ES2737076T3 - Method and system to transfer fluids between ships and facilities on land - Google Patents
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Abstract
Método para transferir un fluido entre un buque y una instalación en tierra, en concreto en un puerto industrial, incluyendo el método los pasos de - proporcionar al menos una manguera (11) de transferencia de fluidos, - enrollar la manguera (11) de transferencia de fluidos en un carrete (10) de manguera instalado en tierra, - accionar el carrete (10) para desenrollar la manguera (11), - desplazar un extremo (12) libre de la manguera (11) respecto a la cubierta del buque, y - conectar el extremo (12) libre de la manguera a un equipo de acoplamiento en la cubierta del buque, caracterizado porque se monitoriza una fuerza de tracción que actúa sobre la manguera (11) o un par de torsión resultante que actúa sobre el carrete (10) de manguera, respectivamente, mediante medios para determinar dicha fuerza de tracción o dicho par de torsión resultante, respectivamente, medios que están asociados con el carrete (10) de manguera.Method for transferring a fluid between a ship and a ground installation, in particular in an industrial port, including the method of - providing at least one fluid transfer hose (11), - winding the transfer hose (11) of fluids in a hose reel (10) installed on the ground, - operate the reel (10) to unwind the hose (11), - move a free end (12) of the hose (11) with respect to the ship's deck, and - connect the free end (12) of the hose to a coupling device on the ship's deck, characterized in that a tensile force acting on the hose (11) or a resulting torque acting on the reel is monitored (10) of hose, respectively, by means for determining said tensile force or said resulting torque, respectively, means that are associated with hose reel (10).
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Método y sistema para transferir fluidos entre buques e instalaciones en tierraMethod and system to transfer fluids between ships and facilities on land
Campo técnicoTechnical field
La presente invención se refiere en general a la transferencia de fluidos en puertos industriales y, en concreto, a métodos y sistemas para transferir fluidos desde los barcos a tierra y viceversa.The present invention relates generally to the transfer of fluids in industrial ports and, in particular, to methods and systems for transferring fluids from ships to land and vice versa.
Técnica anteriorPrior art
En la actualidad se utilizan diferentes tipos de sistemas de transferencia de fluidos. Un tipo de sistema de transferencia de fluidos utiliza mangueras flexibles. Existen diferentes tipos de mangueras para cargar y descargar diferentes tipos de fluidos, por ejemplo, diésel, agua, productos químicos, aguas residuales, fango o carga en general.Currently, different types of fluid transfer systems are used. One type of fluid transfer system uses flexible hoses. There are different types of hoses for loading and unloading different types of fluids, for example, diesel, water, chemicals, sewage, sludge or cargo in general.
Tales sistemas de mangueras son ventajosos ya que las mangueras se pueden conectar a cualquier punto de conexión en el buque, pueden cruzarse, y su longitud puede adaptarse a las necesidades de cada caso particular. El uso de mangueras también permite la carga simultánea de diferentes productos.Such hose systems are advantageous since the hoses can be connected to any connection point on the ship, can be crossed, and their length can be adapted to the needs of each particular case. The use of hoses also allows the simultaneous loading of different products.
El documento WO 2013/096262 A1 divulga un sistema y un método para cargar y descargar fluidos criogénicos entre un extremo libre de una tubería de transferencia y un barco. El sistema incluye mangueras internas y externas así como un brazo de carga en el extremo de la manguera externa para la conexión al colector del buque. Se utiliza una grúa en tierra para elevar el extremo móvil del brazo de carga y desplazarlo hacia la cubierta del buque.WO 2013/096262 A1 discloses a system and method for loading and unloading cryogenic fluids between a free end of a transfer pipe and a ship. The system includes internal and external hoses as well as a loading arm at the end of the external hose for connection to the ship's manifold. A ground crane is used to lift the movable end of the load arm and move it towards the ship's deck.
Cuando no se utiliza, el brazo de carga y la manguera interna y externa se guardan dentro de un compartimento para protegerlos del agua del mar, el viento y la luz solar. En el interior del compartimento, las mangueras cuelgan libremente de un soporte convexo.When not in use, the loading arm and the internal and external hose are stored inside a compartment to protect them from sea water, wind and sunlight. Inside the compartment, the hoses hang freely from a convex support.
El documento DE-A1-3026836 se refiere a un sistema para transferir fluidos desde y a un buque tal como un buque de crudo.Document DE-A1-3026836 refers to a system for transferring fluids from and to a vessel such as a crude oil vessel.
El documento US 6.886.611 B2 divulga un sistema para transferir un producto fluido entre un buque y una instalación fija, concretamente en tierra, por medio de mangueras flexibles. El extremo libre de una manguera flexible está unido al colector del buque por medio de un módulo de conexión. El otro extremo de la manguera flexible está permanentemente fijo en un extremo a un puente que descansa sobre una plataforma principal. Los módulos de conexión y los extremos móviles de las mangueras se manejan mediante una grúa y cabrestantes. El documento US-A1-2005/051237 se refiere a la transferencia de fluidos entre un buque de transporte y un buque de almacenamiento.Document US 6,886,611 B2 discloses a system for transferring a fluid product between a ship and a fixed installation, specifically on land, by means of flexible hoses. The free end of a flexible hose is attached to the ship's manifold by means of a connection module. The other end of the flexible hose is permanently fixed at one end to a bridge that rests on a main platform. The connection modules and the mobile ends of the hoses are handled by a crane and winches. Document US-A1-2005 / 051237 refers to the transfer of fluids between a transport vessel and a storage vessel.
El documento WO-A1-01/87703 divulga la transferencia de un producto de hidrocarburo desde un buque de transporte a y desde un lugar de producción que se ejemplifica como un buque de producción.WO-A1-01 / 87703 discloses the transfer of a hydrocarbon product from a transport vessel to and from a production site that is exemplified as a production vessel.
También según el documento GB-A-2 049 610, se instala un carrete de manguera para cargar crudo o descargar crudo desde una cisterna en una instalación en mar abierto tal como una plataforma petrolífera.Also according to GB-A-2 049 610, a hose reel is installed to load crude oil or unload oil from a cistern in an open sea installation such as an oil rig.
En cambio, el documento WO-A1-20117040855 se refiere a un dispositivo de cabrestante en una estación de vaciado de letrinas. El dispositivo de cabrestante incluye una manguera para drenar una letrina desde un tanque en un barco o una autocaravana.Instead, WO-A1-20117040855 refers to a winch device in a latrine emptying station. The winch device includes a hose to drain a latrine from a tank on a boat or motorhome.
Problema técnicoTechnical problem
En algunos puertos industriales el uso de este tipo de sistemas de mangueras es difícil o incluso imposible.In some industrial ports the use of this type of hose systems is difficult or even impossible.
Las grandes grúas hidráulicas, que normalmente se necesitan para manipular las mangueras, ocupan mucho espacio del cual no siempre se dispone fácilmente.Large hydraulic cranes, which are normally needed to handle hoses, take up a lot of space that is not always readily available.
Otra dificultad adicional surge cuando las plataformas de carga se encuentran a bastante altura sobre el nivel del mar. En tales casos, las mangueras tienen que ser más largas que en otros puertos para llegar a los buques.Another additional difficulty arises when the loading platforms are quite high above sea level. In such cases, the hoses have to be longer than in other ports to reach the ships.
Otro problema importante asociado al uso de este tipo de mangueras es que pueden sufrir daños: abrasión en el suelo, impactos, golpes, aplastamiento por vehículos, irradiación solar, etc.Another important problem associated with the use of this type of hoses is that they can suffer damage: abrasion on the ground, impacts, blows, crushing by vehicles, solar irradiation, etc.
Divulgación de la invención Disclosure of the invention
Teniendo en cuenta los problemas comentados con anterioridad, el objetivo subyacente de la presente invención es proporcionar un método mejorado para transferir un fluido entre un buque y una instalación en tierra.Taking into account the problems discussed above, the underlying objective of the present invention is to provide an improved method for transferring a fluid between a ship and a ground installation.
De acuerdo con la presente invención, ese objetivo se logra mediante un método para transferir un fluido entre un barco y una instalación en tierra, en concreto, en un puerto industrial, según la reivindicación 1.In accordance with the present invention, this objective is achieved by a method for transferring a fluid between a ship and a ground installation, in particular, in an industrial port, according to claim 1.
La presente invención también proporciona un sistema de carrete de manguera para utilizar en este método.The present invention also provides a hose reel system for use in this method.
La solución de la presente invención reside básicamente en el uso de carretes que están instalados en tierra y que se utilizan para enrollar las mangueras de transferencia de fluidos cuando no se utilizan. Para utilizar las mangueras, los carretes son accionados para desenrollar las mangueras de modo que los extremos libres de la manguera se pueden conectar al respectivo equipo en la cubierta del buque.The solution of the present invention basically resides in the use of reels that are installed on the ground and that are used to wind the fluid transfer hoses when they are not used. To use the hoses, the reels are actuated to unwind the hoses so that the free ends of the hose can be connected to the respective equipment on the ship's deck.
Las estaciones de carga de manguera que incluyen carretes de manguera se han utilizado en plataformas petrolíferas y a bordo de buques FPSO (FPSo = Unidades flotantes de producción, almacenamiento y descarga). En las plataformas petrolíferas se han utilizado para distribuir suministros (agua, combustible, productos químicos...) a la plataforma. En los FPSO, las mangueras son más grandes y se han utilizado para transferir el crudo de un buque a otro. No obstante, tales estaciones de carga de manguera o sistemas de carrete de manguera no se han utilizado nunca en un puerto industrial. El sistema y el método de la presente invención se han desarrollado teniendo en cuenta las condiciones particulares en el puerto, incluyendo las mareas así como los tipos de buques que se cargan y sus dimensiones. (Ha de señalarse que, en la presente divulgación, los términos "sistema de carrete de manguera” y "estación de carga de manguera" se utilizan como sinónimos.).Hose loading stations that include hose reels have been used on oil rigs and on board FPSO vessels (FPSo = Floating production, storage and unloading units). On oil platforms they have been used to distribute supplies (water, fuel, chemicals ...) to the platform. In FPSO, the hoses are larger and have been used to transfer oil from one vessel to another. However, such hose charging stations or hose reel systems have never been used in an industrial port. The system and method of the present invention have been developed taking into account the particular conditions in the port, including the tides as well as the types of ships being loaded and their dimensions. (It should be noted that, in the present disclosure, the terms "hose reel system" and "hose charging station" are used as synonyms.).
El método y el sistema de transferencia de fluidos del carrete de manguera de la presente invención proporcionan varias ventajas respecto a las soluciones de mangueras de transferencia que se utilizan en la actualidad en los puertos industriales, incluyendo las siguientes:The method and fluid transfer system of the hose reel of the present invention provide several advantages over the transfer hose solutions that are currently used in industrial ports, including the following:
En primer lugar, cuando se enrollan en los carretes, las mangueras se almacenan y protegen de forma segura. De este modo su vida útil aumenta.First, when they are wound on the reels, the hoses are stored and protected safely. In this way its useful life increases.
En segundo lugar, a diferencia de los sistemas convencionales, no es necesaria una grúa grande y difícil de manejar en tierra para manejar las mangueras, es suficiente con la grúa del buque.Secondly, unlike conventional systems, it is not necessary to have a large crane that is difficult to handle on land to handle the hoses, it is enough with the ship's crane.
En tercer lugar, la longitud de las mangueras en uso se puede ajustar con facilidad enrollando y desenrollando estas en los carretes, lo que permite alcanzar con facilidad diferentes puntos de conexión en las cubiertas de buques individuales y compensar las diferentes alturas a las que puedan encontrarse las cubiertas del buque.Thirdly, the length of the hoses in use can be easily adjusted by winding and unrolling these on the reels, which allows to easily reach different connection points on the decks of individual ships and compensate for the different heights that can be found the ship's decks.
La solución de la presente invención prescinde de las grúas en tierra para desplazar los extremos libres de las mangueras hacia las cubiertas de los buques. Una manera posible de lograr esto es añadiendo a los carretes un medio para mover el extremo de la manguera hacia la cubierta del buque. Por ejemplo, se podría utilizar un brazo articulado que, por ejemplo, se pudiera montar adyacente al carrete de manguera. A modo de alternativa, el extremo libre de la manguera se puede manejar mediante una grúa instalada a bordo del buque. Tales instrumentos de ubicación no son necesarios en una plataforma petrolífera, en la que el extremo libre de la manguera básicamente se lanza desde el carrete de manguera situado en la plataforma al mar donde está ubicado el buque.The solution of the present invention dispenses cranes on land to move the free ends of the hoses to the ship's decks. One possible way to achieve this is by adding to the reels a means to move the end of the hose towards the deck of the vessel. For example, an articulated arm could be used which, for example, could be mounted adjacent to the hose reel. Alternatively, the free end of the hose can be operated by a crane installed on board the ship. Such location instruments are not necessary on an oil rig, in which the free end of the hose is basically launched from the hose reel located on the platform to the sea where the vessel is located.
Para enrollar y desenrollar las mangueras en los carretes se puede utilizar, por ejemplo, un sistema hidráulico. Con independencia de cómo se activen los carretes, la operación se puede controlar por medio de control remoto (por ejemplo, control remoto por WiFi). El control remoto posibilita que un operario pueda accionar los carretes no sólo cuando se encuentra en tierra, sino también cuando está en la cubierta del buque. Poder accionar de forma remota los carretes para enrollar y desenrollar la manguera es particularmente ventajoso en un puerto, ya que permite operar los carretes en tierra mientras el operario se encuentra en la cubierta del buque. Cuando los carretes de manguera se utilizan en una plataforma petrolífera, el operario está de todos modos en la plataforma por lo que no hay necesidad de controlar de forma remota los carretes.For example, a hydraulic system can be used to wind and unwind the hoses on the reels. Regardless of how the reels are activated, the operation can be controlled by remote control (for example, remote control by WiFi). The remote control allows an operator to operate the reels not only when on the ground, but also when on the deck of the ship. Being able to remotely operate the reels to wind and unwind the hose is particularly advantageous in a port, since it allows the reels to be operated on land while the operator is on the ship's deck. When the hose reels are used on an oil rig, the operator is anyway on the platform so there is no need to remotely control the reels.
El método de la presente invención puede comprender además los pasos deThe method of the present invention may further comprise the steps of
- aplicar un freno al carrete para evitar que este gire,- apply a brake to the reel to prevent it from rotating,
- monitorizar una fuerza de tracción que actúa sobre la manguera o un par de torsión resultante que actúa sobre el carrete de manguera, respectivamente, en un estado en el que se aplica el freno del carrete,- monitor a tensile force acting on the hose or a resulting torque acting on the hose reel, respectively, in a state in which the reel brake is applied,
- desbloquear el freno del carrete para proporcionar una longitud adicional a la manguera desenrollándola más para reducir la fuerza de tracción, y - unlock the reel brake to provide additional length to the hose by unrolling it further to reduce traction force, and
- volver a aplicar el freno del carrete.- reapply the reel brake.
La fuerza de tracción sobre la manguera se puede determinar mediante sensores de presión hidráulica que detectan una presión hidráulica relacionada con el par de torsión que actúa sobre el carrete, o midiendo de manera mecánica el par de torsión que actúa sobre el carrete.The tensile force on the hose can be determined by hydraulic pressure sensors that detect a hydraulic pressure related to the torque that acts on the reel, or by mechanically measuring the torque that acts on the reel.
Dicho de otra manera, se utiliza un sistema de seguridad que detecta una fuerza de tracción excesiva que actúa sobre la manguera y proporciona longitud adicional de la manguera desenrollándola. Tales fuerzas de tracción pueden derivarse de condiciones específicas de un puerto, en particular cuando el barco se hunde al nivel del mar debido a la marea baja, o porque la profundidad de flotación del buque aumenta cuando este está cargado. Los carretes de manguera convencionales, por ejemplo en plataformas petrolíferas, utilizan la zona más débil de la manguera como punto predeterminado de rotura, por lo que la manguera simplemente se rompe cuando la fuerza de tracción es demasiado elevada.In other words, a safety system is used that detects excessive tensile force acting on the hose and provides additional length of the hose by unrolling it. Such tensile forces can be derived from specific conditions of a port, particularly when the ship sinks to sea level due to low tide, or because the vessel's buoyancy depth increases when it is loaded. Conventional hose reels, for example on oil rigs, use the weakest area of the hose as a predetermined point of breakage, so the hose simply breaks when the tensile force is too high.
Además, puede proporcionarse un codificador con el fin de establecer una posición de despliegue máxima y mínima de la manguera. Se puede entonces accionar el sistema de seguridad para desenrollar más la manguera con el fin de reducir la fuerza de tracción que actúa sobre esta siempre que aún no se haya alcanzado la posición de despliegue máxima.In addition, an encoder may be provided in order to establish a maximum and minimum hose deployment position. The safety system can then be operated to further unwind the hose in order to reduce the tensile force acting on it, provided that the maximum deployment position has not yet been reached.
Según la presente invención, un sistema de carrete de manguera para su uso en el método de transferencia de fluidos descrito antes incluyeAccording to the present invention, a hose reel system for use in the fluid transfer method described above includes
- al menos una manguera de transferencia de fluido, y- at least one fluid transfer hose, and
- al menos un carrete de manguera instalado en tierra para enrollar y desenrollar la manguera.- at least one hose reel installed on the ground to wind and unwind the hose.
y el sistema comprende además medios asociados con al menos uno de los carretes de manguera para determinar una fuerza de tracción que actúa sobre la manguera o un par de torsión que actúa sobre la manguera.and the system further comprises means associated with at least one of the hose reels for determining a tensile force acting on the hose or a torque acting on the hose.
Como se ha explicado con antelación, la presente invención prescinde del uso de grúas en tierra para manipular el extremo libre de la manguera respecto a la cubierta del buque. En su lugar, el sistema puede comprender además medios para desplazar el extremo libre de la manguera. Por ejemplo, los medios para desplazar el extremo libre de la manguera pueden estar formados por un brazo de soporte que tenga un extremo móvil soportado por un bastidor del sistema y el otro extremo configurado para soportar el extremo libre de la manguera.As explained in advance, the present invention dispenses with the use of cranes on land to manipulate the free end of the hose with respect to the ship's deck. Instead, the system may further comprise means for displacing the free end of the hose. For example, the means for displacing the free end of the hose may be formed by a support arm having a movable end supported by a system frame and the other end configured to support the free end of the hose.
El brazo de soporte puede estar formado por solo una junta, pero preferiblemente está formado por al menos dos juntas conectadas de manera abisagrada entre sí. Por ejemplo, una primera junta tiene un primer extremo acoplado de manera pivotante a una base de soporte y un segundo extremo acoplado de manera pivotante a un primer extremo de una segunda junta, teniendo la segunda junta su segundo extremo acoplado de manera desprendible al extremo libre de la manguera.The support arm may be formed by only one joint, but preferably it is formed by at least two joints hingedly connected to each other. For example, a first joint has a first end pivotally coupled to a support base and a second end pivotally coupled to a first end of a second joint, the second joint having its second end detachably coupled to the free end of the hose.
Existen otras configuraciones posibles para el brazo de soporte. Por ejemplo, una de las juntas o incluso todo el brazo de soporte podría estar formada por una estructura telescópica para permitir un movimiento traslacional lineal. En el sistema de carrete de manguera de la invención, los medios que están asociados con al menos uno de los carretes de manguera para determinar el par de torsión que actúa sobre el carrete pueden configurarse para determinar el par de torsión que actúa sobre el carrete de manguera de una manera mecánica. El medio de determinación del par de torsión incluye un brazo de torsión que está montado en una caja de engranajes del carrete de manguera en o cerca de un extremo y sujeto a un bastidor motriz del carrete de manguera en o cerca del otro extremo mediante un perno de carga, de modo que midiendo la fuerza aplicada en el perno de carga, puede determinarse el par de torsión que actúa sobre el tambor, teniendo en cuenta el radio del brazo de torsión. El medio de determinación del par de torsión puede utilizarse en conexión con un sistema de seguridad que proporcione una longitud adicional de manguera, en el caso de que actúe una excesiva fuerza de tracción sobre la manguera, desenrollándola.There are other possible configurations for the support arm. For example, one of the joints or even the entire support arm could be formed by a telescopic structure to allow a linear translational movement. In the hose reel system of the invention, the means that are associated with at least one of the hose reels to determine the torque that acts on the reel can be configured to determine the torque that acts on the reel of hose in a mechanical way. The torque determining means includes a torsion arm that is mounted in a gearbox of the hose reel at or near one end and attached to a drive frame of the hose reel at or near the other end by means of a bolt of load, so that by measuring the force applied to the load bolt, the torque that acts on the drum can be determined, taking into account the radius of the torsion arm. The torque determination means can be used in connection with a safety system that provides an additional length of hose, in the event that excessive tensile force acts on the hose, unwinding it.
El sistema de la presente invención puede incluir un canal de guía de manguera que está diseñado para proporcionar un radio para el despliegue y la recuperación de la manguera, eliminando daños sufridos por bordes afilados. El canal está específicamente diseñado para ubicar el extremo de la manguera en una posición tal que el operario del muelle podría enganchar el extremo de la manguera con la grúa del buque. Los carretes convencionales de, por ejemplo, plataformas petrolíferas, han sido diseñados para desplegar la manguera verticalmente hasta el buque. Sin este canal, la operación de enganche dentro de la estructura de acero no sería posible o el operario del muelle tendría que trabajar en condiciones de riesgo extremo de caída para alcanzar el extremo de la manguera. El sistema puede ser un sistema modular de modo que pueden añadirse o quitarse carretes individuales según sea necesario. The system of the present invention may include a hose guide channel that is designed to provide a radius for the deployment and recovery of the hose, eliminating damage suffered by sharp edges. The channel is specifically designed to place the end of the hose in a position such that the dock operator could hook the end of the hose with the ship's crane. Conventional reels of, for example, oil rigs, have been designed to deploy the hose vertically to the ship. Without this channel, the hitching operation inside the steel structure would not be possible or the dock operator would have to work in conditions of extreme fall risk to reach the end of the hose. The system can be a modular system so that individual reels can be added or removed as necessary.
Los carretes pueden recubrirse con una carcasa y/o un techo para proteger la(s) manguera(s) enrollada(s).The reels can be coated with a housing and / or a roof to protect the rolled hose (s).
Para evitar la abrasión y otros daños, también cuando las mangueras se entrecruzan, la(s) manguera(s) puede(n) recubrirse por medio de una capa de plástico en espiral que puede sustituirse cuando sea necesario.To prevent abrasion and other damage, also when the hoses intersect, the hose (s) can be coated by means of a spiral plastic layer that can be replaced when necessary.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
En los dibujos adjuntos,In the attached drawings,
la figura 1 muestra una estación de carga de manguera convencional;Figure 1 shows a conventional hose charging station;
la figura 2 ilustra una estación de carga de manguera según una primera realización de la presente invención; las figuras 3a a 3h muestran una estación de carga de manguera según una segunda realización de la presente invención, que incluye un brazo articulado para utilizarlo en una estación de carga de manguera de la presente invención, en la que la figura 3a es una vista en perspectiva, la figura 3b es una vista frontal en alzado, la figura 3c es una vista lateral a lo largo de la sección C-C en la figura 3b, la figura 3d es una vista lateral a lo largo de la sección B-B en la figura 3b, la figura 3e es una vista lateral a lo largo de la sección A-A en la figura 3b, la figura 3f es una vista superior sin el techo, la figura 3g es una vista lateral, y la figura 3h es una vista posterior en alzado;Figure 2 illustrates a hose charging station according to a first embodiment of the present invention; Figures 3a to 3h show a hose charging station according to a second embodiment of the present invention, which includes an articulated arm for use in a hose charging station of the present invention, in which Figure 3a is a view in perspective, figure 3b is a front elevational view, figure 3c is a side view along section CC in figure 3b, figure 3d is a side view along section BB in figure 3b, Figure 3e is a side view along section AA in Figure 3b, Figure 3f is a top view without the roof, Figure 3g is a side view, and Figure 3h is a rear elevation view;
la figura 4 ilustra una caja 30 de engranajes para proporcionar rotación a uno de los carretes de un sistema de carretes de manguera según la invención;Figure 4 illustrates a gearbox 30 for providing rotation to one of the reels of a hose reel system according to the invention;
la figura 5 es una vista frontal de un brazo de par de torsión y perno de carga del sistema de la figura 4;Figure 5 is a front view of a torque arm and load bolt of the system of Figure 4;
la figura 6 muestra cómo se efectuará el acoplamiento entre el carrete de manguera y la caja 30 de engranajes; la figura 7 muestra el montaje de un codificador 50; yFigure 6 shows how the coupling between the hose reel and the gearbox 30 will be effected; Figure 7 shows the assembly of an encoder 50; Y
las figuras 8a a 8c son dibujos en vista general que ilustran las distribuciones mostradas en las figuras 4 a 7 respecto a un carrete de manguera en una estación de carga de manguera según una tercera realización de la presente invención, en los que la figura 8a es una vista lateral, la figura 8b es una vista frontal, y la figura 8c es una vista en planta.Figures 8a to 8c are drawings in general view illustrating the distributions shown in Figures 4 to 7 with respect to a hose reel in a hose charging station according to a third embodiment of the present invention, in which Figure 8a is A side view, Figure 8b is a front view, and Figure 8c is a plan view.
Descripción detallada de realizaciones de la invenciónDetailed description of embodiments of the invention
La figura 1 muestra un sistema de carrete de manguera convencional. El sistema convencional incluye un bastidor 1' que proporciona soporte giratorio para una serie de carretes 10' de manguera. En cada uno de los carretes 10', una o varias mangueras 11' de transferencia de fluido están enrolladas. En el caso mostrado en la figura 1', se proporcionan tres carretes individuales y un carrete doble. Adyacente a cada carrete 10', el bastidor 1' incluye además una plataforma 2' para que se sitúe un operario, rodeado por una barandilla 3' respectiva. Los extremos libres de las mangueras 11' se designan 12'.Figure 1 shows a conventional hose reel system. The conventional system includes a 1 'frame that provides rotating support for a series of 10' hose reels. In each of the reels 10 ', one or more fluid transfer hoses 11' are wound. In the case shown in Figure 1 ', three individual reels and a double reel are provided. Adjacent to each reel 10 ', the frame 1' also includes a platform 2 'for an operator to be placed, surrounded by a respective railing 3'. The free ends of the hoses 11 'are designated 12'.
La figura 2 muestra un sistema de carrete de manguera según una primera realización de la presente invención. El sistema está configurado para la transferencia de fluido de un buque a tierra o viceversa en un puerto industrial. El sistema incluye un bastidor 1 en la forma de una estructura de travesaños de acero que proporciona soporte giratorio para una serie de carretes 10 de manguera. En cada uno de los carretes 10, puede enrollarse una o varias mangueras de transferencia de fluido (no mostradas). En el caso mostrado en la figura 2, se proporcionan dos carretes dobles y un carrete individual.Figure 2 shows a hose reel system according to a first embodiment of the present invention. The system is configured to transfer fluid from a ship to land or vice versa in an industrial port. The system includes a frame 1 in the form of a steel cross member structure that provides rotating support for a series of hose reels 10. In each of the reels 10, one or more fluid transfer hoses (not shown) can be wound. In the case shown in Figure 2, two double reels and a single reel are provided.
El sistema puede ser un sistema modular de modo que pueden añadirse o quitarse carretes individuales según sea necesario.The system can be a modular system so that individual reels can be added or removed as necessary.
Adyacente a cada carrete 10, el bastidor 1 incluye además una plataforma 2 para que se sitúe un operario, rodeado por la barandilla 3 respectiva. Ha de señalarse que cada una de las plataformas 2 se extiende a una distancia D más allá de las partes inferiores del bastidor 1 que se encuentra debajo de la plataforma 2, incluyendo por ejemplo una cubierta 4 inferior. Esta distancia D está dimensionada para ofrecer un espacio suficiente para que el operario pueda coger y levantar el extremo de la manguera. Las circunstancias en el muelle donde está ubicada la estación del carrete de manguera también se tienen en cuenta a la hora de dimensionar la distancia D; en particular, si la distancia D es demasiado grande, existe el riesgo de que un buque impacte con la plataforma 2. Por otro lado, la ubicación vertical de la plataforma 2 con relación al carrete 10 asociado se ha elegido para permitir al operario levantar de manera segura el extremo de la manguera sin correr el riesgo de caer de la plataforma 2.Adjacent to each reel 10, the frame 1 also includes a platform 2 for an operator to be placed, surrounded by the respective railing 3. It should be noted that each of the platforms 2 extends at a distance D beyond the lower parts of the frame 1 which is located below the platform 2, including for example a lower cover 4. This distance D is sized to provide sufficient space for the operator to pick up and lift the end of the hose. Circumstances at the dock where the hose reel station is located are also taken into account when dimensioning distance D; in particular, if the distance D is too large, there is a risk that a ship will hit the platform 2. On the other hand, the vertical location of the platform 2 in relation to the associated reel 10 has been chosen to allow the operator to lift from securely the end of the hose without running the risk of falling from platform 2.
El sistema incluye además un canal 13 guía de manguera para cada una de las mangueras, que está diseñado para ofrecer un radio de despliegue y recuperación de la manguera, eliminando los daños sufridos por bordes afilados. Los canales están específicamente diseñados para colocar el respectivo extremo de la manguera en una posición tal que el operario del muelle puede enganchar el extremo de la manguera con una grúa del buque. Los canales 13 también evitan que los extremos de la manguera choquen con las partes inferiores de la estación del carrete de manguera, por ejemplo, la cubierta 4 inferior, y pueden incluir instrumentos para asegurar los extremos de la manguera cuando no se utiliza.The system also includes a hose guide channel 13 for each of the hoses, which is designed to offer a radius of deployment and recovery of the hose, eliminating damage suffered by sharp edges. The channels are specifically designed to place the respective end of the hose in such a position that the dock operator can hook the end of the hose with a ship crane. The channels 13 also prevent the ends of the hose from colliding with the lower parts of the hose reel station, for example, the bottom cover 4, and may include instruments to secure the ends of the hose when not in use.
Los carretes 10 de manguera están cubiertos por un techo 14 protector.The hose reels 10 are covered by a protective roof 14.
Para iniciar la transferencia de fluido, un acoplamiento en el extremo 12 libre de la manguera se conecta con un colector en la cubierta del buque (no mostrado). Para manipular el extremo 12 libre de la manguera adecuadamente y desplazarlo a la ubicación específica en la cubierta del buque, la solución de la presente invención prescinde del uso de grúas en tierra. Según la invención, o bien se utiliza una grúa a bordo del buque, o el sistema de carrete de manguera está equipado con un instrumento para desplazar los extremos de la manguera en la cubierta del buque. Por ejemplo, se podría utilizar al menos un brazo articulado, como es el caso con una segunda realización de la presente invención que se describirá con referencia a las figuras 3a a 3h y en caso contrario, es decir, aparte del/de los brazo(s) articulado(s), está construido de una manera similar a la primera realización.To initiate fluid transfer, a coupling at the free end 12 of the hose is connected to a manifold on the ship's deck (not shown). In order to handle the free end 12 of the hose properly and move it to the specific location on the ship's deck, the solution of the present invention dispenses with the use of cranes on land. According to the invention, either a crane is used on board the ship, or the hose reel system is equipped with an instrument to move the ends of the hose on the ship's deck. For example, at least one articulated arm could be used, as is the case with a second embodiment of the present invention which will be described with reference to Figures 3a to 3h and otherwise, that is, apart from the arm ( s) articulated (s), is constructed in a manner similar to the first embodiment.
Las figuras 3a a 3h ilustran un sistema de carrete de manguera según la segunda realización de la presente invención. En esta secuencia de figuras, las figuras 3c a 3e ilustran cada una un respectivo brazo articulado de la estación de carga de manguera que se muestra en las figuras 3a y 3b: las figuras 3c, 3d y 3e son vistas laterales a lo largo de las secciones C-C, B-B y A-A, respectivamente, en la figura 3b. Por consiguiente, el brazo mostrado en la figura 3c es el que se ilustra en el centro de la figura 3b, que está en una posición de almacenamiento o posición de espera. En cambio, el brazo que se muestra en la figura 3d ha sido extendido parcialmente utilizando las barras telescópicas asociadas 27 y 28, y el brazo en la figura 3e ha sido totalmente extendido mediante sus barras 27 y 28 telescópicas.Figures 3a to 3h illustrate a hose reel system according to the second embodiment of the present invention. In this sequence of figures, Figures 3c to 3e each illustrate a respective articulated arm of the hose loading station shown in Figures 3a and 3b: Figures 3c, 3d and 3e are side views along the sections CC, BB and AA, respectively, in Figure 3b. Accordingly, the arm shown in Figure 3c is the one illustrated in the center of Figure 3b, which is in a storage position or waiting position. Instead, the arm shown in Figure 3d has been partially extended using the associated telescopic bars 27 and 28, and the arm in Figure 3e has been fully extended by means of its telescopic bars 27 and 28.
En referencia a, por ejemplo, la figura 3e, que es una vista lateral a lo largo de la sección A-A en la figura 3b, el sistema de carrete de manguera incluye de nuevo un bastidor 1 que comprende plataformas 2 equipadas con barandillas 3 (sólo una plataforma y una barandilla son visibles en este corte transversal). El bastidor 1 proporciona soporte giratorio para una serie de carretes 10 de manguera (un carrete es visible) al cual están enrolladas las mangueras 11 respectivas. La figura ilustra además una tubería 15 unida a la manguera 11 para transferir fluidos entre tierra, donde está instalado el carrete de manguera, y un buque, que estaría ubicado donde se encuentra el extremo 12 libre de la manguera 11. Para mover el extremo 12 de manguera en la cubierta del buque hacia la ubicación donde el extremo 12 de manguera está acoplado a un colector del buque, el sistema de carrete de manguera cuenta con un brazo 20 articulado. El brazo 20 está formado por dos juntas 22 y 23. La primera junta 21 tiene un primer extremo conectado de manera abisagrada a una base 21 de soporte del brazo 20, y un segundo extremo conectado de manera abisagrada a un primer extremo de la segunda junta 23 mediante una bisagra 24. El segundo extremo de la segunda junta 23 está dotado de un estribo 25 de soporte para soportar el extremo 12 libre de la manguera 11.Referring to, for example, Figure 3e, which is a side view along section AA in Figure 3b, the hose reel system again includes a frame 1 comprising platforms 2 equipped with railings 3 (only a platform and a railing are visible in this cross section). The frame 1 provides rotating support for a series of hose reels 10 (a reel is visible) to which the respective hoses 11 are wound. The figure further illustrates a pipe 15 attached to the hose 11 for transferring fluids between land, where the hose reel is installed, and a vessel, which would be located where the free end 12 of the hose 11 is located. To move the end 12 of hose on the ship's deck to the location where the hose end 12 is coupled to a vessel manifold, the hose reel system has an articulated arm 20. The arm 20 is formed by two joints 22 and 23. The first joint 21 has a first end connected hingedly to a support base 21 of the arm 20, and a second end connected hingedly to a first end of the second joint 23 by a hinge 24. The second end of the second joint 23 is provided with a support bracket 25 to support the free end 12 of the hose 11.
Una barra 26 de puente está conectada de manera abisagrada entre la primera junta 21 y la segunda junta 22 del brazo 20, con los extremos opuestos de la barra 26 de puente unidos a las juntas 21, 22 a medio camino entre los extremos de cada junta 21, 22. La barra 26 de puente proporciona soporte para una longitud extendida de la manguera 11.A bridge bar 26 is hingedly connected between the first joint 21 and the second joint 22 of the arm 20, with the opposite ends of the bridge bar 26 attached to the joints 21, 22 halfway between the ends of each joint 21, 22. Bridge bar 26 provides support for an extended length of hose 11.
Para accionar el brazo 20 y cambiar la posición del estribo 25 de soporte que sostiene el extremo 12 libre de la manguera, el brazo 20 está dotado de dos barras 27 y 28 telescópicas. La primera barra 27 telescópica está acoplada entre la base 21 de soporte y la primera junta 22 del brazo 20 para girar la primera junta 22 respecto a la base 21 de soporte. La segunda barra 28 telescópica está acoplada entre la primera junta 22 y la bisagra 24 para girar la segunda junta 23 con relación a la primera junta 22.To operate the arm 20 and change the position of the support bracket 25 which holds the free end 12 of the hose, the arm 20 is provided with two telescopic bars 27 and 28. The first telescopic rod 27 is coupled between the support base 21 and the first joint 22 of the arm 20 to rotate the first joint 22 relative to the support base 21. The second telescopic bar 28 is coupled between the first joint 22 and the hinge 24 to rotate the second joint 23 relative to the first joint 22.
Para enrollar y desenrollar las mangueras en los carretes, el sistema de transferencia de fluidos puede utilizar un sistema hidráulico que se hace funcionar por control remoto (por ejemplo, control remoto mediante WiFi). El control remoto posibilita que un operario accione los carretes no sólo cuando está en tierra, sino también cuando está en la cubierta del buque. Poder accionar de forma remota los carretes para enrollar y desenrollar la manguera es particularmente ventajoso en un puerto, ya que permite operar los carretes en tierra mientras el operario se encuentra en la cubierta del buque. Cuando los carretes de manguera se utilizan en una plataforma petrolífera, el operario está de todos modos en la plataforma por lo que no hay necesidad de controlar de forma remota los carretes.To wind and unwind the hoses on the reels, the fluid transfer system can use a hydraulic system that is operated by remote control (for example, remote control via WiFi). The remote control allows an operator to operate the reels not only when on the ground, but also when on the deck of the ship. Being able to remotely operate the reels to wind and unwind the hose is particularly advantageous in a port, since it allows the reels to be operated on land while the operator is on the ship's deck. When the hose reels are used on an oil rig, the operator is anyway on the platform so there is no need to remotely control the reels.
El controlador remoto, por ejemplo, un controlador remoto por WiFi, podrá operar cada carrete 10 y/o el medio de desplazamiento del extremo de la manguera asociado individualmente, por ejemplo, el brazo articulado respectivo en la segunda realización que se ha descrito. Se proporcionará un selector para elegir el carrete 10 a utilizar. Podría haber dos medios de funcionamiento independientes (por ejemplo, palancas de control) para desenrollar la manguera y para desplazar el brazo articulado asociado, respectivamente.The remote controller, for example, a WiFi remote controller, may operate each reel 10 and / or the means of displacement of the end of the individually associated hose, for example, the respective articulated arm in the second embodiment described. A selector will be provided to choose the reel 10 to use. There could be two independent operating means (for example, control levers) to unwind the hose and to move the associated articulated arm, respectively.
Para evitar la abrasión y otros daños, también donde las mangueras se cruzan, es posible cubrir las mangueras con una capa de plástico en espiral que puede sustituirse cuando sea necesario.To prevent abrasion and other damage, also where the hoses intersect, it is possible to cover the hoses with a spiral plastic layer that can be replaced when necessary.
El sistema puede utilizar un sistema de seguridad que detecta una fuerza de tracción excesiva que actúa sobre la manguera y proporciona una longitud de manguera adicional desenrollando aún más la manguera. Tales fuerzas tensoras pueden derivarse de condiciones que son específicas de un puerto, en particular cuando el buque se hunde al nivel del mar debido a la marea baja, o porque la profundidad de flotación del buque aumenta cuando éste está cargado.The system can use a safety system that detects excessive tensile force acting on the hose and provides additional hose length by further unwinding the hose. Such tensile forces may derive from conditions that are specific to a port, particularly when the ship sinks to sea level due to low tide, or because the vessel's buoyancy depth increases when it is loaded.
El modo de operación de una realización de un sistema de seguridad de este tipo se describirá en referencia a las figuras 4 a 7.The mode of operation of an embodiment of such a security system will be described in reference to Figures 4 to 7.
La figura 4 ilustra una caja 30 de engranajes para proporcionar rotación a uno de los carretes de un sistema de carrete de manguera, por ejemplo, el sistema mostrado en la figura 2 (primera realización de la presente invención), el mostrado en las figuras 3a a 3h (segunda realización de la presente invención) o el mostrado en las figuras 8a a 8c que se describen más adelante (tercera realización de la presente invención). Cada carrete del sistema de carrete de manguera estaría equipado con una caja 30 de engranajes tal y como se muestra en la figura 4. El bastidor 1 del sistema se ilustra en la figura 4. El carrete de manguera como tal estaría ubicado en el lado izquierdo en este dibujo y unido a la caja 30 de engranajes y el eje motriz, un extremo libre del cual se ilustra en 34, que se describe más adelante con referencia a la figura 6.Figure 4 illustrates a gearbox 30 for providing rotation to one of the reels of a hose reel system, for example, the system shown in Figure 2 (first embodiment of the present invention), the one shown in Figures 3a at 3h (second embodiment of the present invention) or that shown in Figures 8a to 8c described below (third embodiment of the present invention). Each reel of the hose reel system would be equipped with a gearbox 30 as shown in Figure 4. The frame 1 of the system is illustrated in Figure 4. The hose reel as such would be located on the left side. in this drawing and attached to the gearbox 30 and the drive shaft, a free end of which is illustrated in 34, which is described below with reference to Figure 6.
Un brazo 32 de par de torsión está montado en la caja 30 de engranajes en un extremo. En su otro extremo, el brazo 32 de par de torsión está sujeto al bastidor 1 motriz mediante un perno 33 de carga. Cualquier fuerza en el tambor equivale a un par de torsión sobre el tambor, y este par de torsión se transfiere a través de la caja 30 de engranajes al brazo 32 de par de torsión y posteriormente al perno 33 de carga. En la presente realización, el perno 33 de carga tiene un eje que es paralelo a un eje longitudinal del eje motriz. Midiendo la fuerza aplicada sobre el perno 33 de carga, puede determinarse el par de torsión que actúa sobre el tambor, teniendo en cuenta el radio del brazo de par de torsión. El perno 33 de carga puede, por ejemplo, enviar una señal eléctrica de, por ejemplo, 4 a 20 mA a un PLC (controlador lógico programable) que a su vez determina la fuerza que actúa sobre él y, si es necesario, desbloquea los frenos del carrete.A torque arm 32 is mounted in the gearbox 30 at one end. At its other end, the torque arm 32 is attached to the drive frame 1 by a load bolt 33. Any force in the drum equals a torque on the drum, and this torque is transferred through the gearbox 30 to the torque arm 32 and subsequently to the load bolt 33. In the present embodiment, the load bolt 33 has an axis that is parallel to a longitudinal axis of the drive shaft. By measuring the force applied on the load bolt 33, the torque that acts on the drum can be determined, taking into account the radius of the torque arm. The load bolt 33 can, for example, send an electrical signal of, for example, 4 to 20 mA to a PLC (programmable logic controller) which in turn determines the force acting on it and, if necessary, unlocks the reel brakes
La figura 5 es una vista frontal del brazo 32 de par de torsión y del perno 33 de carga.Figure 5 is a front view of the torque arm 32 and the load bolt 33.
La figura 6 muestra cómo se efectuaría el acoplamiento entre el carrete de manguera y la caja 30 de engranajes. La referencia numérica 40 designa un bastidor lateral del carrete, que está unido al extremo 34 libre del eje motriz mediante un anillo 41 giratorio y un piñón 42.Figure 6 shows how the coupling between the hose reel and the gearbox 30 would be effected. The reference numeral 40 designates a side frame of the reel, which is connected to the free end 34 of the drive shaft by means of a rotating ring 41 and a pinion 42.
Para observar la posición de despliegue máxima y mínima de la manguera, el sistema incluye además un codificador 50 que se enlaza con el anillo 41 giratorio a través de un piñón 52 (véase la figura 7). La manguera está enrollada alrededor del tambor en una vuelta en multicapas de modo que es posible fijar los puntos finales. El codificador 50 básicamente cuenta el número de revoluciones del carrete de manguera a partir de un dato establecido. Esta información se interpreta mediante el PLC de forma que la manguera extendida se monitoriza en todo momento. El carrete se detendrá cuando la manguera esté casi totalmente extendida, y en ese momento un operario tomará el relevo para realizar los ajustes finales si fuera necesario.To observe the maximum and minimum deployment position of the hose, the system also includes an encoder 50 that links with the rotating ring 41 through a pinion 52 (see Figure 7). The hose is wrapped around the drum in a multilayer turn so that it is possible to fix the end points. The encoder 50 basically counts the number of revolutions of the hose reel from an established data. This information is interpreted by the PLC so that the extended hose is monitored at all times. The reel will stop when the hose is almost fully extended, and at that time an operator will take over to make final adjustments if necessary.
51 se produce una situación de sobrecarga durante el funcionamiento de uno de los carretes de manguera, medido por el perno 33 de carga asociado, el sistema automáticamente desbloquea el freno del carrete asociado (mostrado en 35 en la figura 4) para desenrollar más la manguera. Una vez se ha reducido la carga, el freno 35 del carrete volverá a aplicarse. Esto puede continuar hasta que se alcance la posición de despliegue máxima de la manguera, medida por el codificador 50.51 an overload situation occurs during the operation of one of the hose reels, measured by the associated load bolt 33, the system automatically releases the brake of the associated reel (shown in 35 in Figure 4) to further unwind the hose . Once the load has been reduced, the reel brake 35 will be reapplied. This can continue until the maximum deployment position of the hose, measured by the encoder 50, is reached.
Por último, las figuras 8a a 8c son dibujos en vista general que ilustran un sistema de seguridad tal y como se muestra en las figuras 4 a 7 respecto a un carrete de manguera en una estación de carga de manguera según una tercera realización de la presente invención. La figura 8a es una vista lateral, la figura 8b es una vista frontal, y la figura 8c es una vista en planta de la tercera realización. Ha de señalarse que en las figuras 8a a 8c, el sistema de seguridad que se muestra en las figuras 4 a 7 se muestra en conexión con la tercera realización de la presente invención, pero el sistema de seguridad también podría proporcionarse en la primera o segunda realización de la presente invención.Finally, Figures 8a to 8c are drawings in general view illustrating a safety system as shown in Figures 4 to 7 with respect to a hose reel in a hose charging station according to a third embodiment of the present invention. Figure 8a is a side view, Figure 8b is a front view, and Figure 8c is a plan view of the third embodiment. It should be noted that in Figures 8a to 8c, the security system shown in Figures 4 to 7 is shown in connection with the third embodiment of the present invention, but the security system could also be provided in the first or second embodiment of the present invention.
En la vista lateral de la figura 8a, se muestra la ubicación del codificador 50, del brazo 32 de par de torsión y del perno 33 de carga del sistema de seguridad, como se ha explicado anteriormente respecto a las figuras 4 a 7. La figura 8b muestra que cada uno de los carretes de manguera (seis en esta realización) está equipado con una caja 30 de engranajes y un freno 35 de carrete como se ha descrito con anterioridad. La figura 8c ilustra la ubicación de la caja 30 de engranajes, del freno 35 y del codificador 50 de nuevo en vista en planta. In the side view of Figure 8a, the location of the encoder 50, the torque arm 32 and the load bolt 33 of the safety system is shown, as explained above with respect to Figures 4 to 7. Figure 8b shows that each of the hose reels (six in this embodiment) is equipped with a gearbox 30 and a reel brake 35 as described above. Figure 8c illustrates the location of the gearbox 30, the brake 35 and the encoder 50 again in plan view.
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