdido en el interior del arrollamiento en espiral. El efecto combinado podría ser obtener un arrollamiento en espiral de bajo coste que sería adecuado para rellenar un espacio rectangular.

A continuación se describe la superposición y unión en pares de las espirales horizontales descritas en el apartado anterior. Para aplicaciones prácticas, la pila de espirales necesitará tener muchas capas de altura, por ejemplo 20 capas. Sin embargo, puesto que una capa solamente interacciona con la situada debajo o la situada encima, se limitará la siguiente descripción a dos capas contiguas y a cómo se pueden unir en un par.

La Figura 9A ilustra una segunda espiral idéntica colocada directamente sobre la parte superior de la primera. El resultado es un acondicionamiento cúbico perfecto pero las conexiones son inconvenientes en tanto que los extremos de los tubos son contiguos y apuntan en la misma dirección. Los accesorios de unión serían simples bucles. No se estima que esta configuración resultare de interés.

La Figura 9B ilustra una forma de realización en la que una segunda espiral idéntica es girada en un ángulo de 180º en su propio plano antes de la superposición. Las dos capas encajan juntas con un acondicionamiento hexagonal perfecto. Los extremos interiores se pueden unir juntos mediante la soldadura de un accesorio de curvado en S que, puesto que es corto, se puede curvar estrechamente empleando un mandril si fuera necesario. Esta configuración parece ser de interés, para las espirales circulares y rectangulares, donde el arrollamiento de las espirales en discos no es significativamente menos eficiente que el arrollamiento continuo de la pila de espirales en un solo sentido con tubo continuo.

La Figura 9C ilustra un diseño similar al de la Figura 9B, excepto que la segunda capa es más larga en media vuelta, por lo que los dos extremos exteriores finalizan en el mismo lado del arrollamiento en espiral. Esto puede ser de utilidad si resulta ventajoso tener la totalidad de los accesorios de unión intercapas ("orejetas") situados en el mismo lado de la pila de espirales como, por ejemplo, con pilas rectangulares.

En la Figura 9D, la segunda espiral idéntica está invertida, es decir girada en un ángulo de 180 grados alrededor de un eje en su plano antes de la superposición. Se dispone ahora de una configuración de "entrada/salida" como podría obtenerse por arrollamiento continuo del tubo en una sola dirección. Los extremos son opuestos entre sí y se pueden unir con facilidad, después de permitir la diferencia en el nivel. Las juntas podrían ser mediante accesorios de curvado en S o, en el caso de arrollamiento continuo, por medio del tubo curvado en la configuración en S en la dirección vertical. Sin embargo, existe un problema importante de soporte del tubo, puesto que el apilamiento de las dos capas no es cúbico ni hexagonal. El tubo en la segunda capa solamente cruza el tubo en la primera capa en puntos separados en un ángulo de 180º y está esencialmente no soportado entre ellas. Ésta es una situación inaceptable, que puede resolverse mediante el uso de espirales escalonadas según se describe a continuación.

En la Figura 9E se ilustra dos espirales escalonadas circulares idénticas con la segunda invertida. Éstas son las espirales de la Figura 7A. Puesto que la gran mayoría de las vueltas de estas espirales son círculos perfectos, cuando la segunda espiral es invertida, sus tubos se apoyarán directamente sobre los de la primera espiral resultando en un acondicionamiento cúbico. Solamente las zonas de transición no alcanzan el acondicionamiento cúbico, pero son cortas y no existe ningún problema grave de tubo no soportado. Puesto que la segunda espiral ha sido invertida, se dispone ahora de una configuración de entrada/salida y dichos pares podrían producirse por una máquina devanadora en un solo sentido con tubo continuo, a condición de que pudiera realizar el cambio de nivel desde una espiral a la espiral adyacente, con el curvado en S en la tercera dimensión en la parte exterior extrema y la parte interior extrema.

En la Figura 9F la primera espiral es una de las representadas en las Figuras 5A, 6A ó 6B y la espiral superpuesta es una espiral escalonada hacia dentro doble del tipo ilustrado en la Figura 7B, con la reserva de que la espiral base de la última es idéntica a la primera espiral. Véase Figura 9F. La citación es muy similar a la Figura 9E anterior, con la excepción de que la segunda espiral no está invertida. Puesto que es la misma espiral que la que está situada debajo, excepto para la zona de transición, se obtiene un acondicionamiento cúbico. El cruce doble convierte una espiral hacia fuera en una espiral hacia dentro, de modo que, según se ilustra en la Figura 9E, los extremos son fácilmente unidos en dos espirales adyacentes con un pequeño curvado en S en la tercera dimensión. De este modo, con una máquina adecuada, esta combinación de capas se puede obtener por arrollamiento desde un tubo continuo.

En la Figura 10A, la primera espiral es una espiral rectangular con dos o cuatro centros y la espiral superpuesta es idéntica pero girada en un ángulo de 180 grados en su propio plano. La situación es directamente análoga a la representada en la Figura 9B, con la excepción de que la espiral circular es sustituida por una espiral rectangular, de modo que, de nuevo, se tiene un acondicionamiento hexagonal. Puesto que ambas espirales son hacia fuera, deben unirse en el interior mediante el accesorio de curvado en S, de grandes dimensiones, que se eleva también en un diámetro de tubo en la tercera dimensión. Los extremos exteriores de la capa doble aparecen en los lados opuestos.

En la Figura 10B se ilustra la misma situación que la representada en la Figura 10A, con la excepción de que una de las capas ha sido alargada en dos segmentos más, con un ángulo de 180º, de modo que ambos extremos exteriores aparecen en el mismo lado del rectángulo. Esto puede ser de utilidad para \hbox{mejorar} el acondicionamiento de rectángulos o cuadrados adyacentes o para disponer que todas las uniones de tubos exteriores se produzcan en un solo extremo del rectángulo lo que puede adaptarse a una barcaza, por ejemplo.

A continuación se describen unas pilas de pares de espirales y sus uniones. La sección anterior ha considerado cómo las espirales identificadas en las Figuras 5A, 5B, 6A, 6B, 7A, 7B, 7C, 8A, 8B y 8C se pueden combinar en pares para satisfacer un criterio de apilamiento, por ejemplo, el de que el par resultante debe tener un acondicionamiento hexagonal o un acondicionamiento principalmente cúbico. Debido a la simetría de una espiral plana desde un lado a otro, si la espiral B encaja en la parte superior de la espiral A con un acondicionamiento hexagonal, entonces la espiral A encajará también en la parte superior de la espiral B con un acondicionamiento hexagonal. Continuando de esta manera, una pila de numerosos pares idénticos, con acondicionamiento hexagonal, poseerá un acondicionamiento hexagonal a través de toda su extensión.

Por supuesto, el apilamiento de pares idénticos producirá una disposición en columna en el sentido vertical. Sin embargo, las capas más altas no necesitan presentar tantas vueltas como las capas más bajas. Si cada capa presenta una vuelta menos que la situada debajo, la pila tendrá un ángulo hacia dentro de 30 grados respecto a la vertical para una pila hexagonal o 45 grados con respecto a la vertical para una pila cúbica. El resultado es una pila de forma piramidal. Evidentemente, una pila piramidal realiza menos demandas sobre su estructura de contención que una pila columnar y esto puede ser beneficioso en algunas circunstancias.

De los pares de espirales examinados en la sección anterior, los diseños de las Figuras 9E y 9F (espirales circulares escalonadas) poseen la propiedad del acondicionamiento cúbico (excepto para las zonas de transición). Además, poseen la propiedad de que las capas adyacentes son espirales opuestas en su dirección a izquierda o a derecha. Esto significa, a su vez, que el tubo en el extremo de una espiral está enfrentado en la dirección opuesta al tubo al principio de la siguiente espiral, lo que significa que pueden ser fácilmente unidos por un elemento curvado en S, que se eleve desde una capa a otra. Además, significa que se pueden obtener en un proceso de arrollamiento continuo si dicho proceso tiene la capacidad para obtener el curvado en S en la tercera dimensión. Si no es así, el curvado en S debe ser un elemento soldado. Estos curvados en S serán necesarios en la parte interior de las espirales y también en su parte exterior. La situación se ilustra en las Figuras 11A y 11B.

De los pares de espirales examinados en la sección anterior, los ilustrados en las Figuras 9B y 9C (circulares) y las Figuras 10A y 10B (rectangulares) poseen la propiedad del acondicionamiento hexagonal. Poseen esta propiedad puesto que ambas espirales tienen el mismo sentido de giro, lo que significa que el tubo en el extremo de una espiral está enfrentado en la misma dirección que el tubo en el extremo de la espiral adyacente. Para unir uno con otro se necesita un bucle de tubo que gire en un ángulo de 180 grados. Se puede utilizar un bucle simple que una tubos adyacentes. Si se respeta el criterio de radio de curvatura mínimo, estos bucles pueden ser difíciles y no se pueden empaquetar adecuadamente contra los lados verticales de la pila. Sin embargo, si hay espacio lejos de la pila, lo que puede ser el caso de las pilas circulares empaquetadas de forma cúbica, estos bucles de 180 grados pueden ser esencialmente coplanares con las espirales y sobresalir por el lado. Esta situación se ilustra en la Figura 9B donde los bucles unen cada segunda capa en un lado de la pila con bucles similares en el otro lado de la pila (no ilustrado) y el dibujo de la Figura 9C donde los bucles unen capas adyacentes. Estos bucles de unión horizontales de capas adyacentes o próximas pueden ser deseables en la situación en que exista una fase líquida en el tubo y exista preocupación por la acumulación de líquidos donde existan puntos bajos en la estructura, puesto que el estilo del bucle no proporciona ningún punto para dicha acumulación.

En muchas otras situaciones, en particular con las espirales rectangulares, el acondicionamiento próximo de las pilas es importante y tener los bucles sobresaliendo desde la pila es indeseable. Los bucles de capas contiguas pueden ser sometidos a torsión en la vertical y presionados contra la pila para mejorar el acondicionamiento, pero se obtiene una mejor solución no intentando unir capas adyacentes. La situación se representa, de forma esquemática, en la Figura 12A, donde bucles del radio de curvatura mínimo, en este caso supuestos que son aproximadamente 3D, se utilizan para unir extremos de tubos que estén al menos 6 diámetros del tubo alejados en el sentido vertical. Estos bucles ("orejetas") están en un plano vertical paralelos a la pared vertical de la pila, donde el plano vertical está situado en un diámetro de tubo fuera de la pila, de modo que todos los bucles deben comenzar con un curvado en S en el plano de las espirales, que las desplaza hacia fuera en un diámetro de tubo. En este ejemplo, existen 12 pares en el estilo de los dibujos de las Figuras 9B y 10A apilados con 12 tubos finalizando en cada lado. La representación esquemática ilustra cómo pueden unirse por orejetas en los dos lados para proporcionar así un recorrido de tubo continuo a través de las 24 espirales. En esta disposición, un volumen de solamente un espesor de un diámetro de tubo por 10 diámetros de tubo de anchura ha sido perdido en cada lado. Si los pares están en la disposición ilustrada en las Figuras 9C y 10B, entonces, en lugar de que la mitad de las orejetas aparezcan en el otro lado de la pila, ambos conjuntos de orejetas pueden aparecer adyacentes entre sí en el mismo lado de la pila. Esta disposición será atractiva cuando el acondicionamiento estrecho sea importante. Por ejemplo, si ambos conjuntos de orejetas aparecen en un lado de una pila rectangular, solamente un diámetro de tubo extra se ha añadido a la longitud de la pila para proporcionar estas
uniones.

La combinación de una pila rectangular con pares del estilo representado en la Figura 10B, el acondicionamiento hexagonal y las orejetas de montaje apretado, según se describió anteriormente, proporciona la más alta densidad de tubos de cualquiera de los diseños aquí descritos, suponiendo que el espacio que se va a rellenar es esencialmente rectangular.

En la patente US nº 5.839.383, anteriormente referida se da a conocer con detalle la estructura de acero diseñada para el soporte de la pila de las Figuras 11A y 11B. Con las modificaciones adecuadas, se podría utilizar una estructura de acero similar para soportar los otros estilos de pila aquí descritos.

Además, la patente enseñaba el uso de una matriz que rellena el espacio entre los tubos como un medio de proporcionar soporte a los tubos y reducir así la tendencia a la ovalización que favorece la fatiga. Una forma de la matriz propuesta era agua con su peso específico ajustado mediante otros aditivos para hacerla más próxima a la densidad del tubo. Lo que no fue mencionado fue la idea de que la matriz debe tener una alta capacidad térmica para poder reducir las oscilaciones de la temperatura en la pared del tubo durante las operaciones de carga y descarga y de no ser así, incrementar la masa térmica de la contención como un conjunto. Una mejora importante en las propiedades térmicas se obtendrá utilizando mezclas de agua y de uno de los glicoles comunes para más altas densidades (peso específico de 1,1) y más altas temperaturas (punto de congelación en torno a -40 grados Fahrenheit) o agua y metanol para más bajas densidades (0,9) y más bajas temperaturas (-40 a -80 Fahrenheit). El agua es atractiva debido a su alto calor específico a un elevado calor de fusión.

Con respecto a matrices esencialmente sólidas, las propiedades deseables son bajo coste y baja densidad y la capacidad para una conformación próxima a la del tubo, de modo que se proporcione un soporte máximo. Esto sugiere el uso de plásticos de bajo coste, tales como polietileno o residuos de plásticos mezclados donde una vez terminada la pila de arrollamientos en espiral, con cantidades adecuadas de plástico entre las capas, la temperatura se puede elevar, por ejemplo, haciendo pasar vapor a través de los tubos, de modo que la matriz de plástico se pueda ablandar y dejada conforme con los tubos. Un producto con propiedades similares que podría también considerarse es la brea derivada del carbón o del petróleo que puede oxidarse o no. La viscosidad efectiva de cualquiera de estas matrices debe ser muy alta a la temperatura ambiente y para todos los fines prácticos es un sólido. La viscosidad se puede aumentar, si fuera necesario, mediante la adición de material fibroso. Aunque pueda parecer extraño para el soporte de tubo de acero con dichos productos, hay que tener en cuenta que se utilizan puramente en compresión y las presiones no son muy altas, por ejemplo, de 10 a 20 psi como
máximo.

La necesidad de un soporte de matriz se hace más importante con la tendencia a materiales de más alta resistencia mecánica para la construcción de tubos según se describe en la siguiente sección, que favorece la tendencia a tubos de paredes más delgadas, puesto que la resistencia a la ovalización por un tubo varía como la tercera potencia del espesor de la
pared.

Un factor muy importante en el valor comercial del transporte del gas natural en una forma comprimida es su densidad. Existen dos maneras básicas de aumentar la densidad del gas, a saber, aumentar la presión y reducir la temperatura. En el caso del transporte de gas natural comprimido CNG, el coste del sistema de contención a presión es de la máxima importancia. La tendencia a alejarse del tubo de línea convencional que es de acero de baja temperatura, bajo contenido en níquel y coste reducido, tal como se describe en la solicitud de patente PCT/US98/12726 se desecha por el más alto coste por tonelada del acero. Esto es también cierto para el tubo compuesto, en particular, el tubo continuo compuesto de fibra de carbono del mismo rango de presión que el tubo de conducción tradicional. Por regla general, el tubo de fibra de carbono cuesta 1 ½ veces el coste del tubo de acero ordinario para el mismo rango de presión. En este caso, el bajo contenido en níquel significa de aproximadamente 1% a 5% de contenido de níquel en peso.

A las temperaturas ambientes de 30 a 50 grados Fahrenheit, existe una diferencia muy grande en la densidad del gas entre bajas presiones tales como 1000 a 1500 psi y altas presiones tales como 3000 a 4000 psi. No obstante, cuando la temperatura se aproxima dentro de 28 grados Fahrenheit del punto crítico del gas, la diferencia disminuye en gran medida. Como resultado, es posible obtener la misma o incluso más alta densidad del gas a una presión de 1000 psi que con 3000 psi a la temperatura ambiente. En este intervalo de presión, el tubo de fibra de carbono costará aproximadamente la mitad por unidad lineal de longitud que el tubo de línea ordinario. Con tubo a la mitad de coste, se puede pretender utilizar dos veces más que el tubo de línea y por lo tanto, transportar dos veces el tonelaje de gas. Con el coste del buque y el coste del tubo aproximadamente los mismos, y el doble de cargamento, los ahorros compensan el coste añadido de la refrigeración que por sí misma se compensa por la disminución en el coste de la
compresión.

De este modo, se obtiene el resultado sorprendente de que la economía de la expedición se puede mejorar con el cambio a materiales de contención más caros.

Cuando la temperatura desciende a la zona del punto crítico, el gas se suele referir como gas de "fase densa". Por debajo de la temperatura crítica, se suele referir como un líquido, aunque no existe ningún punto en el que cambie bruscamente sus propiedades. Dentro de la envolvente de fase por debajo de la presión crítica para un intervalo de temperatura, el gas comprimido es acompañado por dicho líquido. Estas varias formas del gas pueden gestionarse todas por los sistemas de contención anteriores y para la finalidad de esta patente, nos referimos a todas las formas como "fluido comprimido".

Los materiales de construcción del tubo pueden ser:

1.: Acero de tubo de línea API ordinario

2.: Acero recocido y templado

3.: Acero de baja temperatura y alta resistencia mecánica con un contenido en níquel menor del 3%, que puede ser también recocido y templado

4.: Tubo de acero tejido con fibras de refuerzo de alta tensión, tales como fibra de carbono o alambre de acero de alta resistencia a la tracción en esencialmente la dirección circunferencial solamente. Esta es una manera para doblar la capacidad de presión del tubo con un incremento mínimo en el coste y en el peso.

5.: Tubo de material compuesto constituido por arrollamientos helicoidales de fibras de alta resistencia mecánica embebidas en una matriz alrededor de un tubo de núcleo de resistencia mecánica relativamente baja, con, en condiciones ideales, baja permeabilidad al metano.

6.: Aunque los anteriores son de gran interés, muchos otros materiales son posibles tales como aluminio extruido, poliolefina orientada extruida, metales reforzados con fibras cerámicas, etc.

Las consideraciones para la construcción de la pila de arrollamientos en espiral comprenden:

1.: Facilidad y velocidad de producción, por ejemplo, arrollamiento continuo y pruebas eficientes

2.: Facilidad de reparación: en el caso de los contenedores de tecnología Caselles (contenedores compactos con tubos de pequeño diámetro) apilados, esta disposición favorece los arrollamientos en espiral de discos horizontales que permiten la obtención de un disco con fugas.

3.: Capacidad de inspección: para el tubo de acero que está sometido a corrosión, esto significa que debe ser posible insertar un dispositivo de inspección inteligente a través del serpentín completo, lo que significa un diámetro interno esencialmente constante junto con las esquinas por donde pueda navegar el dispositivo de inspección, por ejemplo, de un radio mayor que 2D.

4.: Consideraciones operativas: en el caso de que se formen cantidades importantes de líquidos producidos, no deben existir puntos bajos donde podrían producirse acumulaciones y donde ha de emplearse el empuje de fluido, en cuyo caso el diámetro del tubo debe ser suficientemente pequeño para que la presencia del fluido sea mínima en sus efectos.

5.: Relleno del espacio: en general, la densidad máxima del tubo debe favorecerse considerando el espacio disponible a rellenar, lo que significa espirales rectangulares que serán normalmente favorecidas y evitando las bridas dentro de la espiral.

6.: Seguridad: evitación de agrietamiento por fatiga que exige que la ovalización del tubo se mantenga en un mínimo lo que significa, a su vez, que el tubo desarrollado debe tener un determinado radio mínimo y reducir al mínimo las consecuencias de un agrietamiento debido a cualquier causa, debiendo ser el diámetro del tubo de pequeña magnitud, de modo que el caudal de gas a través de una grieta grande sea obstruido automáticamente por el pequeño diámetro del tubo.

La invención se ha descrito haciendo referencia a las formas de realización preferidas y la sustitución de piezas y otras modificaciones resultarán evidentes para los expertos en esta materia. Las modificaciones no esenciales de lo que se ilustra no se apartan dentro del alcance de la invención.

Claims

1. Estructura de contención que comprende:

una pluralidad de bucles de serpentín formados en por lo menos una primera capa y una segunda capa que se apoya en la parte superior de la primera capa;

caracterizada porque comprende:

unas conexiones formadoras de tubo entre la primera y la segunda capa;

en la que dicha pluralidad de bucles de serpentín de por lo menos una de la primera y segunda capas comprende unos segmentos que presentan un radio constante.

2. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que el serpentín en la primera capa está arrollado en forma diferente que el serpentín en la segunda capa.

3. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que dicho serpentín en por lo menos una de las capas está formado con unas secciones que presentan diferentes radios de curvatura.

4. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que dicho serpentín en por lo menos una de las capas está conformado con unas secciones que forman parte de unos círculos perfectos anidados.

5. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que dicho serpentín en por lo menos una de las capas está conformado con unas secciones que presentan diferentes centros de curvatura.

6. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que dichas conexiones formadoras de tubo están entre capas no contiguas.

7. Estructura de contención según la reivindicación 1, que comprende además una matriz de soporte formada por unas mezclas de diferentes fluidos que rodean dichas capas de tubo.

8. Estructura de contención según la reivindicación 1, que comprende además una matriz de soporte que comprende un fluido que presenta una gravedad específica superior a 1.

9. Estructura de contención según la reivindicación 1, que comprende una matriz de soporte que comprende un material plástico conformado para el tubo.

10. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que dicha pluralidad de bucles de serpentín que forma una estructura presenta una forma piramidal.

11. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que dicho tubo es un tubo de fibra de carbono o de otro material compuesto.

12. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que dicho tubo se realiza en acero que contiene níquel en una proporción de hasta un 5% en peso.

13. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que dicho tubo es utilizado a una temperatura suficientemente próxima a la temperatura crítica del fluido comprimido contenido en su interior para que resulte más económica la utilización del tubo de material compuesto o del tubo de acero con bajo contenido en níquel.

14. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que dicho serpentín en por lo menos una de las capas está conformado con unos círculos casi completos anidados.

15. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que dicho tubo es un tubo de acero convencional utilizado próximo a la temperatura crítica del fluido comprimido contenido en su interior, pero todavía en el intervalo de temperatura dúctil del tubo porque la temperatura crítica ha sido elevada mediante la adición de líquidos de gas natural.

16. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que dichas capas están apiladas con un acondicionamiento hexagonal.

17. Estructura de contención según la reivindicación 1 en la que dichas capas están apiladas con un acondicionamiento cúbico próximo al 100%.

18. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que dichas capas sucesivas son idénticas a las capas anteriores, pero han sido giradas en un ángulo de 180 grados.

19. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que cerca del 100% del serpentín, en una capa sucesiva, se apoya directamente sobre la parte superior del serpentín en una capa precedente, aparte de una zona de transición en la que el serpentín, en la capa sucesiva, cruza otro tubo de soporte en la capa anterior.

20. Estructura de contención según la reivindicación 19, en la que la zona de transición ocupa menos del 6% del área de una capa.

21. Estructura de contención según la reivindicación 20, en la que la zona de transición ocupa menos de 50 diámetros de tubo.

22. Estructura de contención según la reivindicación 21, en la que el serpentín en la primera capa se arrolla en espiral en una serie de segmentos de radio constante.

23. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que el serpentín en la primera capa está arrollado en espiral en unos primeros y segundos semicírculos alternados, presentando cada segundo semicírculo un medio diámetro de tubo superior en radio a un primer semicírculo.

24. Estructura de contención según la reivindicación 20, en la que existen unas capas de numeración impar y par alternadas de serpentín y el serpentín en las capas de numeración par se eleva para formar una capa de numeración impar.

25. Estructura de contención según la reivindicación 24, en la que, en la zona de transición, el serpentín en capas de numeración par modifica su radio desde el centro de curvatura en dos diámetros de tubo.

26. Estructura de contención según la reivindicación 25, en la que el serpentín presenta una capa más baja que es una capa de numeración impar.

27. Estructura de contención según la reivindicación 25, en la que el serpentín presenta una capa más baja que es una capa de numeración par.

28. Estructura de contención según la reivindicación 19, en la que el serpentín está formado dentro del contenedor presentando una pared interior y una pared exterior.

29. Estructura de contención según la reivindicación 28, en la que la pared interior está escalonada.

30. Estructura de contención según la reivindicación 29, en la que el serpentín está provisto de unas válvulas para contener fluido.

31. Estructura de contención según la reivindicación 30, en la que el serpentín se utiliza para el almacenamiento de gas comprimido.

32. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que cada capa comprende un serpentín de diámetro constante continuo formado en una capa única de segmentos circulares de radio constante alternados, en la que cada segmento circular cubre un ángulo de 360/n grados, siendo cada segmento circular sucesivo 1/n diámetros de tubo superior en radio a un segmento circular precedente, donde n es superior a 1.

33. Estructura de contención según la reivindicación 32, en la que el número n es 2.

34. Estructura de contención según la reivindicación 32, en la que el serpentín en cualquier k-ésimo segmento se acopla a tope con el serpentín en el k+n-ésimo segmento para cada k-ésimo segmento excepto los segmentos que forman un límite exterior de la estructura de contención, formando de este modo una estructura sin intersticios.

35. Estructura de contención según la reivindicación 32, en la que los segmentos circulares sucesivos presentan unos centros de curvatura desviados.

36. Estructura de contención según la reivindicación 1, en la que dichos segmentos de radio constante comprenden unos segmentos de tubos rectos.

37. Procedimiento de formación de una estructura de contención, que comprende las etapas siguientes:

formar un serpentín continuo en por lo menos una primera capa; y

formar una segunda capa que se apoya en la parte superior de la primera capa;

formar unas conexiones de tubos entre la primera y segunda capas;

en el que por lo menos una de dichas primera y segunda capas comprende unos segmentos que presentan un radio constante.

38. Procedimiento según la reivindicación 37, en el que el serpentín en la segunda capa se apoya directamente sobre la parte superior y está alineado con el serpentín en la primera capa, aparte de una zona de transición en la que el serpentín en la segunda capa cruza otro tubo de soporte en la primera capa.

39. Procedimiento según la reivindicación 37, en el que el serpentín está radialmente desviado en dos diámetros de tubo a través de la zona de transición.

40. Procedimiento según la reivindicación 38 que comprende, además, la formación de una tercera capa por el serpentín en la segunda capa que se eleva para iniciar una tercera capa.