ES2278029T3 - Sistema de transferencia de un producto fluido, especialmente un gas natural licuado, entre un vehiculo de transporte como un bloque y una instalacion de recepcion o suministro de dicho producto. - Google Patents

Abstract

Sistema de transferencia de un producto fluido, especialmente un gas natural licuado, que incluye un buque de transporte de gran longitud de dicho producto y una instalación de recepción o de suministro de dicho producto, del tipo que incluye un puesto de amarre (5) del buque, que incluye una estructura que reposa en el fondo marino e incluye una parte superior que emerge del agua, como una estructura fuera de costa especialmente en forma de una columna, una pluma (8) portadora de una tubería de transferencia (10) montada en la parte emergente de la estructura (5), giratoria alrededor de un eje vertical, un dispositivo de transferencia deformable (11) suspendido por un extremo a un extremo de la pluma y unido a la tubería (10) de la misma, mientras que el otro extremo incluye medios de conexión al dispositivo manifold (15) del buque, y medios de amarre del buque a la estructura emergente, pudiendo desplazarse el dispositivo de transferencia deformable (10) entre un estado de almacenamientoy un estado desplegado, entre una posición de almacenamiento y una posición de conexión al manifold del buque en el que se despliega, situándose el extremo de la pluma a proximidad del manifold en su posición de transferencia, caracterizado porque incluye un dispositivo de amarre del buque, que se extiende entre un extremo del mismo y un punto de amarre asociado a la estructura emergente (5) y que es libremente giratorio alrededor del eje de dicha estructura, de manera que el buque pueda orientarse en función del viento, la corriente y las olas, con su extremo mantenido próximo al punto de amarre, porque para permitir la transferencia del producto fluido entre el buque de gran longitud, como un metanero, cuyo manifold está dispuesto en el centro del buque, la pluma (8) es una pluma de gran longitud tal que su extremo pueda encontrarse a nivel del manifold de dicho buque cuando éste está amarrado a la estructura emergente, y porque el dispositivo de transferencia deformable (11) es desplazable entre la posición de almacenamiento y su posición de conexión al manifold del buque, mediante pivotamiento alrededor de un eje vertical previsto a nivel de su suspensión a la pluma, y porque en su posición de transferencia, la pluma queda libre de girar alrededor de su eje vertical, constituyendo la rotación del dispositivo de transferencia y la libre rotación de la pluma en su posición de transferencia medios para evitar esfuerzos de torsión en la pluma.

Description

Sistema de transferencia de un producto fluido, especialmente un gas natural licuado, entre un vehículo de transporte como un buque y una instalación de recepción o suministro de dicho producto.

La invención se refiere a un sistema de transferencia de un producto fluido, especialmente un gas natural licuado, entre un vehículo de transporte tal como un buque y una instalación de recepción o suministro al buque de dicho producto, del tipo que incluye un dispositivo de transferencia del producto entre el buque y la instalación, que es soportado en un extremo por una estructura de soporte y cuyo otro extremo puede estar unido a un dispositivo manifold del vehículo.

Los sistemas de transferencia de este tipo para la transferencia de gas natural licuado, conocidos mediante el documento US 4 261 398 que se considera como el estado de la técnica más próximo y que incluye todas las características del preámbulo de la reivindicación 1, no están adaptados para poder utilizarse en condiciones de entorno severas.

La presente invención, como se describe en la reivindicación independiente 1, tiene por objeto proponer un sistema que elimina el inconveniente mencionado de los sistemas conocidos.

Para alcanzar dicho objetivo, el sistema de transferencia de la invención se caracteriza por la parte caracterizadora de la reivindicación independiente 1.

Según una característica de la invención, el dispositivo de transferencia deformable se conecta a la tubería de transferencia fija a nivel del extremo libre de la pluma y la conexión del dispositivo de transferencia deformable a la tubería de transferencia fija forma los medios mediante los cuales el dispositivo de transferencia deformable se suspende a la pluma.

Según otra característica de la invención, el puesto de amarre es del tipo con punto de amarre único, siendo el vehículo susceptible de girar libremente alrededor del puesto de amarre para situarse en la dirección de los elementos (marejada, viento, corriente).

Según otra característica de la invención, la pluma es arrastrada por el buque por medio del dispositivo de transferencia deformable cuando se conecta dicho dispositivo al dispositivo manifold del buque.

Según otra característica de la invención, cuando el dispositivo de transferencia deformable no está conectado al dispositivo manifold, la pluma es libre de situarse en la dirección del viento para resistir las tempestades en condiciones de supervivencia.

Según otra característica de la invención, se prevén medios de frenado adaptados en el sistema de rotación de la pluma para evitar un número de pequeños movimientos demasiado importantes.

Según otra característica de la invención, la pluma y el dispositivo de transferencia deformable 11 están configurados de tal manera que la resultante de los esfuerzos que se ejercen en la pluma pase por el eje neutro de la misma, de manera que sólo se solicite la pluma en flexión simple.

Según otra característica de la invención, el dispositivo de transferencia deformable está realizado para producir un filtrado de los desplazamientos del buque, de manera que los pequeños desplazamientos del buque alrededor de su posición media no generen un esfuerzo lateral suficiente para implicar la rotación de la pluma y que el dispositivo esté así en condiciones de absorber los movimientos de alta frecuencia y evitar los picos de esfuerzo.

Según otra característica de la invención, el dispositivo de transferencia deformable se almacena bajo la pluma, orientado paralelamente al eje de la misma y se conecta a la tubería fija mediante una junta giratoria que permite, al establecer una conexión con el dispositivo manifold de un buque, una rotación en una posición perpendicular al eje longitudinal del buque.

Según otra característica de la invención, el dispositivo de transferencia deformable incluye, en su extremo libre, un dispositivo de conexión al dispositivo manifold del buque.

Según otra característica de la invención, el dispositivo de conexión y el dispositivo manifold del buque incluyen medios de centrado durante la conexión dinámica del dispositivo de transferencia al dispositivo manifold.

Según otra característica de la invención, el dispositivo de transferencia deformable incluye una pluralidad de pares de brazos de transferencia, los extremos libres de los brazos internos están unidos a una pieza común conectada a la tubería fija mediante la junta giratoria mencionada, y cada brazo exterior lleva un conector.

Según otra característica de la invención, el dispositivo de transferencia deformable incluye por lo menos un par de brazos tubulares articulados entre sí, es decir que un brazo interno conectado a la tubería fija y un brazo externo que lleva un conector en su extremo libre.

Según otra característica de la invención, el dispositivo de transferencia deformable incluye por lo menos un flexible criogénico que se conecta por un extremo a la tubería de transferencia fija y cuyo otro extremo lleva un dispositivo conector.

Según otra característica de la invención, en su posición de almacenamiento, el flexible criogénico se suspende, por su extremo que lleva el conector, a la pluma y se extiende en catenaria.

Según otra característica de la invención, unos medios que forman un brazo de sujeción están asociados al flexible criogénico para mantener una separación predeterminada entre el buque y la pluma durante la transferencia de un fluido y/o un radio de curvatura predeterminado del flexible en las fases intermedias de conexión/desconexión.

Según otra característica de la invención, los medios que forman un brazo de sujeción están conectados al dispositivo manifold del buque durante una transferencia de fluido.

Según otra característica de la invención, el dispositivo de transferencia deformable incluye una pluralidad de flexibles criogénicos reunidos por sus extremos conectados a la tubería fija y de los que cada uno lleva un conector en su extremo libre.

Según otra característica de la invención, los medios de brazo de sujeción están suspendidos bajo la pluma mediante un órgano de unión, como un cable o una biela, para formar un balancín que asegure el mantenimiento de una distancia predeterminada entre el buque y la pluma durante la transferencia de fluido, reduciendo o anulando los esfuerzos que se ejercen sobre los conectores o manifolds al establecerse una conexión y durante la transferencia.

La invención se entenderá mejor, y otros objetivos, características, detalles y ventajas de la misma aparecerán con mayor claridad en la siguiente descripción explicativa realizada con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, proporcionados únicamente a título de ejemplo ilustrativo de varios modos de realización de la invención y en los cuales:

- la figura 1 muestra una vista en perspectiva de un sistema de transferencia de un fluido según la invención;

- la figura 2 muestra una vista esquemática cenital del sistema de la figura 1;

- la figura 3 A muestra una vista, con arrancamiento, a mayor escala, en la dirección de la flecha III de la figura 2, e ilustra un primer modo de realización de un dispositivo de transferencia deformable, en su posición de almacenamiento bajo la pluma de soporte;

- la figura 3 B muestra el dispositivo de transferencia de la figura 3 A en su posición de conexión al manifold del buque;

- la figura 3 C muestra una vista parcial en la dirección de la flecha III de la figura 3 B;

- las figuras 3 D a I ilustran, cada una, una etapa esencial del proceso de conexión del dispositivo de conexión del dispositivo de transferencia, según la figura 3 A al manifold del buque;

- la figura 4 A muestra una vista en la dirección de la flecha III de la figura 2 de un segundo modo de realización del dispositivo de transferencia deformable de la invención, en su posición de almacenamiento bajo la pluma;

- la figura 4 B muestra el dispositivo de conductos de transferencia, según la figura 4 A, en su posición de conexión al buque;

- la figura 4 C muestra una vista en la dirección de la flecha IV C de la figura 4 B;

- la figura 4 D muestra una vista en la dirección de la flecha IV D de la figura 4 B;

- la figura 4 E muestra una vista parcial en la dirección de la flecha IV E de la figura 4 D;

- las figuras 4 F a 4 L ilustran, cada una, una fase del proceso de conexión del dispositivo de transferencia al buque, según la figura 4 A;

- las figuras 4 M a 4 P ilustran, cada una, una etapa del proceso de desconexión del dispositivo de transferencia del buque según la figura 4 A;

- las figuras 5 A y 5 B muestran vistas similares a las vistas 4 B y 4 C de otro modo de realización del dispositivo de transferencia, según la figura 4 A;

- la figura 6 A muestra una vista esquemática de un tercer modo de realización del dispositivo de transferencia deformable según la invención, en su posición de conexión al buque;

- las figuras 6 B y 6 C muestran respectivamente vistas en la dirección de las flechas VI B y VI C de la figura 6 A;

- la figura 7 muestra una vista similar a la de la figura 6 A de una variante de realización del dispositivo de conducto de transferencia según dicha figura;

- la figura 8 A muestra una vista en la dirección de la flecha III A de la figura 2, de otro modo de realización del dispositivo de conducto de transferencia de la invención;

- la figura 8 B ilustra el dispositivo de conducto de transferencia, según la figura 8 A, en una posición intermedia durante su conexión al buque;

- la figura 8 C muestra el dispositivo de conducto de transferencia, según la figura 8 A, en su posición de conexión al manifold del buque;

- las figuras 9 A a 9 C muestran vistas esquemáticas para ilustrar el proceso de arrastre de la pluma por parte del buque.

La figura 1 ilustra a título de ejemplo un sistema de transferencia 1 de un fluido, en el caso de un gas natural licuado (GNL), entre un buque de transporte 2 y una instalación por ejemplo fija de la que sólo las líneas criogénicas de transferencia sumergidas 3 están representadas. El sistema de transferencia incluye esencialmente un puesto de amarre 5, por ejemplo en un lugar costero abierto al mar, en su caso fuera de costa, en forma de una columna que reposa en 6 sobre el fondo marino, y una pluma horizontal 8 de gran longitud, montada en la parte superior emergente 9 del puesto 5, de manera giratoria alrededor del eje vertical del mismo, a una altura importante por encima del buque 2, así como un dispositivo tubular de transferencia de fluido 11, deformable, que se conecta a un extremo indicado en 12 a una tubería fija 10 que se extiende a lo largo de la pluma 8 y a través del puesto de amarre para conectarse a las líneas sumergidas 3 por medio de una junta giratoria fluida de eje vertical. El otro extremo 13 del dispositivo de transferencia deformable puede desplazarse entre una posición de almacenamiento 14 bajo la pluma 8 y una posición de conexión al dispositivo manifold 15 del buque 2, localizado a proximidad del centro longitudinal del mismo, como en el caso de los metaneros estándar.

El buque 2 se amarra mediante un cable de amarre 17 a un único punto de amarre 18 de una corona 19 libremente giratoria alrededor del eje del puesto de amarre en forma de columna 5, fijándose el calabrote 17 a la parte anterior 20 del buque.

La figura 1 muestra además que la pluma 8 está además suspendida mediante cables de soporte 22 a una pieza 23 en la cima de la columna de amarre 9 giratoria. El equilibrio estático de la pluma puede obtenerse por medio de un contrapeso 7 situado en el extremo de la parte "contra" pluma sostenida, al igual que la pluma, mediante cables 22, es decir del brazo de la pluma opuesto al que lleva el dispositivo de transferencia. Todo ello tiene como efecto global ventajoso no imponer un momento de encaje al dispositivo de guiado en rotación de eje vertical de la pluma 8 que, de otro modo, aparecería debido a su gran voladizo.

La pluma 8 está equipada con un motor para poder maniobrar, pero puede estar libre en rotación, lo que permite a la pluma situarse en la dirección del viento en posición de almacenamiento. En configuración de transferencia sigue al buque 2 en sus cambios de posición media que es función especialmente de la dirección del viento, la corriente y el oleaje. Durante la transferencia de un gas natural licuado entre el buque 2 y la instalación fija, por medio del dispositivo de transferencia deformable 11, la pluma 8 es arrastrada por el buque. Al hacer que la resultante de los esfuerzos que se ejercen sobre la pluma pase por el eje neutro de la misma, la pluma se solicita únicamente en flexión simple, y no en torsión. Como se describe a continuación, el dispositivo de transferencia deformable 11 está realizado para producir el filtrado de los desplazamientos del buque. Los pequeños desplazamientos del mismo alrededor de su posición media no generan un esfuerzo lateral suficiente para llevar a cabo una rotación de la pluma. Sólo los cambios de posición media del buque implican una rotación. El dispositivo "absorbe" los pequeños desplazamientos del buque. Por otra parte, el dispositivo está en condiciones de absorber los picos de esfuerzos.

Con relación a la figura 9 se describe el principio de arrastre de la pluma, que constituye una importante característica de la invención. Esta figura muestra esquemáticamente un contrapeso tal como por ejemplo el contrapeso 108 en el extremo del brazo de sujeción 103 según la figura 7, suspendido en el extremo de un cable tal como el cable 68 de dicha figura, bajo el extremo de la pluma 8. La suspensión se realiza a nivel del eje neutro. Cuando existe un movimiento relativo lateral entre el brazo se sujeción y, por lo tanto, el contrapeso, con relación a la pluma, el contrapeso, debido a su peso P, induce a nivel de la suspensión en la pluma mediante el cable 68 una fuerza T que se desglosa en la componente vertical P y la componente horizontal F. En la hipótesis de un roce despreciable durante la rotación de la pluma, la componente de fuerza F arrastra la pluma hasta que dicha componente alcance el cero, como se observa en la figura 9 C.

Con referencia a las figuras 3 A a 3 I, se describe un primer modo de realización del dispositivo de transferencia de fluido 11 de la invención. Según este modo de realización, el dispositivo incluye tres pares de brazos articulados, que se conectan en paralelo a la tubería fija 10 soportada por la pluma 8, incluyendo cada par un brazo interno 25 y un brazo externo 28. Ambos brazos están unidos uno a otro mediante una articulación 28 del tipo con dos juntas rotativa de ejes perpendiculares, formando así una junta universal. El extremo superior de cada brazo interno 25 está unido mediante una junta giratoria 29 a una rama de una pieza 30 en forma de E cuya base está conectada mediante una junta giratoria 31 a la tubería fija 10. Los ejes de rotación de las dos juntas 29 y 31 son perpendiculares. El extremo libre de cada brazo exterior 26 lleva un conector 33 que permite la conexión del brazo al manifold 15 del buque. El conector está unido al brazo por medio de dos juntas giratorias 35 de ejes perpendiculares. El conector lleva asociada rígidamente una varilla de centrado 36, denominada pasador, que está configurada para ser recibida en una trompeta de centrado adicional 37 que, en el modo de realización representado, forma parte de un módulo de conexión 38 destinado a interponerse o integrarse en el buque entre el manifold 15 del buque y el conector 33 del brazo exterior de transferencia 26. El módulo de conexión 38 lleva, para cada brazo, un cabestrante 39 alrededor del cual se enrolla un cable 0 que pasa a través de la trompeta 37 y se fija al extremo del pasador de centrado 36. El módulo está dotado asimismo de un dispositivo de apoyo en la plataforma manifold del buque.

El módulo de conexión 38 que, como se observa en las figuras, constituye un alargador de los manifolds del buque, se almacena bien en esta último o en el sistema de transferencia. En el último caso, para colocarlo en los manifolds durante una transferencia de fluido, el módulo se transporta por ejemplo mediante un vehículo de servicio hasta el buque o se desciende mediante un cabestrante desde la pluma hasta el buque.

Cabe subrayar asimismo que, de conformidad con las explicaciones dadas sobre el arrastre de la pluma durante una transferencia de fluido, las masas son ubicadas, en la medida de lo posible, en la parte baja del brazo interno. Para encontrar un punto óptimo, se podrá prever especialmente en dicho emplazamiento un contrapeso, como se indica en 41 en la figura 3 B. Para evitar incrementar demasiado el contrapeso para contrarrestar los posibles efectos del viento desfavorable, se podrá dotar la contra-pluma de hojas o paneles orientables o encastrables independientes de la transferencia (no representados) destinados a equilibrar las cargas debidas al viento en la pluma y la contra-pluma (sistema indiferente con relación al eje general de rotación vertical).

Los medios que permiten maniobrar el dispositivo de transferencia deformable 11 incluyen esencialmente un cable de maniobra 42 capaz de enrollarse alrededor de un cabestrante 43 montado bajo la pluma 8 y cuyo extremo libre se fija al dispositivo de transferencia 11 a nivel de la articulación 28 de los dos brazos. Dicho comando permite bajar los dos brazos hasta su posición plegada uno sobre otro. Para el despliegue de los dos brazos se prevé otro cable de maniobra 45 capaz de enrollarse o desenrollarse en un cabestrante 46 montado arriba en el brazo interior 25 y cuyo otro extremo se fija en 47 al brazo 28 cerca del extremo libre del mismo. Los cabestrantes pueden comandarse, especialmente a distancia, de cualquier manera conocida adecuada. La rotación del dispositivo de transferencia 11 formado por los tres pares de brazos puede comandarse por ejemplo por medio de un gato hidráulico o motor hidráulico no representado. Dicha rotación puede efectuarse asimismo mediante cabestrante a partir de un buque de servicio.

Con referencia a las figuras 3 D a 3 G se describe a continuación el proceso de conexión del dispositivo de transferencia 11 a los manifolds 15 del buque. En estado de reposo o condición de supervivencia, el dispositivo se almacena en estado plegado bajo la pluma 8, habiéndose enrollado unos cables de maniobra 42 y 45 respectivamente en sus cabrestantes 43 y 46. Para realizar una transferencia de fluido, se provoca en primer lugar el descenso del dispositivo de transferencia 11 mediante desenrollado del cable 42 de su cabestrante 43. El dispositivo gira entonces alrededor de las juntas 29, de conformidad con la figura 3 D, hasta su posición sensiblemente vertical. A continuación, se hace girar el dispositivo 11 alrededor de la junta 31 en un ángulo de 90º hasta la posición representada en la figura 3 E, en la que los ejes de rotación de las juntas 29 se extienden sensiblemente paralelos al eje del buque. Al desenrollar el cable 45 de su cabestrante 46, se permite el despliegue de los brazos 25 y 26, como se observa en la figura 3 F hasta la posición ilustrada en la figura 3 G. A continuación, después de haber, en su caso, previamente montado o integrado el módulo de conexión 38 en el dispositivo de manifold 15 del buque, se conecta el cable 40 fijado por su extremo a la punta del pasador 36 al cabestrante 39 del módulo de conexión. Dado que el cable pasa a través de la trompeta 37 del módulo, provocando el enrollamiento del cable n el cabestrante, se conduce obligatoriamente incluso en "dinámico" el conductor 33 hasta su posición de conexión al módulo determinado mediante la recepción de la varilla de centrado 36 en la trompeta 37.

Las figuras 3 H y 3 I ilustran el proceso de desconexión del dispositivo de transferencia 11 del módulo de conexión 38, permaneciendo dicho módulo en el buque o conduciéndose de cualquier manera adecuada hasta el sistema de transferencia. Al provocar el desenrollado del cable 40 del cabestrante 39, se permite la separación del conector 33 del módulo, hasta que el cable 40 quede desenrollado y caiga al agua. Durante esta fase de desconexión (de supervivencia o emergencia), se proporciona al sistema de maniobra hidráulico de la pluma 8 una consigna de par de separación de la pluma 8 del buque. A continuación, accionando el cabestrante 46 se provoca el repliegue del brazo 26 sobre el brazo 25 del dispositivo de transferencia deformable 11, se comanda la rotación del mismo alrededor de su junta 31 y el ascenso del dispositivo plegado hasta la posición de almacenamiento, según la figura 3 A, en rollando el cable 42 en dicho cabestrante 43.

Con relación a las figuras 4 A a 4 P, se describe un segundo modo de realización del sistema de transferencia de fluido de la invención. Este modo de realización tiene como particularidad, con relación al modo de realización que se acaba de describir, que el dispositivo de transferencia deformable incluye unos flexibles criogénicos que llevan la referencia 50. Como se observa en las figuras 4 A a 4 E, el dispositivo representado a título de ejemplo incluye tres flexibles 50, montados en paralelo, que están unidos por un extremo a una pieza en forma de E del tipo de la pieza 30 y conectada a la tubería fija 10 por medio de dos juntas giratorias de ejes perpendiculares 31. Los flexibles criogénicos podrían ser flexibles tales como los desarrollados, por ejemplo, por la sociedad COFLEXIP STENA OFFSHORE. El otro extremo de cada flexible criogénico lleva un conector 33, dotado de una varilla de centrado denominada pasador 36 y destinada a montarse en el dispositivo manifold 15 del buque, en su caso por medio de un módulo de conexión 38.

Cada conector 33 está suspendido de un cable 56 que puede enrollarse en un cabestrante 57 que está montado en una traviesa de soporte 59, fijada a su vez a un brazo en forma de una barra 60 destinada a mantener una separación mínima entre el buque y la pluma 8. En efecto, cuando los flexibles de transferencia están dispuestos en catenarias, como en el presente caso, entre el extremo de la pluma 8 y los manifolds 15, las componentes horizontales de las tensiones tienden a devolver la pluma hacia el buque. Además, la barra 60 participa en el arrastre en rotación de la pluma 8 según el principio anteriormente descrito. Dicha barra lleva en su extremo opuesto al que lleva la traviesa 59, otra traviesa 61 cuya cara longitudinal exterior lleva elementos salientes 63 que delimitan entre sí tres alojamientos en forma de V 64, cada uno destinado a la recepción de un flexible 50. En cada extremo, la traviesa 61 incluye guardacabos laterales 65 salientes, para mantener los flexibles cerca de su alojamiento 64. La barra de sujeción 60 está suspendida por su extremo anterior mediante un cable 67 y, por su extremo posterior, mediante dos cables 68, de una viga transversal 70 que porta asimismo la pieza en E 30, a los que se conectan los tres flexibles, extendiéndose cada cable 68 entre un extremo de la viga 70 y un extremo de la traviesa 61. Además, cada flexible está dotado, en su parte situada entre la traviesa 61 y la parte 70, de separadores 72. Se comprueba asimismo que el extremo anterior de la barra de sujeción 60 lleva un pasador 74 montado giratorio sobre rótula (tres rotaciones) y está destinado a cooperar con una trompeta adicional 75 montada en el módulo de conexión 38, por medio de un cable 76 que puede ser enrollado en un cabestrante 77 asimismo previsto en el módulo de conexión. Este lleva, por supuesto, como en el caso del primer modo de realización, cabestrantes para enrollar cables de introducción y de sujeción de los pasadores de los conectores 33 en su trompeta asociada.

El dispositivo de transferencia 11 formado por la batería de flexibles 50 puede maniobrarse con la ayuda de dos cables de maniobra fijados a los extremos anterior y posterior del brazo de sujeción 60, es decir un cable anterior 80 que puede enrollarse en un cabestrante 81 montado bajo la pluma 8, y dos cables 83 que pueden enrollarse en dos cabestrantes 84 dispuestos asimismo bajo la pluma, quedando separados los dos cabestrantes 81 y 84 en la dirección longitudinal de la pluma. También es importante subrayar que el brazo 60 puede estar dotado en su extremo posterior de un contrapeso 86 según el mismo principio que anteriormente. También es posible prever para cada flexible 50 enderezadores de curvatura 87 y 88 respectivamente a nivel del extremo superior y a nivel de su parte intermedia curvada 88 destinada a topar contra la traviesa 61 cuando los flexibles están conectados a los manifolds del buque, como se observa en la figura 4 B. Cabe subrayar que, según la naturaleza y las características de los flexibles, éstos pueden utilizarse en lugar de los cables 68 como enlace estructural entre la viga 70 y la traviesa 61, habiéndose previsto entonces un dispositivo de enganche de la traviesa a los flexibles (no representado).

Las figuras 4 F a 4 L ilustran el proceso de conexión de los flexibles 50 al manifold 15 de un buque 2. En su posición de reposo, como se observa en la figura 4 A, la barra de sujeción 61 se sujeta bajo la pluma 8, mediante los cables 80 y 83 completamente enrollados en sus cabestrantes 81 y 84. La barra se extiende paralela a la pluma. Los flexibles se suspenden en catenarias.

Para conectar los flexibles al manifold de un buque, se desenrollan los cables de maniobra 80 y 83, como se observa en las figuras 4 F y 4 G. Se observa que la curvatura de la parte exterior de los flexibles está limitada debido a que los flexibles vienen en tope contra la traviesa 61, introduciéndose en los alojamientos 64 previstos a tal fin. La introducción asegura una posición perfectamente determinada de los flexibles durante la continuación del proceso de conexión y durante el período de transferencia y la posterior desconexión. A continuación, se hace girar el dispositivo 11, es decir la batería de tres flexibles, en un ángulo de 90º, con la ayuda de la junta giratoria 31 o dos juntas superpuestas en la posición representada en la figura 4 H en la que los flexibles se extienden perpendiculares al eje longitudinal del buque. Como se observa en la figura 4 I, se tira del dispositivo 11 de los flexibles 50 por medio del cable 76 interconectado entre la punta del pasador 74 asociado a la barra 60 y el cabestrante 77 hacia el módulo de conexión previamente montado en el manifold 15 del buque. La introducción del pasador 74 en la trompeta 75 asegura el posicionamiento correcto del dispositivo de transferencia 11. A continuación, se provoca el desenrollado de los cables de suspensión 56 de los conectores 33 de los flexibles de sus respectivos cabestrantes 57 y, como se describe con ocasión del primer modo de realización del dispositivo de transferencia, se asegura la conexión entre los flexibles y los módulos de conexión. Se comprueba que el hecho de unir la barra 61 por un extremo al buque y de mantener en su otro extremo los flexibles asegura una separación adecuada entre la pluma y el buque.

De conformidad con las figuras 4 M y 4 P, la desconexión de los flexibles se realiza de la manera inversa al proceso de conexión que se acaba de describir, primero desconectando los flexibles de los módulos de conexión, enrollando los cables de suspensión 56 de los conectores de los flexibles en el cabestrante 57 (figura 4 M), y desconectando la barra de sujeción 60, efectuando una rotación y ascendiendo finalmente dicha barra mediante enrollamiento de los cables de maniobra 80 y 83 en sus respectivos cabestrantes 81 y 84.

Las figura 5 A y 5 B ilustran una variante del modo de realización representado en las figuras 4 A a 4 P. Esta variante se refiere a la realización del brazo de sujeción que presenta en este caso la forma general de un rectángulo que lleva la referencia general 90, formado por dos barras longitudinales 91 interconectadas en el centro y en sus extremos anterior y posterior mediante traviesas respectivamente 92, 93 y 94, cumpliendo las traviesas 93 y 94 respectivamente las funciones de las traviesas 59 y 61 del modo de realización de las figuras 4 A a 4 P. Ahora, los flexibles 50 vienen directamente en tope contra la traviesa posterior 94 y las barras 90 y 91 se prolongan más allá de la traviesa 94 por medio de una parte acodada hacia el exterior 95 que puede estar dotada en su extremo libre de un contrapeso 96.

Las figuras 6 A a 6 C ilustran otra variante de la disposición de soporte y de sujeción de los flexibles que tiene como particularidad que un brazo de sujeción 98 está asociado a cada flexible 50, estando formado cada brazo esencialmente por dos barras longitudinales relativamente aproximadas 99 e interconectadas por sus extremos y en el centro mediante traviesas 100. Cada flexible se introduce entre las dos barras 99 de su brazo 98. El brazo 98 se conecta al extremo de un flexible mediante una unión rótula extremo de flexible/brazo de sujeción. El extremo posterior de cada barra lleva un contrapeso 101. Como se observa en la figura 6 B, cada brazo 99 se suspende de la barra transversal portadora de la pieza en E común a los que se unen los cables mediante un cable anterior 67 y un cable posterior 68 que se extienden como conexión de los flexibles al buque delante de los flexibles.

La figura 7 ilustra otra variante de realización del dispositivo de los flexibles de transferencia, según la cual se mantiene la diferencia entre el buque 2 y la pluma 8 mediante una barra 103 sin apoyo intermedio para los flexibles 50 y que se suspende bajo la pluma como anteriormente mediante cables 67 y 68. El extremo posterior del brazo 103 lleva un contrapeso 108. En este modo de realización, los flexibles 50 se extienden libremente en catenaria entre la viga giratoria 106 y el extremo anterior del brazo de sujeción 103.

Las figuras 8 A a 8 C ilustran un modo de realización del dispositivo de transferencia 11, que se distingue del dispositivo de la figura 7 esencialmente por el hecho de que los puntos de conexión de los flexibles 50 y de los cables de soporte 68 del brazo de sujeción están situados en los dos extremos de un brazo 110 que está montado giratorio bajo la pluma 8, por medio de la junta rotativa 31 o dos juntas giratorias superpuestas. Como se muestra en la figura 8 A, dicho brazo 110 está orientado paralelamente al eje de la pluma cuando el dispositivo de transferencia ocupa su posición de reposo bajo la pluma, extendiéndose entonces también el brazo 103 paralelamente a la misma.

Se observa que la suspensión de los brazos 103 mediante el cable 68, cerca de su zona media, y el contrapeso de los extremos, aseguran un estado de equilibrio estable y permiten además una reducción de los esfuerzos de maniobra durante la conexión a los manifolds del buque y de los esfuerzos en los mismos o los alargadores de manifold. Por supuesto, este efecto se produce asimismo más o menos acentuado en los demás modos de realización.

La descripción de la invención revela que ésta propone un sistema de transferencia que está perfectamente adaptado para funcionar en condiciones de entorno severas, a la vez que presenta una estructura sencilla. Gracias al uso de una pluma, puede ser del tipo con un único punto de amarre, a la vez que puede aplicarse a buques cuyos manifolds se extienden perpendiculares al eje longitudinal del buque y en su centro (metaneros estándar). Por supuesto, dichos manifolds no requieren estar dispuestos en la parte central del buque, como en el caso representado. Cabe subrayar que el sistema de transferencia de la invención puede realizarse en forma de una estación off-shore.

Por supuesto, se pueden aportar numerosas modificaciones a los modos de realización descritos y representados, sin salir del marco de la invención. De este modo, el soporte de la pluma podría implantarse en un soporte flotante, como una unidad flotante de almacenamiento o producción de gas natural licuado. En la descripción anterior se han descrito únicamente las vías de transferencia del GNL. Por supuesto, se puede prever asimismo un circuito de retorno de gas en forma de vapor. En este caso, se emplearán ventajosamente juntas giratorias fluidas multipaso del tipo coaxial en el eje de rotación de la pluma en la columna de amarre. Ocurre lo mismo para la junta 31 de conexión del dispositivo de transferencia deformable a la tubería rígida. Con relación a la junta 31, dado que no es necesaria la rotación a 360º, se podrían utilizar ventajosamente bien juntas giratorias de simple paso en un mismo eje, bien flexibles- Dichas juntas son conocidas en sí y no se requiere su descripción aquí.

En los modos de realización que se describen e ilustran, los dispositivos de transferencia deformables se conectan al dispositivo manifold por debajo. Por supuesto, se podrían prever dispositivos de transferencia que se conectan al manifold por arriba, es decir mediante descenso. En este caso, basta con procurar que los conectores del dispositivo de transferencia se abran, en su caso, hacia abajo y los conectores del dispositivo manifold hacia arriba, en su caso, verticalmente, extendiéndose el pasador y la trompeta de forma correspondiente, paralelamente a los ejes de los conectores.

A efectos de proporcionar algunas indicaciones con relación a las dimensiones del sistema de la invención, únicamente a título de ejemplo, la pluma podría tener una longitud incluida ventajosamente entre 200 y 220 metros, y su altura por encima del nivel del agua podría ser del orden de 50 metros.

Cabe subrayar que una característica esencial de la invención reside en el hecho de que durante las fases sensibles de conexión/desconexión del dispositivo de transferencia deformable un cable único ejecuta las funciones de soporte/izado del extremo móvil de dicho sistema deformable y de guiado, especialmente lateralmente. Dicho cable único está dispuesto según el eje de los movimientos principales del buque (cabeceo).

Claims (32)

1. Sistema de transferencia de un producto fluido, especialmente un gas natural licuado, que incluye un buque de transporte de gran longitud de dicho producto y una instalación de recepción o de suministro de dicho producto, del tipo que incluye un puesto de amarre (5) del buque, que incluye una estructura que reposa en el fondo marino e incluye una parte superior que emerge del agua, como una estructura fuera de costa especialmente en forma de una columna, una pluma (8) portadora de una tubería de transferencia (10) montada en la parte emergente de la estructura (5), giratoria alrededor de un eje vertical, un dispositivo de transferencia deformable (11) suspendido por un extremo a un extremo de la pluma y unido a la tubería (10) de la misma, mientras que el otro extremo incluye medios de conexión al dispositivo manifold (15) del buque, y medios de amarre del buque a la estructura emergente, pudiendo desplazarse el dispositivo de transferencia deformable (10) entre un estado de almacenamiento y un estado desplegado, entre una posición de almacenamiento y una posición de conexión al manifold del buque en el que se despliega, situándose el extremo de la pluma a proximidad del manifold en su posición de transferencia, caracterizado porque incluye un dispositivo de amarre del buque, que se extiende entre un extremo del mismo y un punto de amarre asociado a la estructura emergente (5) y que es libremente giratorio alrededor del eje de dicha estructura, de manera que el buque pueda orientarse en función del viento, la corriente y las olas, con su extremo mantenido próximo al punto de amarre, porque para permitir la transferencia del producto fluido entre el buque de gran longitud, como un metanero, cuyo manifold está dispuesto en el centro del buque, la pluma (8) es una pluma de gran longitud tal que su extremo pueda encontrarse a nivel del manifold de dicho buque cuando éste está amarrado a la estructura emergente, y porque el dispositivo de transferencia deformable (11) es desplazable entre la posición de almacenamiento y su posición de conexión al manifold del buque, mediante pivotamiento alrededor de un eje vertical previsto a nivel de su suspensión a la pluma, y porque en su posición de transferencia, la pluma queda libre de girar alrededor de su eje vertical, constituyendo la rotación del dispositivo de transferencia y la libre rotación de la pluma en su posición de transferencia medios para evitar esfuerzos de torsión en la pluma.

2. Sistema de transferencia, según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de transferencia deformable (11) se conecta a la tubería de transferencia (10) a nivel del extremo libre de la pluma (8) y porque la conexión del dispositivo de transferencia deformable (11) a la tubería de transferencia fija (10) forma los medios mediante los cuales el dispositivo de transferencia deformable (11) se suspende bajo la pluma (8).

3. Sistema de transferencia, según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la pluma (8) puede girar libremente alrededor del puesto de amarre para situarse en la dirección del viento y ser arrastrada por el buque por medio del dispositivo de transferencia deformable (11) cuando dicho dispositivo está conectado al dispositivo manifold (15) del buque para una transferencia de fluido.

4. Sistema de transferencia, según la reivindicación 3, caracterizado porque la pluma (8) y el dispositivo de transferencia deformable (11) están configurados de manera que la resultante de los esfuerzos que se ejercen en la pluma (8) pase por el eje neutro de la misma, de manera que la pluma de gran longitud esté solicitada sólo en flexión simple.

5. Sistema de transferencia, según la reivindicación 4, caracterizado porque el dispositivo de transferencia deformable (11) está realizado para producir un filtrado de los desplazamientos del buque de manera que los pequeños desplazamientos del buque alrededor de su posición media no generen un esfuerzo lateral suficiente para implicar la rotación de la pluma y que el dispositivo esté así en condiciones de absorber movimientos de alta frecuencia y evitar los picos de esfuerzo.

6. Sistema de transferencia, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el dispositivo de transferencia deformable (11) se almacena bajo la pluma (8) y se conecta a la tubería fija mediante un dispositivo de juntas giratorias (31) que permiten, al establecerse una conexión al dispositivo manifold (15) de un buque (2) la rotación mencionada hasta una posición, en su caso, sensiblemente perpendicular al eje longitudinal del buque.

7. Sistema de transferencia, según la reivindicación 6, caracterizado porque el dispositivo de transferencia deformable (11) incluye en su extremo libre un dispositivo (33) de conexión al dispositivo manifold (15) del buque.

8. Sistema de transferencia, según la reivindicación 7, caracterizado porque el dispositivo de conexión (33) y el dispositivo manifold (15) del buque incluyen medios de centrado durante la conexión del dispositivo de transferencia al dispositivo manifold.

9. Sistema de transferencia, según la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo de transferencia deformable (11) incluye por lo menos un par de brazos tubulares articulados entre sí, es decir un brazo interno (25) conectado a la tubería (10) y un brazo externo (26) que lleva en su extremo libre un conector (33).

10. Sistema de transferencia, según la reivindicación 9, caracterizado porque el conector (33) está dotado de una varilla de centrado (36) destinada a ser recibida en una trompeta de centrado (37) asociada al dispositivo manifold (15) del buque, realizándose la introducción de la varilla (36) en la trompeta (37) por medio de un cable que interconecta la punta de la varilla de centrado (36) y un cabestrante (38) que puede formar parte del dispositivo manifold y pase a través de la trompeta (35).

11. Sistema de transferencia, según una de las reivindicaciones 9 o 10, caracterizado porque el dispositivo de transferencia deformable (11) incluye una pluralidad de pares de brazos de transferencia (25, 26), que los extremos libres de los brazos internos (25) están unidos a una pieza común (30) conectada a la tubería fija (10) mediante dicha junta giratoria (31) y porque cada brazo exterior (26) lleva un conector (33).

12. Sistema de transferencia, según la reivindicación 11 a 11, caracterizado porque, en estado almacenado bajo la pluma, dicho brazo externo (26) está plegado sobre dicho brazo interno (25) y porque los medios de maniobra de los brazos incluyen medios (42, 43) de descenso de los brazos hasta su posición plegada y medios (45, 46) de despliegue de dichos brazos.

13. Sistema de transferencia, según la reivindicación 11, caracterizado porque los medios de descenso de los brazos incluyen un cable (42) fijado a los brazos a nivel de su articulación mutua (28) y cuyo otro extremo puede enrollarse en un cabestrante (43) montado bajo la pluma (8).

14. Sistema de transferencia, según una de las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado porque los medios de despliegue de los brazos articulados (25, 26) incluyen un cable (45) del que se fija un extremo a la parte anterior de un brazo externo (26) y cuyo otro extremo puede enrollarse en un cabestrante (46) previsto en el brazo interno (25) a proximidad de su extremo libre.

15. Sistema de transferencia, según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el dispositivo de transferencia deformable (11) incluye por lo menos un flexible criogénico (50) que se conecta por un extremo a la tubería de transferencia fija (10) y cuyo otro extremo lleva un dispositivo conector (33).

16. Sistema de transferencia, según la reivindicación 14, caracterizado porque en su posición de almacenamiento, el flexible criogénico (50) está suspendido por su extremo que lleva el conector (33) bajo la pluma y se extiende en catenaria.

17. Sistema de transferencia, según la reivindicación 16, caracterizado porque unos medios que forman brazos de sujeción están asociados al flexible criogénico (50) para mantener una distancia predeterminada entre el buque (2) y la pluma (8) durante una transferencia de fluido y arrastrar dicha pluma en rotación.

18. Sistema de transferencia, según la reivindicación 17, caracterizado porque los medios que forman brazos de sujeción se conectan al dispositivo manifold (15) del buque durante una transferencia de fluido.

19. Sistema de transferencia, según la reivindicación 18, caracterizado porque los medios que forman brazos de sujeción (60, 90, 98) llevan en sus extremos opuestos a los que pueden conectarse al dispositivo manifold (15) del buque unos medios (61, 94) contra los que el flexible (50) toma apoyo durante una transferencia de fluido.

20. Sistema de transferencia, según una de las reivindicaciones 16 a 19, caracterizado porque el dispositivo de transferencia deformable (11) incluye una pluralidad de flexibles criogénicos (50) reunidos por sus extremos conectados a la tubería fija (10), cada uno de los cuales lleva en su extremo libre un conector (33).

21. Sistema de transferencia, según la reivindicación 19, caracterizado porque los medios de brazos de sujeción (60) incluyen una traviesa (61) de la que se suspenden los conectores (33) de los flexibles, cada uno de los cuales incluye una varilla de centrado destinada a cooperar con una trompeta de recepción de la varilla al establecerse una conexión de los flexibles en el dispositivo manifold (15) del buque (2).

22. Sistema de transferencia, según una de las reivindicaciones 17 a 21, caracterizado porque los medios de brazos de sujeción (60, 90, 98, 103) se suspenden bajo la pluma (8) por medio de un cables de maniobra (80, 83) enrollables en cabestrantes (81, 84) montados bajo la pluma (8).

23. Sistema de transferencia, según una de las reivindicaciones 17 a 22, caracterizado porque los medios de brazos de sujeción (60, 90, 98, 103) incluyen en sus extremos opuestos a los que llevan los flexibles un contrapeso (86, 96, 101, 108).

24. Sistema de transferencia, según una de las reivindicaciones 15 a 24, caracterizado porque los medios de brazos de sujeción se suspenden bajo la pluma (8) mediante un órgano de suspensión (68) para formar un balancín que asegure el mantenimiento de una distancia adecuada entre el buque (2) y la pluma (8) durante una transferencia de fluido y reduciendo o anulando, si fuese necesario, los esfuerzos que se ejercen sobre los medios conectores durante el establecimiento de una conexión y durante la transferencia.

25. Sistema de transferencia, según la reivindicación 24, caracterizado porque el órgano de suspensión (68) es un órgano separado, como un cable o una biela.

26. Sistema de transferencia, según la reivindicación 24, caracterizado porque un órgano de suspensión está formado por un flexible (50).

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27. Sistema de transferencia, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pluma es una pluma de gran longitud incluida ventajosamente entre 200 y 220 metros y se extiende hasta una altura, en su caso, del orden de 50 metros por encima del nivel del mar.

28. Sistema de transferencia, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de transferencia deformable (11) está montado bajo la pluma, pivotante alrededor de un eje horizontal perpendicular al plano vertical que pasa por el eje longitudinal de la pluma que permite el despliegue del dispositivo entre su posición de almacenamiento y su posición de conexión al manifold, permitiendo el eje vertical de rotación la orientación del dispositivo de transferencia hacia el manifold.

29. Sistema de transferencia, según una de las reivindicaciones 1 a 28, caracterizado porque el dispositivo de transferencia deformable (11) está articulado con relación a la pluma (8), a nivel de un extremo de la misma.

30. Sistema de transferencia, según una de las reivindicaciones 1 a 29, caracterizado porque el dispositivo de amarre dispone de un calabrote (17) conectado por un extremo a una corona (19) libremente giratoria alrededor del eje de la columna (5) y, por el otro extremo, al extremo del buque.

31. Sistema de transferencia, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de transferencia deformable (11) incluye en su extremo libre un dispositivo (33) de conexión al dispositivo manifold (15) del buque, y porque el conector (33) está dotado de una varilla de centrado (36) destinada a ser recibida en una trompeta de centrado (37) asociada al dispositivo manifold (15) del buque, realizándose la introducción de la varilla (36) en la trompeta (37) por medio de un cable que interconecta la punta de la varilla de centrado (38) y un cabestrante (38) que puede formar parte del dispositivo manifold y pasa a través de la trompeta (35).

32. Sistema, según la reivindicación 31, caracterizado porque la parte de abertura del dispositivo manifold (15) del buque, a la que puede conectarse el conector del dispositivo de transferencia deformable (11), presenta un eje que está orientado oblicuamente hacia abajo y la varilla de centrado (36) y la trompeta (37) de recepción de la varilla están orientadas paralelamente a dicho eje de abertura para permitir una aproximación y una conexión del conector al manifold siguiendo un movimiento ascendente, arrastrado y guiado por el cable de interconexión fijado a la varilla de centrado, y pasando a través de la trompeta, para enrollarse en un cabestrante (38).