ES2643566T3 - Submarino con una instalación para la extracción de gas - Google Patents

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Description

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DESCRIPCION
Submarino con una instalacion para la extraccion de gas
La invencion se refiere a un submarino con una instalacion para la extraccion de gas fuera del submarino.
En particular, en el funcionamiento de instalaciones de propulsion independientes del aire exterior, se plantea con frecuencia el objetivo de extraer gas de submarinos sumergidos con poca firma. Para ello se sabe, por ejemplo a partir del documento EP 1 252 058 B1, como disolver el gas que debe extraerse en forma de dioxido de carbono en primer lugar con un absorbedor en agua del mar y, a continuacion, como extraer la solucion fuera del submarino. No obstante, a este respecto queda con frecuencia un cierto porcentaje de dioxido de carbono sin disolver en el agua de mar, de modo que al extraer la solucion aparece una cortina de burbujas. Esta cortina de burbujas hace que el submarino pueda localizarse mas facilmente, de manera desventajosa.
Por el documento FR 2 836 983 A1 se conoce tambien una instalacion para extraer gas de un submarino.
Por lo tanto, el objetivo de la invencion es proporcionar un submarino mejorado a este respecto con una instalacion para la extraccion de gas fuera del submarino. Un objetivo adicional de la invencion es configurar la instalacion en el submarino de manera energeticamente eficiente y sencilla.
Este objetivo se consigue de acuerdo con la invencion mediante un submarino con las caractensticas indicadas en la reivindicacion 1. Configuraciones ventajosas se indican en las reivindicaciones dependientes, en la descripcion que sigue y en el dibujo.
El submarino de acuerdo con la invencion presenta una instalacion para la extraccion de gas fuera del submarino. La instalacion comprende una bomba de varias fases, que transporta el gas junto con agua de mar y lo disuelve al menos parcialmente en el agua de mar. Ademas, en el submarino estan presentes medios para la extraccion de la solucion fuera del submarino. La bomba de varias fases de la instalacion de acuerdo con la invencion posibilita, por un lado, una solucion fiable del gas en agua de mar. Ademas, la bomba de varias fases emite en su lado a presion con el agua de mar, dado el caso, gas sin disolver en burbujas particularmente pequenas. Con ello, en el submarino de acuerdo con la invencion es posible extraer la solucion o el gas particularmente con poca firma. Adicionalmente, la bomba de varias fases constituye al mismo tiempo un medio transportador, el cual continua provocando el flujo de gas, asf como de agua de mar, hacia el lado de succion de la bomba de varias fases asf como el flujo de la solucion y, dado el caso, gas sin disolver desde el lado a presion de la bomba de varias fases. La bomba de varias fases impulsa por consiguiente al mismo tiempo el flujo de fluido de la instalacion. Dado que con la bomba de varias fases un unico componente de la instalacion implementa tanto el aporte de gas al agua de mar como el flujo de fluido, la instalacion puede disenarse, en el caso del submarino de acuerdo con la invencion, de manera energeticamente eficiente y al mismo tiempo muy sencilla.
Preferentemente, aguas arriba de la bomba de varias fases esta dispuesto un equipo de mezcla, que mezcla el gas con agua de mar. Este equipo de mezcla comprende un cuerpo poroso tal como se conoce, por ejemplo, por el documento EP 1 252 058, al que se remite en este contexto. Ventajosamente, el gas es conducido a traves del equipo de mezcla junto con el agua de mar. De acuerdo con la invencion, en el submarino, aguas abajo de la bomba de varias fases esta dispuesto un dispositivo de separacion de gases. El dispositivo de separacion de gases separa gas sin disolver en el agua de mar de la solucion, de modo que la influencia negativa sobre la firma del submarino al extraer la solucion pueda mantenerse reducida.
Convenientemente, el dispositivo de separacion de gases esta configurado para separar el gas de la solucion o del agua de mar por gravedad.
Preferentemente, el dispositivo de separacion de gases comprende medios para generar una corriente descendente vertical de la solucion con una velocidad de corriente vertical tal que sea igual a la velocidad de ascension de burbujas de un volumen predeterminado. Este perfeccionamiento de la invencion aprovecha la circunstancia de que la velocidad de ascension de las burbujas en un lfquido aumenta con el volumen de las burbujas. Si la corriente de solucion es conducida, como se ha descrito anteriormente, verticalmente hacia abajo, las burbujas con un volumen inferior al predeterminado se mueven entonces hacia abajo junto con la solucion. Las burbujas con un volumen superior al predeterminado suben en cambio verticalmente hacia arriba en la solucion. Los medios para la corriente descendente vertical de la solucion constituyen, por tanto, por asf decir un filtro, los cuales pueden dejar pasar solo burbujas con un volumen suficientemente reducido. De esta manera se evita que lleguen burbujas, cuyo volumen supere el volumen predeterminado, a la corriente de salida del dispositivo de separacion de gases. Por tanto, la solucion contiene en el momento de la extraccion fuera del submarino, en todo caso, burbujas con un volumen inferior al predeterminado. Dado que unicamente burbujas que superen un volumen mmimo influyen negativamente en la firma del submarino, la firma del submarino puede mantenerse pequena seleccionando el volumen predeterminado de manera adecuada. Convenientemente, los medios para la corriente descendente vertical de la solucion presentan un contenedor o canal que puede ser atravesado por componentes de corriente al menos verticales, cuya seccion transversal horizontal viene dada por la velocidad de corriente vertical requerida.
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De manera adecuada, en el submarino esta prevista una realimentacion de gas desde el dispositivo de separacion de gases hacia el lado de succion de la bomba de varias fases o, en la medida en que este previsto, hacia el equipo de mezcla. Dado que de acuerdo con la invencion el gas es realimentado desde el lado a presion de la bomba de varias fases, es imprescindible disponer elementos activos adicionales, por ejemplo un compresor, en/junto a la realimentacion.
Convenientemente, la realimentacion de gas esta regulada. Para ello, la realimentacion de gas presenta un conducto de realimentacion con una valvula regulable, por ejemplo una valvula de control o una valvula de retencion regulable, constituyendo la cantidad de gas acumulado en el dispositivo de separacion la magnitud regulada y el ajuste de la valvula la magnitud de ajuste. Por ejemplo, el conducto de realimentacion a traves de la valvula solo se abre cuando en el dispositivo de separacion de gases se ha acumulado o ha empezado a acumularse un volumen de gas suficientemente alto. Una realimentacion de gas y, asociada a ello, una carga de la bomba de varias fases solo se produce por tanto cuando no se disuelve suficiente gas y/o el gas sin disolver en el agua de mar forma burbujas con un volumen mayor que el volumen predeterminado.
En un perfeccionamiento preferido de la invencion, en el submarino esta presente un sistema de agua de refrigeracion con una bomba de agua de refrigeracion. A este respecto, la bomba de varias fases constituye la bomba de agua de refrigeracion. En este perfeccionamiento, la instalacion para la extraccion de gas fuera del submarino no supone un mayor consumo de energfa. Mas bien, la instalacion hace uso de recursos en cualquier caso presentes a bordo del submarino. Convenientemente, la bomba de varias fases y, dado el caso, el equipo de mezcla estan dispuestos a este respecto aguas abajo de los refrigeradores del sistema de agua de refrigeracion.
Preferentemente, en el submarino la instalacion presenta medios de aumento de la presion, que estan configurados para aumentar la presion del gas hasta la presion de inmersion. Por tanto se consigue un aporte de gas alto en la solucion del gas en el agua de mar.
De forma alternativa o adicional, en el submarino la instalacion presenta medios de reduccion de la presion, que estan configurados para reducir la presion del agua de mar que entra en el submarino hasta la presion del gas.
Por ejemplo estan previstas valvulas, por medio de las cuales puede recibirse en el submarino agua de mar desde el exterior, es decir agua de mar que se encuentra fuera del casco presurizado. Unas valvulas de minimizacion de presion descargan el agua de mar que entra hasta la presion de gas.
Preferentemente, en el submarino la instalacion esta unida con al menos una parte de emision de gases de escape de una instalacion de propulsion en particular independiente del aire exterior, por ejemplo un reformador de un sistema de celda de combustible con reformador. Asf, un reformador emite por ejemplo gases de escape con contenido en dioxido de carbono. Estos gases de escape pueden extraerse en el submarino de acuerdo con la invencion por medio de la instalacion para la extraccion de gas fuera del submarino con poca firma por parte del submarino, ya que el dioxido de carbono presenta una alta solubilidad en agua. En cuanto a la instalacion de propulsion, puede tratarse, por ejemplo, tambien de un motor diesel, en particular un motor diesel de ciclo cerrado, un sistema Stirling o un sistema de turbina de vapor en circuito (por ejemplo, MESMA).
Ventajosamente, el submarino presenta un equipo de regulacion, que esta configurado para detectar una magnitud que influya en la firma del submarino como magnitud regulada y para el ajuste normalmente de la potencia y/o el numero de revoluciones de la bomba de varias fases como magnitud(es) de ajuste. La firma del submarino puede ser, a este respecto, acustica y/u optica asf como estar condicionada tambien por calor o por el valor de pH del agua de mar expulsada. Preferentemente, la magnitud regulada es la magnitud o la cantidad de burbujas formadas en el agua de mar por gas sin disolver. Si por ejemplo el gas se suministra al agua de mar a una presion de inmersion muy alta, el agua de mar presenta entonces una alta solubilidad para el gas y/o las burbujas que aparecen como consecuencia del gas emitido son tan pequenas que no influyen en la firma del submarino en el momento de la extraccion. En este caso, la bomba de varias fases puede hacerse funcionar a una potencia netamente inferior. Magnitudes reguladas pueden ser, ademas, el caudal de agua que pasa por la bomba de varias fases o el flujo de salida de agua en el momento de la extraccion del gas junto con el agua de mar fuera del submarino, en particular a un numero de revoluciones dado de la bomba de varias fases. Asf, la cantidad o el porcentaje de gas en la mezcla agua de mar/gas en el momento de la extraccion fuera del submarino esta directamente relacionado con el caudal de agua o el flujo de salida de agua. Por ejemplo, por medio del equipo de regulacion se regula la bomba de varias fases a porcentajes de gas superiores de la mezcla agua de mar/gas transportada o extrafda del submarino hasta numeros de revoluciones superiores. Adicionalmente, parametros del sistema de agua de refrigeracion constituyen la magnitud regulada, en la medida en que la bomba de varias fases funcione al mismo tiempo como bomba de agua de refrigeracion. Ademas, puede recurrirse al valor de pH, a la temperatura (por ejemplo con respecto a la firma IR) o a caractensticas acusticas modificadas del agua de mar que sale, como magnitud regulada.
A continuacion se explicara mas detalladamente la invencion con ayuda de un ejemplo de realizacion representado en el dibujo. A este respecto, la figura 1 muestra, en representacion en bloques esquematica, el casco presurizado 5 de un submarino de acuerdo con la invencion con una instalacion 10 para la extraccion de gas fuera del submarino. En el ejemplo de realizacion mostrado, la instalacion 10 esta unida con una parte de emision de gas con contenido en dioxido de carbono de una instalacion de propulsion, en este caso un reformador 15 de un sistema de celda de
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combustible con reformador. En principio, en cuanto a la parte de emision de gas, puede tratarse tambien de una parte de un motor diesel, por ejemplo un motor diesel de ciclo cerrado, un sistema Stirling, un sistema de turbina de vapor en circuito (por ejemplo, MESMA) o de otro tipo de fuente de gas.
La instalacion 10 para la extraccion de gas fuera del submarino presenta una bomba de varias fases 20. La bomba de varias fases 20 transporta a traves de un conducto 25 en el lado de succion una mezcla de gas emitido desde el reformador 15 y agua de mar introducida en el casco presurizado 5. Para ello se introduce agua de mar a traves de un conducto 30 en el casco presurizado 5. El conducto 30 esta unido con el conducto 25, que conduce la mezcla hasta el lado de succion de la bomba de varias fases 20, a traves de un cuerpo poroso 35, tal como se describe, por ejemplo, en el documento EP 1 252 058. Asimismo, al cuerpo poroso 35 se le suministra el gas emitido desde el reformador 15 a traves de un conducto 40. Por medio del cuerpo poroso 35 se mezcla el gas del reformador 15 con el agua de mar y se hace llegar al conducto 25 en el lado de succion que conduce hacia la bomba de varias fases 20.
La bomba de varias fases 20 disuelve una parte del gas en agua de mar y emite la solucion junto con los gases de escape sin disolver en el agua de mar en el lado a presion a traves del conducto 45. El conducto 45 esta unido con unos medios de extraccion para la extraccion de la solucion fuera del submarino en forma de un conducto 50 que conduce hacia fuera del submarino a traves de un separador de gases 60. El separador de gases 60 separa gas sin disolver en el agua de mar de la solucion, de modo que la solucion extrafda a traves del conducto 50 que conduce hacia fuera del submarino 5 no influye negativamente en la firma del submarino.
El separador de gases 60 presenta para ello un contenedor, esencialmente cilmdrico en el ejemplo de realizacion mostrado, que constituye un trayecto de corriente vertical para la solucion. En principio, el trayecto de corriente vertical para la solucion tambien puede estar constituido por un contenedor de otro tipo conformado apropiadamente. En este trayecto de corriente vertical se hace fluir hacia abajo una corriente de la solucion con una velocidad de corriente vertical tal que se corresponda con la velocidad de ascension de burbujas del gas con un volumen predeterminado. Este volumen predeterminado se corresponde, a este respecto, con el tamano de burbuja por debajo del cual las burbujas que salen fuera del submarino influyen de manera insignificante en la firma del submarino. Burbujas con un volumen inferior al volumen predeterminado llegan a traves del separador de gases 60 al conducto 50 que conduce hacia fuera del casco presurizado 5 y del submarino. Burbujas con un volumen superior al volumen predeterminado ascienden en el contenedor del separador de gases 60 verticalmente hacia arriba y se acumulan en una entrada superior, dispuesta por encima, para el conducto 45 que sale de la bomba de varias fases 20 en el lado a presion.
El gas sin disolver, separado por gravedad de la solucion, llega a un conducto de realimentacion 65, que conduce el gas de vuelta al cuerpo poroso 35. De esta manera se mezcla de nuevo el gas realimentado a traves del cuerpo poroso 35 con agua de mar y se conduce a traves del conducto 25 hacia la bomba de varias fases 20.
El conducto de realimentacion 65 presenta opcionalmente una valvula de aireacion (no representada en el dibujo), la cual solo abre el conducto de realimentacion 65 cuando en el contenedor del separador de gases 60 se forma un volumen de gas suficientemente grande mediante gas separado. Una realimentacion de gas y una carga asociada a ello de la bomba de varias fases 20 solo se produce por tanto cuando no se disuelve suficiente gas y/o el gas sin disolver en el agua de mar forma burbujas con un volumen mayor que el volumen predeterminado.
Lista de referencias
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- casco presurizado
10
- instalacion
15
- reformador
20
- bomba de varias fases
25
- conducto
30
- conducto
35
- cuerpo poroso
40
- conducto
45
- conducto
50 - conducto
60 - separador de gases
65 - conducto de realimentacion

Claims (12)

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    15
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    REIVINDICACIONES
    1. Submarino con una instalacion (10) para la extraccion de gas fuera del submarino, con una bomba de varias fases (20) que transporta el gas junto con agua de mar y lo disuelve al menos parcialmente en agua de mar y con medios (50) para la extraccion de la solucion fuera del submarino, caracterizado porque aguas abajo de la bomba de varias fases (20) esta dispuesto un dispositivo de separacion de gases (60).
  2. 2. Submarino segun la reivindicacion 1, en el que aguas arriba de la bomba de varias fases (20) esta dispuesto un equipo de mezcla (35), que mezcla el gas con agua de mar.
  3. 3. Submarino segun la reivindicacion 2, en el que el equipo de mezcla (35) presenta un cuerpo poroso.
  4. 4. Submarino segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de separacion de gases (60) esta configurado para separar por gravedad el gas de la solucion o del agua de mar.
  5. 5. Submarino segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de separacion de gases (60) presenta medios para generar una corriente descendente vertical de la solucion con una velocidad de corriente vertical tal que sea igual a la velocidad de ascension de burbujas de un volumen predeterminado.
  6. 6. Submarino segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que esta presente una realimentacion de gas (65) desde el dispositivo de separacion de gases (60) hasta el lado de succion de la bomba de varias fases (20) o del equipo de mezcla (35).
  7. 7. Submarino segun la reivindicacion 6, en el que la realimentacion de gas (65) presenta un conducto de realimentacion con una valvula regulable, estando regulada la realimentacion de gas con el ajuste de la valvula como magnitud de ajuste y la cantidad de gas acumulado en el dispositivo de separacion de gases como magnitud regulada.
  8. 8. Submarino segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que esta presente un circuito de agua de refrigeracion con una bomba de agua de refrigeracion, constituyendo la bomba de varias fases (20) la bomba de agua de refrigeracion.
  9. 9. Submarino segun una de las reivindicaciones anteriores, en cuya instalacion (10) estan previstos medios de aumento de la presion, que estan configurados para aumentar la presion del gas hasta la presion de inmersion.
  10. 10. Submarino segun una de las reivindicaciones anteriores, en cuya instalacion (10) estan previstos medios de reduccion de la presion, que estan configurados para reducir la presion del agua de mar que entra en el submarino hasta la presion del gas.
  11. 11. Submarino segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que la instalacion (10) esta unida a al menos una parte de emision de gases de escape de una instalacion de propulsion, en particular un reformador (15) de un sistema de celula de combustible con reformador.
  12. 12. Submarino segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que esta previsto un equipo de regulacion que esta configurado para detectar una magnitud que influya en la firma del submarino como magnitud regulada y para el ajuste de la potencia y/o del numero de revoluciones de la bomba de varias fases (20) como magnitud(es) de ajuste.
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