ES2903004T3 - Estructura de cúpula de gas para un tanque estanco y aislado térmicamente - Google Patents

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Bruno Sorreguieta-Ader
Jean-Damien Capdeville
Mathias Freminet
Mathieu Castaing
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Gaztransport et Technigaz SA
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Abstract

Dispositivo de almacenamiento de fluidos que comprende un casco y un tanque estanco y aislante térmicamente dispuesto en el casco (4, 5); presentando el tanque un espacio interior (2) para almacenar el fluido y comprendiendo una pared de techo que comprende: - una barrera de aislamiento térmico (6) que se apoya en el casco (4, 5); y - una membrana de sellado (9) para estar en contacto con el fluido contenido en el tanque; comprendiendo el dispositivo de almacenamiento una estructura de cúpula de gas que comprende: - un tubo sellado (10, 110, 310) que tiene un extremo longitudinal superior (14, 114, 314) equipado con una brida de montaje (18, 118, 318) y un extremo longitudinal inferior (15) que pasa a través de la barrera termoaislante (6) y la membrana de sellado (9) de la pared de techo, de manera que se define una trayectoria de flujo entre el espacio interior (2) del tanque y al menos un colector de vapor dispuesto fuera del tanque;. - una tapa (19, 119, 319) que se fija a dicha brida de montaje (18, 118, 318) mediante elementos de fijación para cerrar el extremo longitudinal superior (14, 114, 314) del tubo sellado (10, 110, 310); - una junta anular de sellado (20) que se comprime entre la tapa (19, 119, 319) y la brida de montaje (18, 118, 318); - un conducto de recogida de vapor (3, 17, 117) que pasa de forma estanca a través de una pared del tubo sellado (10, 110, 310) para abrirse en el interior del tubo sellado (10, 110, 310) en una zona de recogida (25, 125, 325), pudiendo así dicho conducto de recogida de vapor (3, 17, 117) conducir el vapor entre la zona de recogida (25, 125, 325) y el colector de vapor dispuesto fuera del tanque; - el tubo sellado (10, 110, 310) comprende una placa de soporte (29, 129, 329) que se extiende transversalmente hacia el interior del tubo sellado (10, 110, 310), y está situada longitudinalmente entre la zona de recogida (25, 125, 325) y el extremo longitudinal superior (14, 114, 314) del tubo sellado (10, 110, 310) delimitando la placa de soporte (29, 129, 329), por un lado, una porción inferior del interior del tubo sellado (10, 110, 310) que está situada por debajo de la placa de soporte (29, 129, 329) y, por otro lado, una porción superior del interior del tubo sellado (10, 110, 310) que está situada por encima de la placa de soporte (29, 129, 329); - una almohadilla aislante (30, 130, 330) que bloquea la porción superior del interior del tubo sellado (10, 110, 310), comprendiendo dicha almohadilla aislante (30, 130, 330) una superficie superior y una superficie inferior (31) que se enfrentan respectivamente a la tapa (19, 119, 319) y a la placa de soporte (29, 129, 329); la placa de soporte (29, 129, 329) soporta la almohadilla aislante (30, 130, 330) y coopera con la superficie inferior de la almohadilla aislante (30, 130, 330) en toda la periferia de dicha superficie inferior (31) para formar una barrera que limita un fenómeno de convección térmica entre la porción inferior y la porción superior del interior del tubo sellado (10, 110, 310).

Description

DESCRIPCIÓN
Estructura de cúpula de gas para un tanque estanco y aislado térmicamente
Área técnica
La invención se refiere al campo de los tanques sellados y aislados térmicamente para almacenar y/o transportar un fluido, tal como un fluido criogénico. Los tanques estancos y con aislamiento térmico se utilizan, por ejemplo, para el almacenamiento de gas natural licuado (GNL), que se almacena a presión atmosférica a unos -162 °C.
La invención se refiere más particularmente a una estructura de cúpula de gas que está destinada a definir una trayectoria de flujo de vapor entre el espacio interior del tanque y al menos un colector de vapor dispuesto fuera del tanque.
Antecedentes tecnológicos
El documento KR20140088975 divulga un tanque estanco y aislado térmicamente que se aloja en el interior de un doble casco de un buque y que tiene una estructura de cúpula de gas para definir una trayectoria de flujo de vapor entre el espacio interior del tanque y dos colectores de vapor dispuestos fuera del tanque.
La estructura de la cúpula de gas tiene un tubo sellado y aislado térmicamente que pasa a través del casco exterior del doble casco. El tubo sellado tiene una brida en su extremo superior, que consiste en un reborde plegado hacia el exterior y recibe una tapa extraíble con una junta interpuesta. Sin embargo, la junta entre la tapa extraíble y la brida de montaje está en contacto directo con la fase de vapor en el cilindro interior. Sin embargo, cuando el fluido almacenado en el tanque es un fluido criogénico, como el gas licuado, es probable que el vapor tenga bajas temperaturas, hasta aproximadamente -160°C. Esto significa que es probable que la junta esté sometida a temperaturas relativamente bajas y, por tanto, a un amplio rango de temperaturas, lo que puede acabar dañándola y provocando fugas en la estructura de la cúpula de gas. Por lo tanto, se puede mejorar la fiabilidad de dicha cúpula de gas.
En el estado de la técnica se conocen las siguientes patentes FR 3019520 y FR2984454 registradas a nombre del solicitante.
Sumario
Una idea de la invención es proporcionar una estructura de cúpula de gas que tenga un tubo sellado y una tapa desmontable que cierre el extremo superior del tubo sellado y en la que el sello en la unión entre el tubo sellado y la tapa desmontable sea más fiable y duradero.
Según una realización, la invención proporciona un dispositivo de almacenamiento de fluidos según la reivindicación 1.
Así, debido a la presencia de la almohadilla aislante, las temperaturas mínimas a las que puede estar sometida la junta son menores, reduciendo así las amplitudes térmicas y limitando la degradación de las propiedades de la junta a lo largo del tiempo. Esto prolongará la vida útil de la junta y reducirá el riesgo de fugas entre la tapa y el extremo superior del tubo sellado.
De acuerdo con las realizaciones, dicho dispositivo de almacenamiento de fluidos puede comprender una o más de las siguientes características.
Según una realización, el conducto de recogida de vapores pasa a través de la pared del tubo sellado perpendicularmente a la dirección longitudinal del tubo sellado.
Según una realización, la almohadilla aislante comprende un cuerpo aislante y una base que se interpone entre el cuerpo aislante y la placa de soporte.
Según una realización, la base está provista de un miembro de agarre que se proyecta hacia el extremo longitudinal superior del tubo sellado a través de un agujero en el cuerpo aislante.
Según una realización, la almohadilla aislante tiene una forma circular.
Según una realización, la base comprende un disco rígido. El disco rígido es, por ejemplo, de acero inoxidable. Según una realización, el agarre es, por ejemplo, un mango que pasa a través del cuerpo aislante.
Según una realización, la almohadilla aislante comprende un cuerpo aislante que comprende una placa superior, una placa inferior y una capa de espuma de polímero aislante intercalada entre la placa inferior y la placa superior.
Según una realización, tanto la placa superior como la inferior están hechas de madera contrachapada.
Según una realización, la capa de espuma de polímero aislante comprende poliuretano.
Según una realización, la placa de soporte y la almohadilla aislante están unidas entre sí.
Según una realización, la placa de soporte está provista de una pluralidad de espárragos, cada uno de los cuales tiene un extremo roscado que se proyecta hacia el extremo longitudinal superior del tubo sellado y pasa a través de un respectivo orificio pasante en la almohadilla aislante, el extremo roscado de cada uno de dichos espárragos coopera con una tuerca para asegurar dicha almohadilla aislante a la placa de soporte.
Según una realización, el tubo sellado tiene un hombro entre una porción inferior y una porción superior del tubo sellado, dicha porción superior tiene un diámetro mayor que el diámetro de la porción inferior y dicho hombro forma la placa de soporte.
Según una realización, la placa de soporte define una porción superior y una porción inferior del tubo sellado y se proyecta transversalmente hacia el interior del tubo sellado en relación con dichas porciones superior e inferior del tubo sellado.
Según una realización, la parte superior del tubo sellado tiene un diámetro menor o igual al diámetro de la parte inferior del tubo sellado.
Según una realización, el tubo sellado comprende un cilindro exterior, un cilindro interior que pasa a través del cilindro exterior, y un espacio intermedio aislante entre el cilindro exterior y el cilindro interior.
Según una realización, el cilindro interior tiene un extremo longitudinal superior que está conectado herméticamente al cilindro exterior y que está situado en una zona longitudinalmente dispuesta entre la placa de soporte y el extremo longitudinal inferior del tubo sellado.
Según una realización, el conducto de recogida de vapores atraviesa herméticamente una pared del cilindro exterior en una región situada longitudinalmente entre la placa de soporte y el extremo superior del cilindro interior.
Según una realización, la zona de recogida de vapores está limitada por la placa de soporte y el extremo superior del cilindro interior.
Según una realización, la estructura de la cúpula de gas comprende un primer conducto de recogida de vapores que incluye una válvula de seguridad y conduce a un primer colector de vapores que está conectado a un mástil de desgasificación, un quemador, un dispositivo de propulsión del buque y/o un dispositivo de licuefacción, y un segundo conducto de recogida de vapores que conduce a un segundo colector de vapores conectado a un colector para la conexión a una terminal de almacenamiento de gas durante la carga o descarga del tanque.
Según una realización, la brida de montaje se proyecta transversalmente hacia fuera del tubo sellado desde el extremo longitudinal superior de dicho tubo sellado.
Según una realización, la almohadilla aislante tiene un grosor superior a 70 mm.
Según una realización, cada elemento de fijación comprende un tornillo roscado que coopera con una tuerca y que pasa a través de un agujero en la tapa y un agujero en la brida de montaje.
Dicho dispositivo de almacenamiento de fluidos puede formar parte de una instalación de almacenamiento en tierra, por ejemplo para almacenar GNL, o estar instalado en una estructura flotante, costera o de aguas profundas, incluyendo un buque cisterna de etano o GNL, una unidad flotante de almacenamiento y regasificación (FSRU), una unidad flotante de producción y descarga (FPSO) y otros. En el caso de una estructura flotante, el tanque puede estar destinado a recibir gas natural licuado como combustible para la propulsión de la estructura flotante.
Según una realización, el dispositivo de almacenamiento de fluidos está configurado como un buque.
Según una realización, la invención se refiere a un procedimiento de montaje del citado dispositivo de almacenamiento de fluidos, comprendiendo el procedimiento:
- montar un conjunto que comprenda el tubo sellado y el conducto de recogida de vapores de forma que:
- el tubo sellado tiene el extremo longitudinal superior equipado con la brida de montaje, el extremo longitudinal inferior que pasa por la barrera de aislamiento térmico y la membrana de sellado y la placa de soporte que se extiende transversalmente hacia el interior del tubo sellado, y está situada longitudinalmente entre la zona de recogida y el extremo longitudinal superior del tubo sellado; y que
- el conducto de recogida de vapores atraviesa la pared del tubo sellado de forma estanca y se abre en la zona de recogida dentro del tubo sellado;
- colocar la almohadilla aislante dentro de la parte superior del interior del tubo sellado apoyada en la placa de soporte;
- fijar la tapa a la brida de montaje comprimiendo la junta anular de sellado entre la tapa y la brida de montaje. Según realizaciones, dicho proceso de unión puede comprender una o más de las siguientes características.
Según una primera realización, el conjunto que comprende el tubo sellado y el conducto de recogida de vapores comprende:
- proporcionar una parte inferior del tubo sellado y la placa de soporte, estando la placa de soporte unida a dicha parte inferior y sobresaliendo transversalmente hacia fuera de la parte inferior;
- proporcionar una porción superior del tubo sellado equipada con la brida de montaje; la porción superior tiene un diámetro mayor que la porción inferior;
- fijar la parte superior a la placa de soporte de forma estanca.
Según una realización, la parte inferior del tubo sellado y la placa de soporte corresponden respectivamente a un tubo sellado y a una brida de montaje de una estructura de cúpula de gas según la técnica anterior. Así, dicho proceso de ensamblaje permite obtener una estructura de cúpula de gas de acuerdo con la invención, simplemente ajustando la parte superior a la estructura de cúpula de gas original.
Según otra realización, el conjunto que comprende el tubo sellado y el conducto de recogida de vapores comprende: - proporcionar una parte superior del tubo sellado; dicha parte superior del tubo sellado está equipada con la brida de montaje;
- proporcionar una parte inferior del tubo sellado, dicha parte inferior comprende una segunda brida que se proyecta radialmente hacia fuera;
- proporcionar la placa de soporte;
- fijar la placa de soporte a la parte inferior y/o superior del tubo sellado; y
- unir la parte superior del tubo sellado a la parte inferior del tubo sellado coaxialmente a él.
Según una realización, la parte inferior del tubo sellado y la segunda brida corresponden respectivamente a un tubo sellado y a una brida de montaje de una estructura de cúpula de gas según la técnica anterior. Por lo tanto, dicho procedimiento de montaje permite modificar una estructura de cúpula de gas existente para proporcionar una estructura de cúpula de gas de acuerdo con la invención, al tiempo que se puede conservar la tapa original.
Según una realización, la invención también proporciona un procedimiento de carga o descarga de dicho dispositivo de almacenamiento de fluidos, en el que el fluido se transporta a través de tuberías aisladas desde o hacia una instalación de almacenamiento flotante o en tierra hasta o desde el tanque del buque.
Según una realización, la invención también proporciona un sistema de transferencia de un fluido, el sistema comprende dicho dispositivo de almacenamiento de fluido, tuberías aisladas dispuestas para conectar el tanque del dispositivo de almacenamiento de fluido a una instalación de almacenamiento flotante o en tierra y una bomba para conducir un fluido a través de las tuberías aisladas desde o hacia la instalación de almacenamiento flotante o en tierra hacia o desde el tanque del dispositivo de almacenamiento de fluido.
Breve descripción de las figuras
La invención se entenderá mejor, y otros propósitos, detalles, características y ventajas de la misma se aclararán en el curso de la siguiente descripción de varias realizaciones particulares de la invención, dadas únicamente a modo de ilustración y no de limitación, con referencia a los dibujos adjuntos.
- La figura 1 es una vista en sección transversal que ilustra una estructura de cúpula de gas según una primera realización y, en particular, la zona exterior de la cúpula de gas que está situada fuera del doble casco de un buque, ilustrándose brevemente la zona interior de la cúpula de gas situada dentro del doble casco del buque. - La figura 2 es una vista en despiece y parcialmente recortada de la zona exterior de la estructura de la cúpula de gas de la figura 1.
- La figura 3 es una vista en despiece de la almohadilla aislante para sellar el interior del tubo estanco de la estructura de cúpula de gas de las figuras 1 y 2.
- La figura 4 es una vista en sección transversal que ilustra la zona exterior de una estructura de cúpula de gas según una segunda realización.
- La figura 5 es una vista superior esquemática que ilustra la geometría de una placa de soporte, destinada a soportar una almohadilla de sellado, según una variante de realización.
- La figura 6 es una ilustración esquemática en sección transversal del tubo sellado, la placa de soporte y la almohadilla aislante de una estructura de cúpula de gas según otra realización.
- La figura 7 es una representación esquemática de un tanque de un metanero con una estructura de cúpula de gas y una terminal de carga/descarga de este tanque.
Descripción detallada de los modos de realización
En relación con la figura 1, se muestra parcialmente una estructura de cúpula de gas 1 para un tanque sellado y aislado térmicamente para almacenar un gas licuado, como el gas natural licuado (GNL) o el gas licuado de petróleo (GLP), por ejemplo. La estructura de la cúpula de gas 1 define un camino de flujo de vapor entre el espacio interior 2 del tanque y uno o más colectores de vapor, no mostrados, que se encuentran fuera del tanque.
El tanque está situado dentro del doble casco de un buque. El doble casco del buque comprende un casco exterior 4 y un casco interior 5. El casco interior 5 constituye la estructura de soporte del tanque y tiene una forma general poliédrica. Como se muestra en la figura 1, cada pared del tanque tiene, en la dirección del grosor de dicha pared, desde el exterior hacia el interior del tanque, una barrera secundaria de aislamiento térmico 6 que se apoya en el casco interior 5, una membrana secundaria de sellado 7, una barrera primaria de aislamiento térmico 8 y una membrana primaria de sellado 9 destinada a estar en contacto con el fluido almacenado en el tanque.
Según una realización, la barrera termoaislante primaria 8 y la barrera termoaislante secundaria 6 están formadas cada una de ellas por elementos termoaislantes y, más concretamente, por cajas termoaislantes paralelepípedas que se yuxtaponen siguiendo un patrón regular. Además, las membranas, la secundaria 7 y la primaria 9, están formadas cada una por una serie de correas Invar® paralelas y con bordes plegados, que se disponen alternativamente con soportes de soldadura Invar® alargados. A modo de ejemplo, en el documento FR2877638 se describe un tanque estanco y aislado térmicamente que presenta dicha estructura.
Como se muestra en la figura 1, la estructura de la cúpula de gas tiene un tubo sellado 10 que pasa a través de dos aberturas en el casco exterior 4 y el casco interior 5 respectivamente. El tubo sellado 10 se extiende en una dirección longitudinal ortogonal a la pared del techo del tanque entre un extremo longitudinal superior 14 y un extremo longitudinal inferior 15 de dicho tubo sellado 10. El tubo sellado 10 está firmemente soldado a las membranas secundaria 7 y primaria 9.
El tubo sellado 10 tiene un cilindro exterior 11, de forma cilíndrica, que pasa a través de la abertura del casco exterior 4 y de la abertura del casco interior 5. El cilindro exterior 11 está abierto en ambos extremos. La estructura de la cúpula de gas comprende además un cilindro interior 12 unido al cilindro exterior 11. El cilindro interior 12 está formado por una pared periférica cilíndrica abierta en ambos extremos. El cilindro interior 12 es concéntrico con el cilindro exterior 11 y se extiende dentro de él.
Entre el cilindro exterior 11 y el cilindro interior 12 hay un espacio intermedio aislante 13. El intersticio aislante 13 está lleno de un relleno aislante que se distribuye uniformemente en la luz interior del cilindro exterior 11, entre el cilindro exterior 11 y el cilindro interior 12. La almohadilla aislante comprende uno o más materiales aislantes seleccionados entre lana de vidrio, lana de roca, guata, materiales fibrosos, perlita, perlita expandida, espumas poliméricas y aerogeles. Alternativa o adicionalmente, el espacio intersticial aislante 13 se coloca bajo vacío.
El cilindro interior 12 y el cilindro exterior 11 están conectados entre sí a través de una placa anular 16 que se extiende horizontalmente entre el cilindro interior 12 y el cilindro exterior 11, transversalmente a la dirección longitudinal del cilindro interior 12 y del cilindro exterior 11. El cilindro interior 12 no se extiende hasta el extremo superior del cilindro exterior 11.
Además, también se puede ver en la figura 1 que una junta aislante 42, como la espuma de poliuretano por ejemplo, se distribuye alrededor del cilindro exterior 11 para aislar el tubo sellado 10, por encima del extremo superior del cilindro interior 12.
La estructura de cúpula de gas 1 comprende al menos un conducto de recogida de vapores 3, 17 que pasa de forma sellada a través de la pared del tubo sellado 10 y se abre en una zona de recogida 25, situada dentro del tubo sellado 10. Así, cada conducto de recogida de vapores 3, 17 está adaptado para conducir vapores entre la zona de recogida 25 del interior del tubo sellado 10 y un colector de vapores dispuesto fuera del tubo sellado 10. La zona de recogida 25 está situada longitudinalmente entre el extremo superior del cilindro interior 12 y el extremo longitudinal superior 14 del tubo sellado 10. En la realización mostrada en la figura 1, la estructura de cúpula de gas 1 tiene dos conductos de recogida de vapores 3, 17 que pasan transversalmente y de forma estanca por la pared periférica del tubo sellado 10. En particular, los conductos de recogida de vapores 3, 17 sólo pasan a través de la pared periférica del cilindro exterior 11 y, por tanto, se abren al tubo sellado 10 en la zona de recogida 25. En la realización mostrada, los extremos de los conductos de recogida de vapores 3, 17 están a ras de la pared del cilindro exterior 11 y, por lo tanto, no sobresalen en el interior del tubo sellado 10.
Uno de los tubos de recogida de vapor 3 conduce a un colector de vapor, no mostrado, y está equipado con una válvula de seguridad. La válvula de seguridad se ajusta para asegurar que el gas en fase de vapor se ventila desde el tanque cuando la presión de vapor en el tanque supera una presión umbral de entre 0 y 2 bares, por ejemplo entre 0,2 y 0,4 bares. Debido a la caída de presión, el ajuste de la válvula de seguridad es ligeramente inferior al umbral de presión por encima del cual la presión del vapor en el tanque no debe aumentar. Este conducto de recogida de vapor 3 permite extraer el vapor del tanque en caso de sobrepresión y está destinado a controlar la presión dentro del tanque para evitar sobrepresiones que puedan dañarlo. Este conducto de recogida de vapores 3 conduce el vapor a un colector de vapores que lleva, por ejemplo, a un mástil de desgasificación, a un quemador, a un dispositivo de propulsión del buque o a un dispositivo de licuefacción en el que el gas en fase de vapor se vuelve a licuar y se reintroduce en el tanque en fase líquida.
El otro conducto de recogida de vapores 17 conduce a un colector de vapores que está conectado a un colector para la conexión a una terminal de almacenamiento de gas cuando se carga o descarga el tanque. Así, el conducto de recogida de vapores 17 permite la circulación de vapores durante las operaciones de carga y descarga del tanque. En efecto, durante las operaciones de carga, cuando el gas licuado se transfiere desde una terminal de suministro a un tanque, el gas en fase gaseosa se transfiere simultáneamente desde el tanque a la terminal, a través de la estructura de la cúpula de gas y el conducto de recogida de vapores 17, con el fin de mantener la presión en la cabeza de gas del tanque sustancialmente constante Por el contrario, durante las operaciones de descarga en las que el gas licuado se transfiere desde el tanque a una terminal, el gas en fase gaseosa se transfiere simultáneamente desde la terminal al tanque para evitar una caída de presión en el tanque.
Además, como se muestra con más detalle en la figura 2, el extremo longitudinal superior 14 del tubo sellado 10 está provisto de una brida de montaje 18. La brida de montaje 18 tiene forma anular y se extiende transversalmente a la dirección longitudinal del tubo sellado 10, es decir, horizontalmente, hacia el exterior del tubo sellado 10. La brida de montaje 18 está soldada al extremo superior del cilindro exterior 11.
La estructura de la cúpula de gas 1 también comprende una tapa 19 que se fija a dicha brida de montaje 18 para cerrar el extremo longitudinal superior 14 del tubo sellado 10. Una junta anular de sellado 20, mostrada en la figura 2, se comprime entre la tapa 19 y la brida de montaje 18. La tapa 19 está fijada de forma desmontable al extremo longitudinal superior 14. De este modo, cuando se retira la tapa 19, es posible acceder al espacio interior 2 del tanque a través del tubo sellado 10, por ejemplo para el mantenimiento y la inspección de los tanques. La tapa 19 se fija a la brida de montaje 18 mediante una pluralidad de elementos de fijación, no mostrados, cada uno de los cuales pasa a través de una abertura 21 en la periferia de la tapa 19 y una abertura de cara 22 en la periferia exterior de la brida de montaje 18. Los elementos de fijación están formados, por ejemplo, por un perno con una varilla roscada y una tuerca que coopera con dicha varilla roscada. La tapa 19 dispone de un dispositivo de enganche 21 en su parte superior para poder ser manipulada por una herramienta de manipulación.
La junta anular de sellado 20 se comprime entre la tapa 19 y la brida de montaje 18, proporcionando así un sello entre el exterior y el interior del tubo sellado 10. La junta anular de sellado 20 puede estar situada en un diámetro menor que el de los cierres, es decir, entre la parte interior de la brida de montaje 18 y la tapa 19.
En la realización mostrada, la junta anular de sellado 20 tiene uno o más ojales que están formados en lengüetas 23 que se proyectan hacia afuera de la junta anular de sellado 20. Cada uno de los ojales está orientado hacia un orificio 21 de la tapa 19 y un orificio 22 de la brida de montaje 18. Así, cada uno de los ojales tiene uno de los cierres que lo atraviesan para mantener la junta anular de sellado 20 en posición. Alternativamente, según realizaciones alternativas no mostradas, la junta anular de sellado 20 se coloca en un rebaje en la tapa 19 o en la brida de montaje 18 para mantener dicha junta anular de sellado 20 en posición.
La junta anular de sellado 20 está hecha de un polímero, como el politetrafluoroetileno (PTFE), el acrilonitrilo butadieno (NBR) reforzado con fibras de vidrio y/o aramida y/o carbono. La junta puede ser plana o tórica.
Además, el tubo sellado 10 y más particularmente el cilindro exterior 11 del tubo sellado 10 tiene un hombro 24. El hombro 24 está dispuesto en una región longitudinalmente entre la región de recogida 25 y el extremo longitudinal superior 14 del tubo sellado 10. El hombro se consigue cambiando el diámetro del cilindro exterior 11 entre una porción superior 26 y una porción inferior 27 del cilindro exterior 11. La parte superior 26 del cilindro exterior 11 tiene un diámetro mayor que la parte inferior 27 del cilindro exterior 11, proporcionando así una placa de soporte anular 29 dentro del tubo sellado 10 que se extiende transversalmente entre la parte superior 26 del cilindro exterior 11 y la parte inferior 27 del cilindro exterior 11. La placa de soporte 29 está reforzada mecánicamente por la presencia de fuelles colocados en el exterior del tubo sellado 10 y que conectan la superficie inferior de la placa de soporte con la superficie exterior del cilindro exterior 11. La placa de soporte 29 sirve para apoyar una almohadilla aislante 30. La almohadilla aislante 30 está destinada a tapar la parte superior del interior del tubo sellado 10. La almohadilla aislante 30 tiene una superficie inferior 31 orientada hacia la placa de soporte 29. La almohadilla aislante 30 y la placa de soporte 29 cooperan entre sí de forma continua alrededor de toda la periferia de la almohadilla aislante 30. Así, dicha disposición permite limitar la convección forzada entre, por un lado, el espacio inferior del tubo sellado 10 que está dispuesto por debajo de la placa de soporte 29, y, por otro lado, el espacio superior del tubo sellado 10 que está dispuesto por encima de la placa de soporte 29.
En la realización mostrada en la figura 2, la almohadilla aislante 30 comprende un cuerpo aislante 32 y una base 33. La base 33 comprende un disco rígido, por ejemplo de acero inoxidable, contra el que se apoya el cuerpo aislante 32. La base también tiene una o más asas de agarre 34 que se proyectan hacia el extremo longitudinal superior del tubo sellado 10. Cada una de las asas 34 pasa a través de un orificio respectivo 35 en el cuerpo aislante 32. Así, dichas asas 34 facilitan el agarre y la manipulación de la almohadilla aislante 30.
El cuerpo aislante 32 se muestra como una zona con piel en la figura 3. El cuerpo aislante 32 tiene una capa de espuma de polímero aislante 36 intercalada entre una placa superior 37 y una placa inferior 38. Las placas superior 37 e inferior 38 son, por ejemplo, placas de madera contrachapada pegadas a dicha capa de espuma polimérica aislante 36. Estas láminas de madera contrachapada son ventajosas porque permiten dar rigidez al cuerpo aislante y, al mismo tiempo, contribuyen a su carácter de aislamiento térmico. La capa de espuma polimérica aislante 36 puede incluir una espuma a base de poliuretano, opcionalmente reforzada con fibras de vidrio. Por ejemplo, el cuerpo aislante tiene un espesor superior a 70 mm, por ejemplo del orden de 150 mm.
En la realización ilustrada, la almohadilla aislante 30 está unida a la placa de soporte 29. Esto asegura que la almohadilla aislante 30 permanezca posicionada contra la placa de soporte 29 y ayuda a limitar o eliminar la convección térmica forzada entre la placa de soporte 29 y la almohadilla aislante 30. Para ello, la placa de soporte 29 está dotada de una pluralidad de espárragos 39, mostrados en las figuras 1 y 2, que se distribuyen uniformemente alrededor de la dirección longitudinal del tubo sellado 10. Los espárragos 39 se proyectan hacia el extremo longitudinal superior 14 del tubo sellado 10. Cada uno de los espárragos 39 pasa a través de los agujeros 40, 41 en la base 33 y en el cuerpo aislante 32 de la almohadilla aislante 30. Además, cada uno de los espárragos 32 tiene un extremo roscado que encaja con una tuerca para fijar la almohadilla aislante 30 a la placa de soporte 29.
Cabe señalar que los puertos 40, 41 son también ventajosos porque permiten equilibrar la presión entre la parte superior del espacio interior del tubo sellado 10, situada por encima de la placa de soporte 29, y la parte inferior del espacio interior del tubo sellado 10, situada por debajo de la placa de soporte 29.
Se ha descubierto que la presencia de una almohadilla aislante 30 apoyada contra la placa de soporte 29, como se ha descrito anteriormente, aumenta sustancialmente la temperatura mínima a la que es susceptible de sujetarse la junta anular de sellado 20. Así, a modo de ejemplo, para una estructura de cúpula de gas 1 instalada en un tanque en el que se almacena gas natural licuado a una temperatura del orden de -162°C, la disposición descrita anteriormente es capaz de garantizar que la temperatura de la junta anular de sellado 20 no descienda por debajo de -50°C, mientras que la temperatura de la junta anular de sellado 20 de una estructura de cúpula de gas 1 según el estado de la técnica es probable que descienda por debajo de -80°C.
En una realización no mostrada, la base 33 es una estructura rígida hecha de barras metálicas soldadas.
En una realización no mostrada, la base 33 y el cuerpo aislante 32 no son integrales. En este caso, el cuerpo aislante 32 está provisto de medios de agarre, como asas, en su parte superior frente a la tapa 19 para su retirada. El cuerpo aislante 32 no tiene agujeros 35 para el paso de asas o agujeros pasantes 41 como en la realización descrita en relación con las figuras 1 a 3. En dicha realización, la base 33 puede estar unida a la placa de soporte 29. Para ello, la base 33 dispone de orificios para el paso de tacos que se sueldan a la placa de soporte 29. En otra realización, la base 33 no está unida a la placa de soporte 29.
La figura 4 ilustra una estructura de cúpula de gas 101 según una segunda realización. Los elementos que son idénticos o similares a los elementos mostrados en las figuras 1 a 3, es decir, que cumplen la misma función, están marcados con el mismo número de referencia más 100. Esta estructura de cúpula de gas 101 difiere de la descrita anteriormente en que puede obtenerse en particular adaptando una estructura de cúpula de gas según el estado de la técnica, es decir, como se describe en el documento KR20140088975por ejemplo. Para adaptar una estructura de cúpula de gas 1 según el estado de la técnica, se suelda una pieza adicional a la pieza, referenciada como 129 en la figura 3, que originalmente es una brida destinada a recibir una tapa, que comprende, por una parte, una parte superior cilíndrica 126 que prolonga el tubo sellado inicial 10 hacia arriba y, por otra parte, una brida de montaje 118 que se proyecta hacia el exterior de la porción cilíndrica 125. La parte superior 26 tiene un diámetro mayor que la parte inferior original 127. Por lo tanto, la estructura de cúpula de gas 101 así modificada tiene una disposición equivalente a la estructura de cúpula de gas 1 descrita anteriormente en relación con las figuras 1 a 3. En particular, la parte 129 forma la placa de soporte contra la que se fija la almohadilla aislante 130. Por lo tanto, la operación de adaptación de una estructura de cúpula de gas según el estado de la técnica es fácil de realizar.
Es probable que la almohadilla aislante 130 tenga una estructura similar a la almohadilla aislante 30 descrita anteriormente. En una realización, los espárragos 139 se sueldan adicionalmente a la placa de soporte 129 y permiten así asegurar la almohadilla aislante 130 a la placa de soporte 129 de forma similar a la descrita anteriormente. Además, la brida de montaje 118, la junta y la tapa 119 son también similares a las descritas anteriormente en relación con la realización anterior.
La figura 5 es una vista superior que ilustra esquemáticamente la forma de una placa de soporte 229 según una realización. Así, puede verse que el borde radialmente interior de la placa de soporte 229 no tiene necesariamente una forma circular, como se muestra por ejemplo en la figura 2, y puede tener otras formas, como una forma cuadrada.
También debe tenerse en cuenta que mientras que en todas las realizaciones mostradas la placa de soporte 29, 129, 229 se extiende en un plano horizontal, en otras realizaciones también puede tener una disposición diferente. En particular, en una realización no ilustrada, la placa de soporte tiene una forma frustocónica con un eje cónico que coincide con el eje longitudinal del tubo sellado 10, 110. En este caso, la superficie inferior de la almohadilla aislante tiene ventajosamente una forma complementaria de cono truncado.
La figura 6 ilustra esquemáticamente la estructura de una cúpula de gas 301 según otra realización. Los elementos que son idénticos o similares a los elementos mostrados en las figuras 1 a 3, es decir, que cumplen la misma función, están marcados con el mismo número de referencia más 300. Esta forma de realización difiere de las formas de realización descritas anteriormente en que la placa de soporte 329 no está formada por un hombro del cilindro exterior 311. En efecto, en esta realización, la placa de soporte 329 es una pieza que está soldada al cilindro interior 311, a la parte superior 326 y/o a la parte inferior 327 de dicho cilindro interior 311 y que sobresale en el interior del tubo sellado 310 con respecto a dicha parte superior 326 y a dicha parte inferior 327.
Mediante esta disposición, el diámetro de la parte superior 326 del tubo sellado 310 puede ser menor, como se muestra en la figura 6, o igual al diámetro de la parte inferior 327, según otra realización.
Dicha estructura de cúpula de gas 301 también se puede obtener adaptando una estructura de cúpula de gas según el arte previo. En este caso, la parte inferior 327 del tubo sellado 310 corresponde al tubo sellado de una estructura de cúpula de gas según el estado de la técnica. Además, para obtener una estructura de cúpula de gas según la invención, la parte superior 326 equipada con la brida de montaje 318 se une a la estructura de cúpula de gas original. Según una realización, no ilustrada, la parte superior 326 tiene un diámetro igual al de la parte inferior y la parte superior está soldada a la parte, referenciada 343, que originalmente servía, es decir, antes de la modificación estructural, como brida destinada a recibir la tapa. Esto permite el uso de una tapa 319 con el mismo diámetro que la tapa original y, por lo tanto, permite reutilizar la tapa original 319 en caso de que se adapte una estructura de cúpula de gas según el arte previo.
La técnica descrita anteriormente para fabricar una estructura de cúpula de gas puede utilizarse en diferentes tipos de tanques de membrana, en una instalación en tierra o en una estructura flotante como un buque de GNL o similar.
Con referencia a la figura 7, una vista de pájaro de un buque cisterna de GNL 70 muestra un tanque generalmente prismático, aislado y estanco 71 montado en el doble casco del buque 72. La pared del tanque 71 comprende una barrera estanca primaria destinada a estar en contacto con el GNL contenido en el tanque, una barrera estanca secundaria dispuesta entre la barrera estanca primaria y el doble casco 72 del buque, y dos barreras aislantes dispuestas entre la barrera estanca primaria y la barrera estanca secundaria y entre la barrera estanca secundaria y el doble casco 72 respectivamente.
De una manera conocida por sí misma, las tuberías de carga/descarga 73 dispuestas en la cubierta superior del buque pueden estar conectadas, por medio de conectores apropiados, a una terminal marítima o portuaria para transferir una carga de GNL desde o hacia el tanque 71.
La figura 7 muestra un ejemplo de terminal marítima con una estación de carga y descarga 75, una tubería submarina 76 y una instalación en tierra 77. La estación de carga y descarga 75 es una instalación fija en alta mar con un brazo móvil 74 y una torre 78 que soporta el brazo móvil 74. El brazo móvil 74 lleva un haz de mangueras aisladas 79 que pueden conectarse a los conductos de carga/descarga 73. El brazo móvil 74 orientable es adecuado para todos los tamaños de buques de transporte de GNL. Un conducto de conexión, no mostrado, se extiende hacia la torre 78. La estación de carga y descarga 75 permite la carga y descarga del buque cisterna de GNL 70 desde o hacia la instalación terrestre 77. Esta última incluye tanques de almacenamiento de gas licuado 80 y tuberías de conexión 81 conectadas por la tubería submarina 76 a la estación de carga o descarga 75. La tubería submarina 76 permite la transferencia de gas licuado entre la estación de carga o descarga 75 y la instalación en tierra 77 a lo largo de una gran distancia, por ejemplo 5 km, manteniendo así el buque de GNL 70 a gran distancia de la costa durante las operaciones de carga y descarga.
Para generar la presión necesaria para la transferencia del gas licuado, se utilizan bombas a bordo del buque 70 y/o bombas en la instalación en tierra 77 y/o bombas en la estación de carga y descarga 75.
Aunque la invención se ha descrito en relación con varias realizaciones particulares, es evidente que no se limita en modo alguno a las mismas y que incluye todos los equivalentes técnicos de los medios descritos, así como combinaciones de los mismos, si entran en el ámbito de la invención.
El uso del verbo "consistir", "comprender" o "incluir" y sus formas conjugadas no excluye la presencia de otros elementos o pasos que los establecidos en una reivindicación.
En las reivindicaciones, cualquier signo de referencia entre paréntesis no debe interpretarse como una limitación de la reivindicación.

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de almacenamiento de fluidos que comprende un casco y un tanque estanco y aislante térmicamente dispuesto en el casco (4, 5); presentando el tanque un espacio interior (2) para almacenar el fluido y comprendiendo una pared de techo que comprende:
- una barrera de aislamiento térmico (6) que se apoya en el casco (4, 5); y
- una membrana de sellado (9) para estar en contacto con el fluido contenido en el tanque; comprendiendo el dispositivo de almacenamiento una estructura de cúpula de gas que comprende:
- un tubo sellado (10, 110, 310) que tiene un extremo longitudinal superior (14, 114, 314) equipado con una brida de montaje (18, 118, 318) y un extremo longitudinal inferior (15) que pasa a través de la barrera termoaislante (6) y la membrana de sellado (9) de la pared de techo, de manera que se define una trayectoria de flujo entre el espacio interior (2) del tanque y al menos un colector de vapor dispuesto fuera del tanque;. - una tapa (19, 119, 319) que se fija a dicha brida de montaje (18, 118, 318) mediante elementos de fijación para cerrar el extremo longitudinal superior (14, 114, 314) del tubo sellado (1o, 110, 310);
- una junta anular de sellado (20) que se comprime entre la tapa (19, 119, 319) y la brida de montaje (18, 118, 318);
- un conducto de recogida de vapor (3, 17, 117) que pasa de forma estanca a través de una pared del tubo sellado (10, 110, 310) para abrirse en el interior del tubo sellado (10, 110, 310) en una zona de recogida (25, 125, 325), pudiendo así dicho conducto de recogida de vapor (3, 17, 117) conducir el vapor entre la zona de recogida (25, 125, 325) y el colector de vapor dispuesto fuera del tanque;
- el tubo sellado (10, 110, 310) comprende una placa de soporte (29, 129, 329) que se extiende transversalmente hacia el interior del tubo sellado (10, 110, 310), y está situada longitudinalmente entre la zona de recogida (25, 125, 325) y el extremo longitudinal superior (14, 114, 314) del tubo sellado (10, 110, 310) delimitando la placa de soporte (29, 129, 329), por un lado, una porción inferior del interior del tubo sellado (10, 110, 310) que está situada por debajo de la placa de soporte (29, 129, 329) y, por otro lado, una porción superior del interior del tubo sellado (10, 110, 310) que está situada por encima de la placa de soporte (29, 129, 329);
- una almohadilla aislante (30, 130, 330) que bloquea la porción superior del interior del tubo sellado (10, 110, 310), comprendiendo dicha almohadilla aislante (30, 130, 330) una superficie superior y una superficie inferior (31) que se enfrentan respectivamente a la tapa (19, 119, 319) y a la placa de soporte (29, 129, 329);
la placa de soporte (29, 129, 329) soporta la almohadilla aislante (30, 130, 330) y coopera con la superficie inferior de la almohadilla aislante (30, 130, 330) en toda la periferia de dicha superficie inferior (31) para formar una barrera que limita un fenómeno de convección térmica entre la porción inferior y la porción superior del interior del tubo sellado (10, 110, 310).
2. Dispositivo de almacenamiento de fluidos según la reivindicación 1, en el que la almohadilla aislante (30, 130, 330) comprende un cuerpo aislante (32) y una base (33) que se interpone entre el cuerpo aislante (32) y la placa de soporte (29, 129, 329).
3. Dispositivo de almacenamiento de fluidos según la reivindicación 2, en el que la base (33) está equipada con un miembro de agarre (34) que se proyecta hacia el extremo longitudinal superior (14, 114, 314) del tubo sellado (10, 110, 310) a través de un orificio (35) realizado en el cuerpo aislante (32).
4. Dispositivo de almacenamiento de fluidos, en el que la almohadilla aislante (30, 130, 330) tiene un cuerpo aislante (32) que comprende una placa superior (37), una placa inferior (38) y una capa de espuma de polímero aislante intercalada entre la placa inferior (38) y la placa superior (37).
5. Dispositivo de almacenamiento de fluidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la placa de soporte (29, 129, 329) y la almohadilla aislante (30, 130, 330) están unidas entre sí.
6. Dispositivo de almacenamiento de fluidos según la reivindicación 5, en el que la placa de soporte (29, 129) está provista de una pluralidad de espárragos (39, 139) que tienen cada uno un extremo roscado que se proyecta hacia el extremo longitudinal superior (14, 114) del tubo sellado (10, 110) y que pasa a través de un respectivo orificio pasante (40, 41) en la almohadilla aislante (30, 130), cooperando el extremo roscado de cada uno de dichos espárragos con una tuerca para fijar dicha almohadilla aislante (30, 130) a la placa de soporte (29, 129).
7. Dispositivo de almacenamiento de fluidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el tubo sellado (10, 110) tiene un hombro (24) provisto entre una porción inferior (27, 127) y una porción superior (26, 126) del tubo sellado (10, 110), teniendo dicha porción superior (26, 126) un diámetro mayor que el diámetro de la porción inferior (27, 127) y formando dicho hombro (24) la placa de soporte (29, 129).
8. Dispositivo de almacenamiento de fluidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la placa de soporte (329) delimita una porción superior (326) y una porción inferior (327) del tubo sellado (310) y se proyecta transversalmente hacia el interior del tubo sellado (310) con respecto a dichas porciones superior (326) e inferior (327) del tubo sellado (310), presentando la porción superior (326) del tubo sellado (310) un diámetro menor o igual que el diámetro de la porción inferior (327) del tubo sellado (310).
9. Dispositivo de almacenamiento de fluidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el tubo sellado (10, 110, 310) comprende un cilindro exterior (11, 110, 310), un cilindro interior (12) que pasa a través del cilindro exterior (11, 110, 310) y un espacio intermedio aislante (13) previsto entre el cilindro exterior (11, 110, 310) y el cilindro interior (12).
10. Dispositivo de almacenamiento de fluidos según la reivindicación 9, en el que el cilindro interior (12) tiene un extremo superior que está conectado de forma estanca al cilindro exterior (11, 110, 310) y que está situado en una zona longitudinalmente dispuesta entre la placa de soporte (29, 129, 329) y el extremo longitudinal inferior (15) del tubo sellado (10, 110, 310).
11. Dispositivo de almacenamiento de fluidos según la reivindicación 9 o 10, en el que el conducto de recogida de vapores (3, 17) atraviesa herméticamente una pared del cilindro exterior (11, 110, 310) en una región situada longitudinalmente entre la placa de soporte (29, 129, 329) y el extremo superior del cilindro interior (12).
12. Dispositivo de almacenamiento de fluidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la brida de montaje (18, 118, 318) se proyecta transversalmente hacia fuera del tubo sellado (10, 110, 310) desde el extremo longitudinal superior (14, 114, 314) de dicho tubo sellado (10, 110, 310).
13. Dispositivo de almacenamiento de fluidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que cada elemento de fijación comprende un tornillo roscado que coopera con una tuerca y que pasa a través de una abertura (21) provista en la tapa (19) y una abertura (22) provista en la brida de montaje (18).
14. Dispositivo de almacenamiento de fluidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, configurado como un buque.
15. Sistema de transferencia de un fluido, que comprende un dispositivo de almacenamiento de fluidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, tuberías aisladas (73, 79, 76, 81) dispuestas para conectar el tanque (71) a una instalación de almacenamiento flotante o en tierra (77) y una bomba para impulsar un fluido a través de las tuberías aisladas desde o hacia la instalación de almacenamiento flotante o en tierra hacia o desde el tanque.
16. Procedimiento de montaje de un dispositivo de almacenamiento de fluidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque comprende:
- montar un conjunto que comprende el tubo sellado (10, 110, 310) y el conducto de recogida de vapores (3, 17, 117) de forma que:
- el tubo sellado (10, 110, 310) tiene el extremo longitudinal superior (14, 114, 314) equipado con la brida de montaje (18, 118, 318), atravesando el extremo longitudinal inferior (15) la barrera de aislamiento térmico (6) y la membrana de sellado (9) de la pared de techo del tanque y la placa de soporte (29, 129, 329) que se extiende transversalmente hacia el interior del tubo sellado (10, 110, 310), y está situado longitudinalmente entre la zona de recogida (25, 125, 325) y el extremo longitudinal superior (14, 114, 314) del tubo sellado (10, 110, 310); y que
- el conducto de recogida de vapores (3, 17, 117) pasa de forma estanca a través de la pared del tubo sellado (10, 110, 310) y se abre al interior del tubo sellado (10, 110, 310) en la zona de recogida (25, 125, 325);
- colocar la almohadilla aislante (30, 130, 330) en el interior de la porción superior del interior del tubo sellado (10, 110, 310) contra la placa de soporte (29, 129, 329);
- fijar la tapa (19, 119, 319) a la brida de montaje (18, 118, 318) comprimiendo la junta anular de sellado (20) entre la tapa y la brida de montaje.
17. Procedimiento de montaje según la reivindicación 16, en el que el montaje del conjunto que comprende el tubo sellado (110) y el conducto de recogida de vapores (3, 17) comprende:
- proporcionando una porción inferior (127) del tubo sellado (110) y la placa de soporte (129), estando la placa de soporte (129) unida a dicha porción inferior (127) y proyectándose transversalmente hacia fuera desde la porción inferior (127);
- proporcionar una porción superior (126) del tubo sellado (110) equipada con la brida de montaje (118); presentando la porción superior (126) un diámetro mayor que el de la porción inferior (127)
- fijar herméticamente la porción superior (126) a la placa de soporte (129).
18. Procedimiento de montaje según la reivindicación 16, en el que el montaje del conjunto comprende el tubo sellado (10, 110, 310) y el conducto de recogida de vapor (3, 17) comprende:
- proporcionar una porción superior (326) del tubo sellado (310), estando dicha porción superior (326) del tubo sellado (310) equipada con la brida de montaje (318);
- proporcionar una porción inferior (327) del tubo sellado (310), comprendiendo dicha porción inferior (327) una segunda brida (343) que se proyecta radialmente hacia afuera;
- proporcionar la placa de soporte (329);
- fijar la placa de soporte (329) a la porción inferior (327) y/o a la porción superior (326) del tubo sellado (310); y
- fijar la porción superior (326) del tubo sellado (310) a la porción inferior (327) del tubo sellado, coaxialmente al mismo.
19. Procedimiento de carga o descarga de un dispositivo de almacenamiento de fluidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el fluido se transporta a través de tuberías aisladas (73, 79, 76, 81) desde o hacia una instalación de almacenamiento flotante o terrestre (77) hacia o desde el tanque del dispositivo de almacenamiento de fluidos.
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