ES2278684T3 - Dispositivo mediante cilindro de gas. - Google Patents

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Abstract

Dispositivo (1) de tanque de compresión para el transporte marítimo de productos petrolíferos, que comprende una parte (4) cilíndrica metálica relativamente alargada que se conecta de manera fija a través de conexiones (16, 16'') de sellado a frontones (6, 6'') de extremo, estando la parte (4) cilíndrica del tanque (1) de compresión y una parte de los frontones (6, 6'') de extremo trenzadas con un material (8) fibroso, estando orientado el material (8) fibroso principalmente en la dirección circunferencial del tanque (1) de compresión, caracterizado porque el tanque (1) de compresión posteriormente al trenzado del material (8) fibroso se ha deformado plásticamente hasta tal punto que el material (8) fibroso esencialmente transporta la tensión anular de la parte (4) cilíndrica cuando el tanque (1) de compresión está a su presión normal de trabajo.

Description

Dispositivo mediante cilindro de gas.
Esta invención se refiere a un cilindro de gas para el transporte marítimo de gas natural a temperatura ambiente y a relativamente alta presión. Este tipo de tanque se conoce por el documento US-A-5018638.
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Para el transporte de gas a través de zanjas marinas se conocen varias soluciones. El gas puede bombearse a una presión moderada a través de un tendido de conductos sobre el lecho marino hasta el emplazamiento receptor. Dichas soluciones requieren un equipo relativamente simple y barato en el lugar de embarque y en el lugar de recepción, pero los costes de inversión de este tipo de tendido de conductos pueden ser muy elevados. Para profundidades mayores de 300 m anteriormente ha sido muy difícil instalar conductos con un resultado satisfactorio. Otro inconveniente de los tendidos de conductos en el lecho marino es que son muy difíciles de mover una vez instalados.
Otras soluciones conocidas para el transporte de gas a través de zanjas marinas se basan en el uso de barcos o buques. Más conocido es el procedimiento denominado Gas Natural Licuado -GNL-. El procedimiento comprende el enfriamiento del gas a una forma líquida, después de lo cual el gas puede transportarse en buques cisterna a presión atmosférica.
El procedimiento requiere considerables inversiones tanto en el lugar de embarque como en el lugar de recepción. Como el gas debe enfriarse a una temperatura relativamente baja, hasta una quinta parte del gas se gasta para hacer funcionar los procesos de enfriamiento y calentamiento. Este tipo de gasto de energía simplemente para el proceso relacionado con el transporte es caro y medioambientalmente dudoso.
Se han propuesto otras diversas soluciones basadas en embarcaciones, en las que el gas se comprime y/o enfría para conseguir un gas de densidad práctica para el propósito. Soluciones de este tipo se han utilizado poco en la práctica, sin embargo, una solución en la que un gran número de tanques de compresión tubular se disponen en módulos situados en la bodega de un barco ha atraído considerablemente la atención. El procedimiento se llama Gas Natural Comprimido -GNC. Según dicho procedimiento el gas se comprime hasta una presión positiva de un par de cientos bares en el lugar de embarque, y entonces se rellena en los tanques de compresión ubicados en el barco. El enfriamiento se limita a una simple y barata retirada del calor de compresión del gas, para que la temperatura de transporte sea cercana a la temperatura ambiente. El mayor inconveniente del procedimiento GNC es que, si se fabrican según las técnicas conocidas, los cilindros de gas ocuparan una parte demasiado grande de la capacidad de carga de la nave.
La invención tiene como finalidad remediar los inconvenientes del procedimiento GNC para el transporte de gas natural.
El objeto se consigue según la invención a través de las características especificadas en la descripción siguiente y en las reivindicaciones posteriores.
En un cilindro cerrado que se somete a una presión interna, las fuerzas de tracción ocurren axialmente al contenedor y a lo largo de la circunferencia de la pared del cilindro.
Según los métodos de cálculo normal, a un tanque de compresión cilíndrico se le aplica que la componente de tensión del material circunferencial al cilindro es el doble de grande que la de dirección axial del cilindro. Es evidente que el grosor de la pared del cilindro puede reducirse hasta un grado considerable, si la fuerza efectiva a lo largo de la circunferencia del cilindro puede absorberse por un elemento estructural distinto de la pared del cilindro. Estando rodeada la pared del cilindro por un material resistente a la tracción, la pared del cilindro sólo absorberá las fuerzas axiales del contenedor y las fuerzas de compresión relativamente pequeñas creadas entre la presión del fluido en el mismo y el material resistente a la tracción que la rodea. Si las propiedades del material resistente a la tracción que la rodea también incluyen un peso específico bajo, es posible reducir el peso global del contenedor de compresión, de modo que la nave logra una capacidad de carga aceptable.
Un contenedor de compresión según la invención comprende un cilindro metálico, de ahora en adelante denominado conducto cilíndrico, dispuesto para absorber las fuerzas axiales del contenedor, y dos frontones de extremo dispuestos para absorber todas las fuerzas frontales producidas. La geometría cóncava de los frontones de extremo no difiere sustancialmente de las técnicas conocidas en sí mismas. El conducto cilíndrico, junto con los frontones de extremo, constituye el elemento hermético a la presión. Las fuerzas que actúan a lo largo de la circunferencia del conducto cilíndrico se absorben por un material fibroso construido alrededor del conducto cilíndrico. El material fibroso puede trenzarse alrededor en seco, pero en una realización preferida se instalará en una matriz de plástico termoendurecido o termoplástico, denominado material compuesto.
La transición entre un conducto cilíndrico, el frontón de extremo y la parte de extremo del material compuesto constituye un área de un modelo de tensión complicada. Una parte considerable de la investigación que forma los antecedentes de la invención se refiere a las condiciones de tensión en esta área y también a la configuración geométrica de estas transiciones.
Como la mayoría de los materiales fibrosos de refuerzo, tal como la fibra de vidrio, la fibra de carbono o la fibra de aramida, exhiben un módulo de elasticidad inferior al de, por ejemplo, el acero, un material fibroso cuando se estira tiene un mayor alargamiento que el acero. Por ejemplo, al comprimirse internamente, el conducto cilíndrico del contenedor de compresión que está trenzado con un refuerzo fibroso, podría someterse a fuerzas que darán como resultado que el límite de elasticidad del material del conducto cilíndrico se supere antes de que el refuerzo fibroso se deforme (se estire) suficientemente para que asuma la carga anular que se está produciendo.
Por lo tanto, es necesario modificar la situación de tensión con respecto a las tensiones anulares en la parte cilíndrica del tanque de compresión. Después de la fabricación del tanque de compresión de acero y de que se haya aplicado el refuerzo de fibroso, el tanque se somete a una presión interna de una magnitud suficiente para que se supere el límite de elasticidad del conducto cilíndrico del tanque de compresión. La circunferencia del conducto está de ese modo permanentemente extendida, habiendo tenido lugar de ese modo una tensión previa de la fibra trenzada. En un estado de no compresión el conducto cilíndrico está sujeto de manera anular a la compresión debido a una fuerza de compresión de la fibra que lo rodea que está estirada. A medida que aumenta la presión interna del tanque de compresión, la compresión del conducto se reduce debido a que la fibra que lo rodea se estira adicionalmente. A una presión de trabajo normal, la compresión de la pared del conducto se alivia, es decir, todas las fuerzas anulares son absorbidas por la fibra que lo rodea, mientras que el conducto absorbe la carga axial del tanque de compresión.
La configuración geométrica de la transición entre el conducto, el frontón de extremo y la parte de extremo de la fibra que lo rodea se explicará en la parte específica de la descripción refiriéndose a los dibujos que se adjuntan.
A continuación se describe un ejemplo no limitativo de una realización preferida que se visualiza en los dibujos que acompañan, en los que:
la figura 1 muestra de manera esquemática una sección transversal de un barco, en el que una pluralidad de tanques de compresión se disponen verticalmente; y
la figura 2 muestra en una sección un tanque de compresión muy acortado según la invención.
En los dibujos la referencia numérica 1 identifica un tanque de compresión que puede usarse para el transporte de gas en un barco 2, que comprende un conducto 4 cilíndrico metálico, dos frontones 6, 6' de extremo y un material 8 fibroso trenzado. El conducto 4 cilíndrico y el material 8 fibroso forman una parte 10 del conducto, mientras que el frontón 6 de extremo y la parte 12 de extremo del material fibroso forman una parte 14 frontal.
Después de que se haya trenzado el material 8 fibroso, el conducto 4 cilíndrico se trata a presión para conseguir un modelo de tensión favorable, como se explica en la parte general de la descripción.
En la figura 2 los frontones 6 y 6' de extremo se conectan al conducto 4 cilíndrico por medio de juntas 16 y 16' soldadas, respectivamente. Es favorable técnica/económicamente que el conducto 4 tenga una sección transversal uniforme en toda su longitud. La parte 12 de extremo del material 8 fibroso sobresale más allá de las juntas 16, 16' soldadas. La zona de transición, en términos de tensión, desde la parte 10 del conducto, en la que las tensiones anulares se absorben por el material 8 fibroso, hasta la parte 14 frontal, en la que las tensiones anulares se absorben por un frontón 6 metálico, por lo tanto se instala en los laterales frontales de las juntas 16, 16' soldadas. Por lo tanto, las partes 18, 18' cilíndricas de los frontones 6, 6' de extremo pueden ser normalmente algo más largas que las de los frontones 6 de extremo de una configuración conocida en sí misma. Otra característica particular de la invención es que en las partes 18, 18' cilíndricas de los frontones 6, 6', se proporcionan cambios de sección transversal relativamente grandes. Un cambio de sección transversal de este tipo refleja el cambio en el estado de tensión ejercida a través de la absorción de fuerza de la fibra trenzada en el material metálico en la misma. Inmediatamente adyacente a la parte 12 de extremo de la fibra 8 trenzada, en la sección a-a, véase la figura 2, la sección transversal metálica de la parte 18 cilíndrica del frontón 6 de extremo absorbe las fuerzas anulares y axiales del tanque de compresión. En la sección b-b, véase la figura 2, la sección transversal metálica absorbe la fuerza axial del tanque 1 de compresión, mientras que la fibra 8 trenzada absorbe la fuerza anular del tanque 1 de compresión.
El llenado y vaciado del tanque 1 de compresión tiene lugar a través de una disposición de conductos que no se muestra, que está conectada de manera sellada a una abertura 20 en el frontón 6.
Un tanque de compresión según la invención es muy adecuado particularmente para tanques alargados, ya que no se necesita la utilización de fibras que discurran longitudinalmente. La construcción relativamente ligera del tanque permite la utilización del método de transporte GNC energéticamente eficiente, que previamente, por razones prácticas, no ha obtenido particularmente una utilización amplia.

Claims (2)

1. Dispositivo (1) de tanque de compresión para el transporte marítimo de productos petrolíferos, que comprende una parte (4) cilíndrica metálica relativamente alargada que se conecta de manera fija a través de conexiones (16, 16') de sellado a frontones (6, 6') de extremo, estando la parte (4) cilíndrica del tanque (1) de compresión y una parte de los frontones (6, 6') de extremo trenzadas con un material (8) fibroso, estando orientado el material (8) fibroso principalmente en la dirección circunferencial del tanque (1) de compresión, caracterizado porque el tanque (1) de compresión posteriormente al trenzado del material (8) fibroso se ha deformado plásticamente hasta tal punto que el material (8) fibroso esencialmente transporta la tensión anular de la parte (4) cilíndrica cuando el tanque (1) de compresión está a su presión normal de trabajo.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el material (8) fibroso sobresale más allá de las conexiones (16, 16') de sellado en la dirección hacia los frontones (6, 6') de extremo del tanque (1) de compresión.
ES01273364T 2000-12-15 2001-12-12 Dispositivo mediante cilindro de gas. Expired - Lifetime ES2278684T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20006398A NO315248B1 (no) 2000-12-15 2000-12-15 Anordning ved gassflaske
NO20006398 2000-12-15

Publications (1)

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