ES2599704T3 - Barrera flotante - Google Patents

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ES2599704T3 ES12752784.4T ES12752784T ES2599704T3 ES 2599704 T3 ES2599704 T3 ES 2599704T3 ES 12752784 T ES12752784 T ES 12752784T ES 2599704 T3 ES2599704 T3 ES 2599704T3
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Steen Jensen
Thomas Aagaard CHRISTENSEN
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Abstract

Un sistema de barrera flotante incluyendo una barrera flotante y al menos dos barreras auxiliares penetrables a líquidos (2, 3, 4), donde las al menos dos barreras auxiliares penetrables a líquidos (2, 3, 4) están dispuestas en el frontal de la barrera flotante, y donde el efecto de penetración por el líquido se consigue por un grado dado de perforación, en el que la barrera flotante así como las al menos dos barreras auxiliares penetrables a líquidos se extienden sobre una longitud horizontal desde un extremo a otro extremo en una profundidad vertical desde un borde superior a un borde inferior, caracterizada por que al menos una de las al menos dos barreras auxiliares penetrables a líquidos (2, 3, 4) se realizan con un grado de perforación que es diferente en relación a al menos otra barrera auxiliar penetrable a líquido (3, 4).

Description

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DESCRIPCION
Barrera flotante Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un sistema de barrera flotante que incluye una barrera flotante y al menos dos barreras auxiliares permeables a Kquidos, donde las al menos dos barreras auxiliares permeables a lfquidos estan dispuestas en el frontal de una barrera flotante, y donde el efecto del lfquido penetrante se alcanza a traves de un grado de perforacion dado, en el que la barrera lfquida asf como las al menos dos barreras flotantes permeables a lfquidos se extienden sobre una longitud horizontal desde un primer extremo a un segundo extremo en una profundidad vertical desde un borde superior a un borde inferior.
Antecedentes de la invencion
Por tecnicas anteriores de barreras flotantes, la parte sumergida esta constituida tipicamente por una pared impenetrable aproximadamente vertical que bloqueara un flujo lfquido dado que puede intentar sobrepasarla. Como se impide tambien que el flujo lfquido pase sobre la parte sumergida debido a la parte sobre el agua, que esta constituida tfpicamente por cuerpos flotantes, se fuerza al flujo lfquido a pasar bajo la parte sumergida. Esto conlleva un incremento local en velocidad del flujo de agua que ha de pasar bajo la parte sumergida. Esto significa que una barrera flotante que se mueve a traves de un flujo lfquido a, por ejemplo, 0,5 m/s localmente puede tener flujos lfquidos alrededor de la parte sumergida, particularmente en una zona en el frontal de la barrera flotante (efecto ola de cabeza), con doble o triple velocidad. Esto ocurre en particular en una zona a contracorriente en relacion con la barrera flotante y en un area donde se puede localizar una posible contaminacion de petroleo. Al exceder aproximadamente 1 m/s de diferencia en la velocidad en la capa lfmite entre la capa de petroleo y el flujo de agua, empezara el arrastre de gotas de petroleo, las gotas se mueven bajo la parte sumergida de la barrera flotante que de ese modo proporcionan una filtracion. Con una diferencia incrementada en velocidad, este efecto se incrementara y se arrastraran grandes cantidades de petroleo hacia abajo debajo de la barrera flotante. Durante bastantes anos, este fenomeno se ha conocido como el elemento limitante en el uso de barreras flotantes lo que ha provocado que los buques remolcadores usados esten limitados en sus maniobras y tambien que la operacion de recogida de petroleo requiera mucho tiempo.
El uso de barreras flotantes suplementarias, parcialmente penetrables para contrarrestar las limitaciones anteriores a la eficiencia de las barreras flotantes se ha descrito y examinado en el periodo de 1990-1999 por varios grupos de investigacion. Por estos ensayos ha surgido que es posible incrementar la velocidad operacional en un factor de 2 - 3, pero al usar la presente invencion este factor se incrementa a mas de 4.
La patente de Estados Unidos n.° 3.771.662 divulga una solucion donde se aplican una pluralidad de barreras flotantes sucesivas donde la ultima barrera flotante es una barrera flotante tradicional y donde en el borde superior de dos barreras flotantes en el frontal se disponen una serie de aberturas uniformes. Agua y petroleo fluyen desde la superficie a traves de estas aberturas uniformes cuando la barrera flotante se remolca a traves del agua. Estas son barreras flotantes muy solidas que solo se pueden mover a baja velocidad para no formar un denominado efecto ola de cabeza donde se fuerza al agua y petroleo a acelerar por asf decirlo y a ser atrafdos en un flujo bajo las barreras flotantes.
Para evitar el inconveniente del efecto ola de cabeza y petroleo escapando de la barrera flotante, se dispone un fondo en la patente de Estados Unidos n.° 3.771.662 entre dos barreras flotantes tales que en principio se forma una cuenca entre las ultimas. Este fondo esta dispuesto en un angulo con la horizontal tal que la profundidad aumenta hacia la mas posterior de las dos barreras flotantes en cuestion. Toda el agua de este modo ha de fluir a traves de un numero relativamente pequeno de aberturas en la barrera flotante en su borde superior y fuera de la mencionada cuenca a traves de un numero de aberturas en el fondo de esta y cerca de la ultima de las barreras flotantes en cuestion. De este modo es el area de las mencionadas aberturas la que determina como de rapido se pueden mover las barreras flotantes y aun asf ser utilizables para una recogida efectiva.
La patente de Estados Unidos n.° 3.771.662 indica una solucion con gran resistencia cuando se arrastran a traves del agua y que solo tendra un efecto de recogida a muy baja velocidad, lo que obviamente significa que esta es una solucion menos eficiente que no cumple con las expectativas de las presentes demandas de una solucion rapida y eficiente que en este caso puede prevenir una catastrofe natural por una recogida rapida del petroleo vertido.
La patente de Estados Unidos n.° 3.771.662 divulga el preambulo de reivindicacion 1.
Objeto de la invencion
Es el proposito de la presente invencion indicar un sistema de barrera flotante donde los inconvenientes mencionados anteriormente se contrarrestan y donde es posible llevar a cabo la recogida de, por ejemplo, petroleo
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desde una superficie de agua a una velocidad que es preferentemente alrededor del 300 a 400 % mayor que hasta el momento.
Descripcion de la invencion
Como se ha mencionado en la introduccion, la invencion se refiere a una o mas barreras flotantes para utilizar junto con una barrera flotante para su uso al recoger petroleo sobre una superficie de agua. Las barreras flotantes son del tipo donde la parte sumergida es parcialmente penetrable por agua y petroleo, de este modo provee un efecto de impedimento pero no de bloqueo en un paso de flujo de agua. La funcion de las barreras flotantes se basa en el hecho de que mediante la disposicion aguas arriba con relacion a la barrera flotante y junto con esta ultima constituiran un sistema total que puede moverse a traves de un cuerpo de agua contaminado por petroleo con una velocidad sustancialmente mayor que una barrera flotante, sin filtracion de petroleo tras el sistema de barrera flotante. La invencion se refiere particularmente a condiciones de la geometna, separacion y calado de las barreras al lfquido penetrables por agua. La nueva caractenstica de un sistema de barrera flotante segun la invencion como se indica en la reivindicacion 1 es que al menos una de las al menos dos barreras auxiliares penetrables a lfquidos esta hecha con un grado de perforacion que es diferente de al menos otra barrera auxiliar penetrable a lfquido. De ese modo se alcanza un retardo gradual del agua en el que puede aplicarse un incremento apreciable de la velocidad durante el arrastre del sistema de barrera flotante al recoger petroleo vertido.
En una variante preferida de un sistema de barrera flotante segun la invencion, el sistema de barrera flotante se dispone con una barrera auxiliar penetrable a lfquido frontal/primera con un primer grado de perforacion, y al menos con otra barrera auxiliar penetrable a lfquido con un segundo grado de perforacion, en el que la barrera auxiliar penetrable a lfquido frontal cuenta con un mayor grado de perforacion que una barrera auxiliar penetrable a lfquido posterior. De ese modo se introduce un grado de penetrabilidad gradual entre dos o mas barreras flotantes (barreras auxiliares) dispuestas aguas arriba. Sin embargo, esto es de tal forma que la barrera flotante que se encuentra primero con el flujo lfquido tiene la mayor penetrabilidad y de ese modo la menor accion de bloqueo, la siguiente una penetrabilidad ligeramente menor y posiblemente una tercera con incluso menor penetrabilidad. Esto significa que un paso de flujo de lfquido se desacelera gradualmente, encontrandose de este modo la barrera flotante de bloqueo a una velocidad que no da ningun problema en relacion al arrastre de petroleo y de ese modo filtracion en el sistema. Al mismo tiempo, el efecto de retraso gradual significa que ninguna de las barreras auxiliares penetrables encontrara el flujo lfquido a una velocidad cntica en relacion al efecto “ola de cabeza”.
En una realizacion de la invencion, se adaptara un sistema de barrera flotante de tal manera que el grado de perforacion de una barrera auxiliar penetrable a lfquido sea sustancialmente uniforme en toda su longitud horizontal.
En otra realizacion de la invencion, un sistema de barrera flotante puede adaptarse tal que el grado de perforacion de una barrera auxiliar penetrable a lfquido vane a lo largo de su longitud horizontal. A traves de esta variante de la invencion se evita el efecto de una inclinacion inevitable relativa a la direccion de flujo. Esto es posible asf para adaptar el tamano de las perforaciones de la barrera auxiliar tal que el area proyectada frente a la direccion de movimiento sea mas o menos uniforme independientemente de la barrera auxiliar que tiene una forma de U, como aparece en las figuras posteriores.
En otra realizacion de esta realizacion, forma una parte la graduacion del calado de barreras flotantes penetrables dispuestas ascendentes. Un sistema de barrera flotante segun la invencion puede disponerse tal que las barreras flotantes penetrables a lfquidos individuales tengan diferente profundidad vertical y donde la barrera flotante penetrable a lfquido frontal/primera esta provista con la mayor profundidad. Sin embargo, puede tambien ser que la barrera flotante penetrable a lfquido frontal/primera tenga menor profundidad y que una barrera flotante penetrable a lfquido posterior este provista con la mayor profundidad. Esto tambien supondra una desaceleracion gradual deseable del flujo lfquido.
En otra realizacion preferida de esta invencion, al menos una barrera flotante penetrable a lfquido puede incluir uno o mas travesanos que se extienden desde el borde superior de al menos una barrera flotante penetrable a lfquido hacia su borde inferior. El travesano vertical o travesanos esta/estan dispuestos con la separacion adecuada con el objeto de asegurar la rectitud vertical de las barreras auxiliares en el flujo lfquido. Esto significa que la penetrabilidad de las barreras auxiliares se mantiene constante en direccion vertical sin necesitar graduacion de la perforacion.
Finalmente, la invencion incluye una caracterizacion de la separacion mutua de las barreras flotantes penetrables constituyentes y la distancia a la barrera flotante de bloqueo trasera. Una realizacion preferida de un sistema de barrera flotante segun la invencion puede adaptarse tal que la separacion entre las barreras auxiliares individuales esta hecha tal que la separacion (b) esta entre el 80 y 150 % de la separacion (c), y que la separacion (a) esta entre el 80 y 150 % de la separacion (b).
Descripcion de los dibujos
La invencion se explica en mayor detalle a continuacion con referencia a los dibujos, en los que:
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la fig. 1 muestra un sistema de barrera flotante completo con tres barreras auxiliares parcialmente penetrables dispuestas ascendentes.
la fig. 2 muestra un segmento del sistema de barrera flotante mostrando que las barreras auxiliares individuales pueden tener un grado variable de perforacion.
la fig. 3 muestra un segmento del sistema de barrera flotante mostrando que las barreras auxiliares individuales tienen horizontalmente grados variables de perforacion.
la fig. 4 muestra un segmento del sistema de barrera flotante mostrando que las barreras auxiliares individuales tienen calado variable.
la fig. 5 muestra un segmento del sistema de barrera flotante mostrando que las barreras auxiliares individuales tienen travesanos verticales integrados.
la fig. 6 muestra un segmento del sistema de barrera flotante mostrando que las barreras auxiliares individuales estan provistas con separaciones variables.
En la explicacion de las figuras, elementos identicos o correspondientes se proveeran con la misma designacion en diferentes figuras. Por consiguiente, no se dara explicacion de todos los detalles en conexion con cada una de las figuras/realizaciones.
Descripcion detallada de la invencion
En las figs. 1-5 se ve la barrera flotante 1 que en este sistema esta dispuesto en forma de U. Para esto se sujetan barreras auxiliares 2, 3, y 4 en direccion aguas arriba. La barrera flotante esta provista con cuerpos flotantes consecutivos 5 que pueden estar rellenos de aire o con un medio flotante permanente, por ejemplo, espuma de plastico. Estos tienen el proposito de asegurar una posicion estable para la barrera flotante en el mar, tambien por posible accion de olas. La parte sumergida 6 esta constituida por una pared impenetrable de, por ejemplo, goma reforzada o capa de plastico. Tfpicamente, la pared tiene un calado que corresponde a 0,5 a 1,5 veces el diametro de los cuerpos flotantes (el borde libre). A lo largo del borde inferior de la pared se sujeta a un lastre 7 que puede estar en la forma de una cadena de hierro, cabo de plomo o bloques de metal atornillados. El proposito del contrapeso es contribuir a la posicion estable de la barrera flotante en el mar y asegurar la posicion vertical de la parte sumergida. Las barreras auxiliares 2, 3 y 4 en las figs. 1-5 estan tambien provistas con medios flotantes 8 y lastre 9 que tienen las mismas funciones que en la barrera flotante.
En la fig. 2 se muestra que las barreras auxiliares 2, 3 y 4 tienen diferente grado de perforacion 10, 11 y 12 proveyendo una penetrabilidad variable para un flujo lfquido. El grado de perforacion de las barreras auxiliares sera tipicamente entre el 60 y 90 %. Esto significa que el area abierta constituye entre el 60 y 90 % del area total de la parte sumergida. En la realizacion mostrada en este documento, la barrera auxiliar 2 que esta dispuesta mas alejada aguas arriba tiene un grado preferido de perforacion del 75-85 %, la barrera auxiliar 3 un grado de perforacion del 70-80 % y la barrera auxiliar 4 un grado de perforacion del 65-75 %.
En la fig. 3 se muestra que las barreras auxiliares 2, 3 y 4 tienen horizontalmente un grado variable de perforacion 13 y 14, respectivamente. La realizacion preferida de la ultima supone que los costados de la barrera auxiliar tendran un angulo relativo al flujo lfquido encontrandose que la lmea central del sistema de barrera auxiliar tendra un grado de perforacion que se compensa por este hecho. Esto significa que el grado proyectado de perforacion llega a ser el mismo que en la parte central de la barrera auxiliar. La perforacion realizada puede estar hecha tanto como variaciones en escalones como una variacion progresiva.
En la fig. 4 se muestra que las barreras auxiliares tienen calados variables 15, 16 y 17, respectivamente. En la realizacion preferida del presente documento, la barrera auxiliar 15 se reduce entre el 60 y 90 % del calado de la barrera flotante. El calado auxiliar 16 esta reducido entre el 70 y 100 % y la barrera auxiliar 17 entre 80 y 100 %.
En la fig. 5 se ve que las barreras auxiliares individuales estan provistas con travesanos verticales 18. En la realizacion mostrada en este documento, estos se disponen con una separacion (d) correspondiente al 100 - 450 % de la altura total (e) de las barreras auxiliares.
En la fig. 6 se muestra que la separacion (a) y (b) de las barreras auxiliares individuales y la distancia a la barrera flotante (c) son variables. En la realizacion preferida en el presente documento, las barreras auxiliares individuales 2, 3 y 4 estan hechas tales que la separacion (b) esta entre el 80 y 150 % de la separacion (c), y la separacion (a) esta entre el 80 y 150 % de la separacion (b).

Claims (9)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema de barrera flotante incluyendo una barrera flotante y al menos dos barreras auxiliares penetrables a Kquidos (2, 3, 4), donde las al menos dos barreras auxiliares penetrables a lfquidos (2, 3, 4) estan dispuestas en el frontal de la barrera flotante, y donde el efecto de penetracion por el lfquido se consigue por un grado dado de perforacion, en el que la barrera flotante asf como las al menos dos barreras auxiliares penetrables a lfquidos se extienden sobre una longitud horizontal desde un extremo a otro extremo en una profundidad vertical desde un borde superior a un borde inferior, caracterizada por que al menos una de las al menos dos barreras auxiliares penetrables a lfquidos (2, 3, 4) se realizan con un grado de perforacion que es diferente en relacion a al menos otra barrera auxiliar penetrable a lfquido (3, 4).
  2. 2. Un sistema de barrera flotante segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la barrera auxiliar penetrable a lfquido frontal/primera (2) tiene un primer grado de perforacion (10), y al menos otra barrera auxiliar penetrable a lfquido (3) tiene un segundo grado de perforacion (11), en el que la barrera auxiliar penetrable a lfquido frontal (2) esta provista con un grado de perforacion (10) mayor que una barrera auxiliar penetrable a lfquido posterior (3, 4).
  3. 3. Un sistema de barrera flotante segun las reivindicaciones 1 y/o 2, caracterizado por que el grado de perforacion de una barrera auxiliar penetrable a lfquido (2, 3, 4) es sustancialmente uniforme en toda su longitud horizontal.
  4. 4. Un sistema de barrera flotante segun las reivindicaciones 1 y/o 2, caracterizado por que el grado de perforacion de una barrera auxiliar penetrable a lfquido (2, 3, 4) vana sobre la longitud horizontal.
  5. 5. Un sistema de barrera flotante segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que las barreras auxiliares penetrables a lfquidos individuales (2, 3, 4) tienen profundidades verticales diferentes (15, 16, 17).
  6. 6. Un sistema de barrera flotante segun la reivindicacion 5, caracterizado por que la barrera auxiliar penetrable a lfquido frontal/primera (2) esta provista con una mayor profundidad que una barrera auxiliar penetrable a lfquido posterior (3, 4).
  7. 7. Un sistema de barrera flotante segun la reivindicacion 5, caracterizado por que la barrera auxiliar penetrable a lfquido frontal/primera (2) esta provista con una menor profundidad que una barrera auxiliar penetrable a lfquido posterior (3, 4).
  8. 8. Un sistema de barrera flotante segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que al menos una barrera auxiliar penetrable a lfquido (2, 3, 4) incluye uno o mas travesanos verticales (18) extendiendose desde el borde superior de la al menos una barrera auxiliar penetrable a lfquido hacia su borde inferior.
  9. 9. Un sistema de barrera flotante segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que comprende tres barreras auxiliares penetrables a lfquidos (2, 3, 4), en el que una separacion (a) entre la barrera auxiliar penetrable a lfquido frontal/primera (2) y la segunda barrera auxiliar penetrable a lfquido (3) esta entre el 80 y 150 % de una separacion (b) entre la segunda barrera auxiliar penetrable a lfquido (3) y la tercera barrera auxiliar penetrable a lfquido (4), donde la separacion (b) esta entre el 80 y 150 % de una separacion (c) entre la tercera barrera auxiliar penetrable a lfquido (4) y la barrera flotante.
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