ES2359177T3 - Pilar de succión adaptado a profundidades reducidas. - Google Patents

Abstract

Pilar de succión (10) destinado a hundirse en un fondo marino (50), estando dicho fondo marino cubierto de agua (54), teniendo el agua un a cierta presión hidrostática en el fondo, en la proximidad de dicho fondo marino (5 0), comprendiendo dicho pilar de succión (10) una pared cilí ndrica (12) y un pistón móvil (14) e n el i nterior de dicha pared cilíndrica (12), presentando dicha pared cilíndrica un extremo de succión abierto (24), adaptado para hundirse en dicho fondo marino (5 0), delimitando dicho pistó n (14) de forma estanca dos cámaras o puestas, siendo susceptible una de dichas cámaras (20) que se extiende entre dicho extremo de succión (24) y dicho pistón (14), de llenarse de agua cuando dicho extremo de succión (24) está dispuesto contra el fondo marino (50), comprendiendo además dicho pilar de succión (10) unos medios de bombeo (56) para extraer el agua contenida en una de dichas cámaras (20) y provocar el hundimiento de dicho extremo de succión (24) en dicho fondo marino; caracterizado porque comprende unos me dios de bloqueo ( 28, 30, 32 , 38, 40, 42, 44) de dicho pistón (14) co n relación a dicha pared cilíndrica (12), mientras que dicha pared cilíndrica presenta un extremo de entrada de agua (26) opuesto a dicho extremo de succión (24) con relación a dicho pistón (14) para permitir la entrada de agua a la presión hidrostática a la otra cámara (22); y porque dicho pistón (14) se bloquea y pone en movimiento alternativamente desde dicho extremo de succión (24) hacia dicho extremo de entrada de agua (26) a medida que dicho extremo de succión (24) se va hundiendo, de tal modo que dicho pistón (14) está sometido a la presión hidrostática y provoca el hundimiento de dicho extremo de succión (24) en dicho fondo marino (50).

Description

La presente invención se refiere a un pilar de succión destinado a sumergirse en un fondo marino, en particular en un fondo marino de profundidad reducida.

Los pilares de succión permiten anclar instalaciones o estructuras en el fondo marino a fin de mantenerlas en una posición fija. Dichos pilares de succión, bien conocidos, comprenden una pared cilíndrica y en el interior un tabique que divide la pared en dos cámaras estancas, una con relación a la otra. La pared cilíndrica presenta un extremo de succión abierto adaptado para aplicarse contra el fondo marino, de modo que llega a cerrar una de dichas cámaras. Dicha cámara se llena a continuación de agua y se adaptan unos medios de bombeo para extraer el agua de dicha cámara, para crear en la misma una depresión y provocar su hundimiento en el fondo marino. De este modo, poco a poco con el bombeado, la pared cilíndrica se hunde en el fondo marino y el pilar de succión se ancla en el mismo.

El documento DE 10324161, que está considerado como el estado de la técnica más próximo, describe un pilar de succión para una e xtensión de ag ua de una profu ndidad limitada. Se podrá hac er referencia en particular al documento US n.º 6.488.446 que describe unos pilares de succión del tipo mencionado anteriormente, en los que dicho tabique que divide la pared cilíndrica en dos cámaras es móvil a fin de aumentar el volumen de la otra cámara que es totalm ente esta nca y q ue permite en p articular aumentar la flotabilidad del pil ar de s ucción. D ichas características técnicas están destinadas a facilitar el transporte de dichos pilares de succión.

Por otra parte, el hundimiento de la p ared cilíndr ica en el fon do mari no es ta nto má s fácil c uanto mayor es l a profundidad de dicho fondo marino. En efecto, la presión hidrostática que aumenta con la profundidad contribuye a ejercer esfuerzos sobre el pilar de succión que favorecen su hundimiento. No obstante, a profundidades reducidas, por ejemplo, inferiores a 50 metros, los esfuerzos que se ejercen en el extremo superior del pilar de succión que, por ejemplo, pres enta una l ongitud de 1 5 metros, son relati vamente d ébiles ya q ue est án vinc ulados a la presió n hidrostática que existe a 35 metros de profundidad.

De este mod o, un probl ema que se p lantea y que la p resente invención trata d e re solver, es el d e facilitar l a penetración de los pilares de succión en los fondos marinos de poca profundidad.

A fin de resolver dicho problema, la presente invención da a conocer un pilar de succión destinado a hundirse en un fondo marino, estando dicho fondo marino cubierto de agua, presentando el agua una cierta presión hidrostática en el fondo, en la proximidad de dicho fondo, comprendiendo dicho pilar de succión una pared cilíndrica y un pistón móvil e n el i nterior d e dic ha pared c ilíndrica, prese ntando dich a p ared cilíndric a un extremo de s ucción a bierto adaptado para hundirse en dicho fondo marino, delimitando dicho pistón de manera estanca dos cámaras opuestas siendo susc eptible una de dichas c ámaras que s e e xtiende entre dicho e xtremo de succión y dic ho pistó n, d e llenarse de agua cuando dicho extremo de succión se dispone contra el fondo marino, comprendiendo además dicho pilar de succión unos medios de b ombeo para extraer el agua contenida en una de dichas cámaras y provocar el hundimiento de dicho extremo de succión abierto en dicho fondo marino; según la presente invención, dicho pilar de succión compr ende unos me dios d e blo queo de d icho p istón con rel ación a dic ha par ed cilín drica, mientras q ue dicha pared cilíndrica presenta un extremo de entrada de agua opuesto a dicho extremo de succión con relación a dicho pistón para permitir l a llegada de agu a a presi ón hidrostática a la otra cá mara; y dicho pistón está alternativamente blo queado y puesto en movimiento d esde d icho e xtremo d e succ ión h asta d icho e xtremo de entrada de agua a medida que se produce el hundimiento de dicho extremo de succión abierto, de tal modo que el pistón se somete a la presión hidrostática del fondo y provoca el hundimiento de dicho extremo de succión en dicho fondo.

De este modo, una característica de la presente invención se refiere a la puesta a la presión hidrostática de la otra cámara, opuesta a la cámara de succión y asimismo en la forma de colaboración del pistón y de la pared cilíndrica, que se bloquean alternativamente uno co n rel ación al otro a me dida que se produce el h undimiento de la p ared cilíndrica en el fondo marino. De este modo, el pistón se arrastra inicialmente hacia el extremo de succión abierto y queda b loqueado a u na ci erta dista ncia de este último, d e maner a q ue dispo ne una cámara d e su cción l lena d e agua. De este modo, la pared cilíndrica se dispone verticalmente sobre el fondo marino y el pistón dispuesto en la proximidad d el fond o s e som ete a co ntinuación a la presión hidrostática de l fon do ma rino, ya q ue el e xtremo d e entrada d e ag ua h a perm itido el l lenado d e la p ared cilí ndrica. De est e mod o, el p istón qu e está bloqueado c on relación a la pared cilíndrica le transmite los esfuerzos que experimenta gracias a la presión hidrostática, y que se ejercen verticalmente hacia el fondo marino. Por consiguiente, los efectos combinados de la aspiración del agua de la cámara de succión y los esfuerzos mencionados anteriormente sobre la pared cilíndrica, permiten un hundimiento más rápido del pilar de succión. Es evidente que con el hundimiento de la pared cilíndrica en el fondo marinoy la aspiración del agua de la cámara de succión, los sedimentos de dicho fondo marino ascenderán por el interior de la cámara de succión y lle garán a disponerse contra el pis tón. De este modo, e l p istón bl oqueado inicialmente se desbloquea a continuación y, tras el lo, se arrastra hacia el extremo de entra da de a gua a una ci erta dista ncia, dejando penetrar el agua en el interior de la cámara de succión, para bloquearse a continuación de nuevo en la proximidad del fondo marino. A con tinuación, se extrae de nuevo el agua de la cámara de succión para llevar la pared cilíndrica todavía más hacia el fondo marino, estando el pistón sometido siempre a la presión hidrostática del fondo marino y transmitiendo los esfuerzos que experimenta a la pared cilíndrica. A continuación, se puede ascender el pistón secuencialmente hasta el hundimiento total de la pared cilíndrica.

Ventajosamente, dicho extremo de entrada de agua presenta una abertura que corresponde aproximadamente a la sección recta de dicha pared cilí ndrica, d e tal m odo q ue la otra c ámara q ue c orona la c ámara d e succión est á inicialmente llena de agua y, por consiguiente, el pistón está sometido a la presión hidrostática.

Además, dic hos medi os de bloq ueo c omprenden, pr eferentemente, una con exión formad a por ej emplo por un a cadena unida a dicho pistón y unos medios de retenciónde dicha conexión en un sentido orientado desde dicho extremo de en trada de ag ua hasta dich o extremo de succión. De este modo, dicha conexión que se extiende por encima de dicho pistón hacia el extremo de entrada de agua es susceptible de acoplarse a los medios de retención que son solidarios de la pared cilíndrica, de tal modo quelos esfuerzos que se ejercen sobre el pistón se puedan transmitir a dicha pared cilíndrica mediante la conexión y los medios de retención.

Además, dicho e xtremo d e entra da de agua pres enta una ví a de p aso para dicha conexión, p ara permitir la prolongación de dicha conexión al exterior de dicha pared cilíndrica. De este m odo, el arrastre del pistón hacia el extremo de en trada de ag ua es susceptible de realizarse arrastrando por traslación dicha conexión en un sentido opuesto al fondo marino, por ejemplo, por medio de un cabrestante instalado en un buque en la superficie.

Preferentemente, dichos medios de retención de dicha conexión están montados sobre dicha pared cilíndrica en el nivel de dicho extremo de entrada de agua, de tal modo que el pistón se puede llevar desde el extremo de succión hasta el extremo de entrada de agua en toda la longitud de la pared cilíndrica. De este modo, la totalidad de la pared cilíndrica se puede hundir en el fondo marino con la ayuda del pistón sobre el que se ejerce la pres ión hidrostática del fondo marino.

Además, dichos medios de retención de dicha conexión comprenden unos medios de enclavamiento que se pueden gobernar, p ermitiendo a lternativamente d esenclavar y e nclavar de n uevo dic ha co nexión, a m edida qu e se h ace ascender el pistón hacia el extremo de entrada de agua.

Ventajosamente, dichos me dios de bom beo están ada ptados par a e xtraer el ag ua de l interior d e un a de dic has cámaras a través de dicho pistón para expulsarla en el interior de dicha otra cámara y crear una depresión en una de dichas cámaras. Para realizarlo, dichos medios están instalados, por ejemplo, en el pistón. Además, cuando se hace ascender el pistón hacia el extremo de entrada de agua, los medios de bombeo se desactivan y dejan entrar el agua en la cámara de succión.

Además, dicho pistón est á dotado ventajosamente de una junta circular para garantizar la esta nqueidad entre las dos cámaras opuestas.

Otros aspect os partic ulares y v entajas de la pres ente i nvención se p ondrán de ma nifiesto co n l a lectur a de la descripción que se realizará a continuación de una forma de realización particular de la presente invención, facilitada a título indicativo pero no limitativo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

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la Figura 1 es una vista esquemática en perspectiva, de un pilar de succión según la presente invención;

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la Figura 2 es una vista esquemática en sección vertical del pilar de succión representado en la Figura 1, en una primera fase de instalación;

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la Figura 3 es una vista esquemática en sección vertical del pilar de succión representado en la Figura 1, al final de la primera fase de instalación representada en la Figura 2;

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la Figura 4 es una vista esquemática en sección vertical del pilar de succión representada en la Figura 1, en una segunda fase de instalación; y

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la F igura 5 es una vista es quemática e n s ección ve rtical del pilar d e s ucción repr esentado en la F igura 1 terminando dicha segunda fase de instalación.

La Figura 1 representa un pilar de succión 10 según la presente invención destinado a hundirse en un fondo marino. El pilar de succión 10 comprende una pared cilíndrica 12 que se extiende en s entido longitudinal según un eje de simetría A y en el que está montado un pistón 14, móvil en el sentido de la traslación según dicho eje de simetría A. La pared ci líndrica 12 pres enta, p or e jemplo, una lo ngitud compr endida e ntre 1 8 y 25 metros y un di ámetro comprendido entre 7 y 12 metros. El pistón 14 delimita de un modo estanco, gracias a una junta de estanqueidad 16 que lo rodea y que se aplica contra una superficie interna 18 de la par ed cilíndrica 12, dos cámaras estancas entre sí, una cám ara de s ucción 20 i nferior y u na cám ara opuesta su perior 22. L a ju nta de esta nqueidad 1 6 es, por ejemplo, una junta expansible, cuya expansión se puede gobernar mediante un fluido a presión, por ejemplo, aceite a presión.

Por otra parte, la pare d cilín drica 1 2 pres enta un e xtremo inferi or de s ucción 24 q ue está abi erto, y u n e xtremo superior de entrada de agua 26 igualmente abierto. El e xtremo superior de entrada de agua 26 presenta en este caso dos elementos estructurales cruzados 28, 30, que se extienden respectivamente según un diámetro de la pared cilíndrica 12 y quepermiten, llegado el caso, suspender la pared cilíndrica 12. En todo caso, es posible que sea necesaria la instalación de más de dos elementos estructurales para soportar con precisión la pared cilíndrica 12. Además, el pistón 14 está retenido mediante una conexión 32 realizada por una cadena que se extiende desde una argolla de enganche 34 del pistón 14, sustancialmente según el eje de simetría A, para salir al e xterior de la pared cilíndrica 1 2 a través de una vía de p aso 36 d ispuesta e n la i ntersección d e los elementos estruct urales 28, 3 0. Además, un os medios d e re tención constit uidos por cuat ro biel as de s uspensión 38, 40, 42 y 4 4 montad os un o frente a otro dos a dos y que pivotan sobre los dos elementos estructurales 28, 30, y que están adaptados para llegar a rodear a la cadena 32 en un punto situado en el eje de simetría A permiten bloquearla en el sentido de la traslación hacia el extremo inferior de succión 24. De este modo, el pistón 14 se mantiene suspendido en el interior de la p ared ci líndrica 1 2. Además, cuan do la cade na 3 2 se arrastra al exteri or de l a pared ci líndrica 12 en u na dirección opuesta al extremo inferior de succión 24 y por encima del extremo superior de entrada de agua, las cuatro bielas de suspensión 38, 40, 42 y 44 se adaptan para liberar dicha cadena 32 a fin de permitir el ascenso del pistón 14 hacia el extremo superior de la entrada de agua 26. Ventajosamente, las bielas de suspensión 38, 40, 42 y 44 son susceptibles de gobernarse por medios propios no representados, o mediante un robot submarino.

Por otra parte, el pistón 14 presenta un orificio 46 que pone en comunicación la cámara de succión 20 inferior con la cámara superior 22 opuesta, formando este orificio 46 un conducto que está coronado por unos medios de bombeo no representados en esta Figura 1.

A continu ación, se descri birá la forma d e instalac ión del pi lar de s ucción 1 0 desc rito anteri ormente haci endo referencia a las figuras 2 a 5.

En la Figura 2, además del pilar de succión 10 que se observa en la misma, se ha representado esquemáticamente un fondo marino 50 y, en la parte opuesta, una superficie 52 correspondiente a una cierta altura deagua 54 en la que está sumergido el pilar de succión 10. De este modo, el pilar de succión 10 está apoyado verticalmente sobre el fondo mar ino 50 med iante su e xtremo infe rior de succ ión 24 que s e en cuentra d irectamente en c ontacto con l os sedimentos del fondo marino 50. Por otra parte, el pistón 14 se lleva a continuación a una primera altura h1 que lo separa del fondo marino 50 mediante la cadena 32 que está bloqueada mediante los medios de retención 38, 40, 42 y 44, de los q ue únicamente las bi elas d e susp ensión 3 8 y 40 ap arecen en la fig ura. Dic ha primera altura h 1 corresponde a una altur a de agua H bajo la sup erficie 5 2, a cu ya altu ra de ag ua H la presi ón h idrostática es suficientemente imp ortante. Además, e l e xtremo sup erior de l a e ntrada de agua 2 6 p ermite q ue el agua ll ene l a cámara superior opuesta 22, de tal modo que el pistón queda sometido a la presión hidrostática que prevalece cerca del fo ndo mari no 5 0 y qu e c orresponde a dicha altur a d e agua H. Evi dentemente, e sta presión h idrostática es decreciente, p artiendo d el fond o marin o 50 hac ia l a super ficie 52. De este mod o, la presió n hi drostática q ue prevalece cerca del fondo marino 50 induce por sí misma unos esfuerzos E sobre el pistón 14 que se ejercen en un sentido, orientados desde la superficie 52 hacia el fondo marino 50, y se transmiten a la pared cilíndrica 12 mediante la cadena 32, de los medios de retención 38, 40, 42 y 44 y de los elementos estructurales 28, 30. Según otro modo no representado de puesta en práctica de la presente invención, se forman unos medios de bloqueo del pistón 14 mediante unos cerroj os mo ntados de forma móvil en el pi stón y q ue encajan e n u nos orifici os pr acticados en l a superficie interna 18 de la pared cilíndrica 12. De este modo, dichos cerrojos móviles se adaptan para bloquear el pistón 14 en el sentido de la traslación, con respecto a la pared cilíndrica 12.

Además, el orificio que constituye el conducto 46 está equipado en este caso con unos medios de bombeo 56 que permiten aspirar el a gua contenida en la cámara de succión inferior 20 para devolverla a la c ámara superior 22 y crear una depresión en la cámara de succión 20 para provocar el hundimiento del extremo inferior de succión 24 en el fondo marino 50. Este hundimiento se acelera considerablemente gracias a los esfuerzos E que se ejercen sobre el pistón 14 y, en consecuencia, sobre la pared cilíndrica 12 según el eje de simetría A y hacia el fondo marino 50.

Cuando la p ared ci líndrica 12 h a q uedado hu ndida en el fo ndo mari no 50 hasta una altur a q ue corres ponde aproximadamente a la altura inici al h 1, los sedime ntos ll enan apr oximadamente la c ámara de s ucción inf erior 2 0 hasta llegar al extremo en contacto con la pared inferior del pistón 14. Se comprende entonces que los esfuerzos E ejercidos so bre el pistó n 14 por la desv iación d e la presión h idrostática del fon do marino 50 se reducirán h asta quedar anulados cuando la cámara de succión inferior 20 quede totalmente llena de sedimentos. De este modo, y tal como se representa en la Figura 4, se desbloquean los medios de retención 38, 40, 42 y 44. A continuación, tras haber desactivado la junta de estanqueidad expansible 16, se extrae la cadena 32 hacia la superficie 52 para hacer ascender el pi stón 14 del interior de la par ed cilíndrica hasta una altura h2 que corresponde sustancialmente a la altura del agua H mencionada anteriormente; la pared cilíndrica 12 queda en una posición fija, ya que está atrapada, por lo menos parcialmente, en el fondo marino 50. Durante el recorrido ascendente del pistón 14, se libera el orificio 46 que forma el conducto, de tal modo que deja entrar el agua en la cámara de succión 20. A continuación, cuando la altura del pistón 14es sustancialmente igual a dos veces h1, seenclavan de nuevo los medios de retención 38, 40, 42 y 44 para bloquear la cadena 32 en el sentido de la traslación, tal como se representa en la figura 5. El pistón 14 está de nuevo bloqueado en el sentido de la traslación hacia el fondo marino 50 con respecto al cuerpo cilíndrico

12. La aspiración del agua contenida en la cámara de succión inferior 20 mediante los medios de bombeo 56 podrá volver a iniciarse para producir los mismos efectos mencionados anteriormente y para hundir todavía más el extremo inferior de s ucción 2 4 e n el fondo m arino. En este ca so, todavía, al estar el p istón 14 someti do a esfuerz os relacionados con la presión hidrostática que prevalece cerca del fondo marino 50, unos esfuerzos que se absorben principalmente mediante la cadena 32 y se transmiten a la pared cilíndrica 12, con mayor motivo, se facilitará todavía más el hundimiento.

De este modo, cuando la cámara de succión inferior 20 esté de nuevo llena de sedimentos y cuando el extremo inferior de succión 24 se haya hundido todavía más en el fondo marino 50, el pistón 14 podrá volver de nuevo hacia arriba para una nueva aspiración. Podrá procederse de este modo hasta el hundimiento total de la pared cilíndrica 12 en el fondo marino 50. El pistón 14 se situará entonces cerca del extremo superior de entrada 26.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

La lista de referencias citadas por el solicitante se presenta únicamente para comodidad del lector. No forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha tenido un gran cuidado en la recopilación de las referencias, no pueden excluirse errores u omisiones y la EPO declina toda responsabilidad en este sentido.

Documentos de patente citados en la descripción  DE 10324161 [0003]  US 6488446 B [0003]

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES

   1. Pilar de succión (10) destinado a hundirse en un fondo marino (50), estando dicho fondo marino cubierto de agua (54), tenie ndo el ag ua un a ci erta presi ón hi drostática e n el fond o, en la proximid ad d e dich o fond o marino (5 0), comprendiendo dicho pilar de succión (10) una pared cilíndrica (12) y un pistón móvil (14) en el interior de dicha pared cilíndrica (12), presentando dicha pared cilíndrica un extremo de succión abierto (24), adaptado para hundirse en d icho fo ndo marin o (5 0), delimita ndo dicho pistó n (14) d e forma estanca dos cámaras o puestas, sien do susceptible una de dichas cámaras (20) que se extiende entre dicho extremo de succión (24) y dicho pistón (14), de llenarse de agua cuando dicho extremo de succión (24) está dispuesto contra el fondo marino (50), comprendiendo además dicho pilar de succión (10) unos medios de bombeo (56) para extraer el agua contenida en una de dichas cámaras (20) y provocar el hundimiento de dicho extremo de succión (24) en dicho fondo marino; caracterizado porque compr ende unos me dios d e blo queo ( 28, 30, 32 , 38, 40, 42, 44) de dich o pi stón (14) co n relación a dicha pared cilíndrica (12), mientras que dicha pared cilíndrica presenta un extremo de entrada de agua

   (26) opuesto a dicho extremo de succión (24) con relación a dicho pistón (14) para permitir la entrada de agua a la presión hidrostática a la otra cámara (22); y porque dicho pistón (14) se bloquea y pone en movimiento alternativamente desde dicho extremo de succión (24) hacia dicho extremo de entrada de agua (26) a medida que dicho extremo de succión (24) se va hundiendo, de tal modo que dicho pistón (14) está sometido a la presión hidrostática y provoca el hundimiento de dicho extremo de succión (24) en dicho fondo marino (50).

2. 2.

   Pilar de succión según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho extremo de entrada de agua (26) presenta una abertura que corresponde aproximadamente a la sección recta de dicha pared cilíndrica (12).

3. 3.

   Pilar de succión según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque dichos medios de bloqueo comprenden una c onexión ( 32) unida a di cho pistón (1 4) y unos me dios de re tención (38 , 40 , 42 , 4 4) de di cha conexión (32), para retener dicha conexión en un sentido orientado desde dicho extremo de entrada de agua (26) hacia dicho extremo de succión (24).

4. 4.

   Pilar de succión según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho extremo de entrada de agua (26) presenta una vía de paso (36) para dicha conexión (32), para permitir la prolongación de dicha conexión al exterior de dicha pared cilíndrica (12).

5. 5.

   Pilar de succión según cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque dichos medios de retención (38, 40, 42, 44) de dicha conexión (32), están instalados en dicha pared cilíndrica (12) en el nivel de dicho extremo de entrada de agua (26).

6. 6.

   Pilar de succión según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque dichos medios de retención (38, 40, 42, 44) de dicha conexión (32) comprenden unos medios de enclavamiento que se pueden gobernar.

7. 7.

   Pilar de succión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dichos medios de bombeo

   (56) están adaptados para extraer agua de una de dichas cámaras (20) a través de dicho pistón (14), para verterla en la otra dicha cámara (22) y crear una depresión en una de dichas cámaras (20).
8. 8. Pilar de su cción se gún c ualquiera de l as reivin dicaciones 1 a 7, caracteriz ado p orque dich o pi stón (14) est á equipado con una junta circular (16) para garantizar la estanqueidad entre dichas dos cámaras opuestas (20, 22).