ES2912301T3 - Dispositivo de interfaz de base con protección catódica - Google Patents

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Abstract

Un dispositivo (20) de interfaz de base que comprende un cuerpo cilíndrico dispuesto para introducirse en una abertura en una pared (22) de una base submarina, el dispositivo de interfaz que comprende además una pluralidad de brazos o dientes (24, 44) extensibles dispuestos para encajar en una parte interior de la pared (22) evitando así que el dispositivo de interfaz se retire de la abertura, caracterizado en que cada uno de los brazos o dientes (24) comprende uno o más elementos (30, 32, 34, 38) de contacto cerámicos de protección galvánica dispuestos en un extremo de los brazos o dientes (24) y que sirven como un punto o unos puntos de contacto entre los brazos o dientes (24) y la superficie interior de la pared.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de interfaz de base con protección catódica
Campo de la invención
La invención se refiere a cables y flexibles, en particular a dispositivos de interfaz de tracción a través de los cuales los cables submarinos entran en una estructura en alta mar.
Antecedentes
Los cables, en particular los cables usados en la industria en alta mar, pueden ser extremadamente largos y pesados. Los cables a menudo se deben tirar de un lugar a otro, lo que requiere grandes fuerzas de tracción de hasta varias toneladas. Los cables a menudo deben protegerse del ambiente y de los impactos físicos, y en ciertas aplicaciones, los cables están dispuestos concéntricamente dentro de un conducto protector que se tira junto con el cable y se asegura a una estructura. Un ejemplo de una aplicación de este tipo son los cables tendidos entre turbinas eólicas en alta mar, estaciones transformadoras y similares. Otro ejemplo de una aplicación de este tipo son los flexibles extendidos entre plataformas de producción en alta mar.
En una aplicación de este tipo, es deseable que el conducto se asegure al punto de entrada de la base, para garantizar que el conducto no se extraiga de la base por el peso de la disposición del cable, por corrientes u otras fuerzas. Una solución de la técnica anterior a este problema se describe en el documento EP2329174. Como se muestra allí, en el extremo del conducto está dispuesto un elemento de tracción bloqueable. El elemento de tracción comprende una sección de restricción de curvatura flexible en su extremo delantero, y un segmento de bloqueo en su extremo trasero. La sección de restricción de curvatura flexible está hecha de un material polimérico, mientras que el segmento de bloqueo tiene la forma de un cuerpo de acero cilíndrico rígido con una parte de tope en su base que tiene un diámetro mayor que el orificio de entrada. El segmento de bloqueo comprende además una pluralidad de dedos cargados por resorte y estirados, separados una distancia por delante de la parte de tope. Los dedos, que están estirados en la posición extendida, saltan para encajar en el interior de la abertura para evitar que el conducto se extraiga de la estructura.
Otro ejemplo de una interfaz de tracción de la base es la invención del presente solicitante en el documento PCT/EP2017/063695, que reivindica la prioridad del documento US 62/347367 presentado el 9 de junio de 2016. Como se describe allí, esa solicitud proporciona un dispositivo de interfaz de base que comprende un elemento de tracción alargado para la conexión a un extremo delantero de un conducto cilíndrico alargado flexible en el que está dispuesto un cable. El elemento de tracción tiene un orificio central longitudinal. En el extremo trasero del elemento de tracción, está dispuesto un manguito deslizable alrededor de la circunferencia del elemento de tracción. El manguito deslizable está dispuesto para deslizarse en la dirección longitudinal del elemento de tracción. El manguito deslizable tiene una parte de tope en su base, la parte de tope que es de mayor diámetro que la abertura de la base en la que se va a introducir el dispositivo de tracción. El manguito deslizable está conectado a los elementos dentados extensibles en su extremo delantero por un enlace, por lo que el movimiento longitudinal del manguito se transfiere a una extensión lateral de los elementos dentados, que encajan en el interior de la abertura en la base para evitar que el dispositivo de interfaz sea sacado.
Las bases en alta mar en las que se insertan los dispositivos de interfaz descritos anteriormente normalmente están hechas de metal, por ejemplo, acero al carbono. Los dientes o brazos de los dispositivos de interfaz descritos anteriormente que se encajan en el interior de la abertura también están hechos de metal. Debido al ambiente salino del agua de mar, el contacto de metal con metal entre los dientes de la interfaz y la pared interior de la base causará corrosión galvánica (también llamada corrosión bimetálica). Dado que tales dispositivos de interfaz a menudo tienen una vida útil esperada de 20 años o más, tal corrosión galvánica puede debilitar el área de la pared en las proximidades de la abertura. Debido a las fuerzas de tracción, a veces extremas, de los cables submarinos, esto puede provocar un fallo catastrófico del dispositivo de interfaz.
Compendio de la invención
La presente invención tiene como objetivo proporcionar una interfaz de base que evite el problema de la corrosión galvánica. Según un aspecto, la invención proporciona un dispositivo de interfaz de base dispuesto para encajar en una abertura en la pared de una base o estructura en alta mar que tiene paredes hechas un de metal de refuerzo. El dispositivo de interfaz tiene dientes o brazos dispuestos para encajar en el interior de la abertura. Los dientes o brazos están provistos de medios de protección galvánica.
Según la invención, el medio de protección galvánica comprende un elemento de contacto no metálico dispuesto sobre los dientes o brazos, donde el elemento no metálico está en contacto con el interior de la abertura.
Según la invención, el elemento no metálico está hecho de un material cerámico, tal como el cerámica de Óxido de Aluminio (AbOs), por ejemplo Frialit® F99.7. Los materiales alternativos incluyen cerámicas de Zirconia (ZrO2), Carburo de Silicio (SiC), Nitruro de Silicio (Si3N4) o Zirconia parcialmente estabilizada con Magnesia (Zr02, MgO) .
Según un aspecto, el elemento de contacto cerámico es una o más bolas de cerámica integradas en el extremo superior de los dientes o brazos. Según otro aspecto, el elemento de contacto cerámico es una varilla integrada en el extremo superior de los dientes o brazos. Según otro aspecto más, el elemento de contacto cerámico es una tapa o cubierta en el extremo superior de los dientes o brazos.
En una segunda realización que no forma parte de la invención, el elemento de contacto no metálico está hecho de un caucho, poliuretano, un polímero elastomérico, Epoxi o similar.
En una tercera realización, todos los dientes o brazos están hechos de material no metálico.
En una cuarta realización que no forma parte de la invención, los dientes o brazos están hechos del mismo material metálico que las paredes de base.
Según otro aspecto, utilizable con cualquiera de las realizaciones anteriores, la invención proporciona una funda elastomérica que tiene aletas que están dispuestas sobre los dientes o los brazos cuando están en la posición retraída. Las aletas están dispuestas sobre los dientes o los brazos, de manera que cuando los dientes o los brazos se extienden, las aletas se empujarán hacia afuera, y quedarán intercaladas entre el extremo superior de los brazos y el interior de la abertura de la pared. Este aspecto puede ser un complemento de una de las realizaciones anteriores, funcionando así como un parachoques que proporciona una protección adicional.
En una realización que no forma parte de la invención, los dientes o brazos del dispositivo de interfaz se reemplazan con un anillo de retención, que tiene el elemento de contacto no metálico incrustado a intervalos alrededor de su circunferencia.
Una función adicional del elemento de contacto de protección galvánica (aparte de proporcionar un aislamiento entre metales de diferente potencial galvánico) es servir como un punto de contacto cuando las cargas son altas, y las superficies de contacto son pequeñas, irregulares, o de ángulo variable o desconocido. El material de protección galvánica estará expuesto a fuerzas de alto impacto en áreas pequeñas. El material de protección galvánica también puede proporcionar amortiguación y, por lo tanto, reducir los picos de carga.
La parte mecánica en la que se instala el material de protección (por ejemplo, los dientes o los brazos de retención), normalmente está hecha de acero de alta resistencia. La parte mecánica también puede estar hecha (parcial o completamente) del propio material de protección.
La instalación del elemento de protección en la parte metálica, se puede hacer de varias formas. Si se usan bolas de cerámica, el asiento debe tener la misma forma que la bola para proporcionar una buena distribución de las cargas a la parte metálica. La bola se puede fijar en un orificio correspondiente usando un collarín de engarce, un anillo soldado, un anillo de rosca, una brida atornillada o adhesivo. Es importante que la dirección de la carga sea sobre el asiento y no sobre el dispositivo que fija la bola a la parte metálica.
Breve descripción de los dibujos
La invención se describirá en detalle con referencia a las figuras adjuntas en donde:
La figura 1 es una vista en perspectiva de una realización de la invención que tiene una bola de cerámica integrada en la extremo superior de los dientes o brazos.
La figura 2 es una vista en sección transversal de la realización de la figura 1.
La figura 3 es una vista detallada en sección transversal de la figura 2.
La figura 4 es una vista detallada en perspectiva de una realización alternativa con una varilla de cerámica integrada en el extremo superior de los dientes o brazos.
La figura 5 es una vista detallada en perspectiva de una realización alternativa con una punta o tapa de cerámica integrada en el extremo superior de los dientes o brazos.
La figura 6 es una vista en sección transversal que ilustra la bola o varilla integrada en el extremo superior de los dientes o brazos.
Las figuras 7A y 7B son vistas en perspectiva de una realización alternativa con una pluralidad de bolas de cerámica integradas en el extremo superior de los dientes o brazos.
Las figuras 8A y 8B son vistas en perspectiva que muestran una manguito elástico con aletas que no forman parte de la invención usadas con las realizaciones que tienen y no tienen una bola de cerámica, respectivamente.
La figura 9 es una vista en perspectiva de una realización alternativa que no forma parte de la invención que tiene un anillo de retención con bolas de cerámica integradas.
La figura 10 es una vista en sección transversal de la figura 9.
Descripción detallada de la invención
Como se muestra en la figura 1, la invención según un aspecto proporciona un dispositivo 20 de interfaz de base dispuesto para pasar a través de una abertura en una pared 22 submarina de una estructura. Los ejemplos de tales estructuras incluyen, por ejemplo, la base de una turbina eólica en alta mar, o una base en alta mar similar. El dispositivo de interfaz normalmente se usa como un dispositivo de tracción para la entrada de un cable en el interior de la estructura. Tales dispositivos de interfaz tienen medios para encajarse en la pared interior de la abertura para evitar que el cable tire del dispositivo de interfaz fuera de la abertura. Como se muestra en la figura 1, tales medios pueden ser una pluralidad de dientes o brazos 24 dispuestos para extenderse en una dirección hacia afuera desde el cuerpo normalmente cilíndrico del dispositivo de interfaz cuando se tira hacia la abertura. En la realización que se muestra en la figura 1, los dientes o brazos 24 se extienden en virtud de un enlace que conecta los dientes o brazos 24 a un manguito 26 móvil. En el extremo trasero del manguito 26 hay un tope 28 con un diámetro mayor que la abertura. El dispositivo de interfaz se introduce en la base hasta que el tope 26 hace contacto con el lado exterior de la pared 22. Las fuerzas de tracción adicionales hacen que los dientes o brazos 24 giren a su posición extendida.
Como puede verse en la figura 1, uno o más de los dientes o brazos 24 estarán en ocasiones en contacto con el lado interior de la pared 22. La pared 22 normalmente está hecha de un primer metal, por ejemplo, acero al carbono. Los dientes o brazos 24 normalmente están hechos de un segundo metal, por ejemplo, un acero de alta resistencia. Dado que los dos metales son de diferente material y que tienen diferente potencial galvánico, existe el peligro de corrosión galvánica entre los dos. Por lo tanto, los dientes o brazos comprenden un elemento de contacto no metálico dispuesto en sus extremos, colocado de manera que el elemento de contacto no metálico, y no la parte metálica de los dientes o brazos, hace contacto con la pared interior.
En la realización que se muestra en la figura 1, el elemento de contacto es una bola 30 de cerámica. Las figuras 2 y 3 ilustran el punto de contacto entre la bola 30 de cerámica y la pared 22.
En la realización que se muestra en la figura 4, el elemento de contacto no metálico es una varilla 32 de cerámica.
En la realización que se muestra en la figura 5, el elemento de contacto no metálico es una tapa o punta 34 dispuesta en el extremo de los dientes o brazos 24.
La bola 30 de cerámica o varilla 32 de cerámica está integrada en el extremo de los brazos 24 como se muestra en la figura 6. Según un aspecto, la bola está dispuesta en un rebaje, con el extremo de los dientes o brazos 24 engarzados alrededor de la bola para mantenerla en su lugar. Alternativamente, la bola o varilla se puede fijar por pegamento u otros medios conocidos en la técnica.
Las figuras 7A y 7B ilustran una pluralidad de bolas 30 de cerámica integradas en los extremos de los dientes o brazos 24.
Las figuras 8A y 8B muestran una variante que no forma parte de la invención con un manguito 36 que tiene una pluralidad de aletas 38 dispuestas alrededor de la circunferencia del dispositivo de interfaz, superponiendo los brazos 24. Las aletas 38 se colocan sobre los brazos 24 cuando los brazos 24 están su posición retraída. Como se puede apreciar en las figuras 8A y 8B, los brazos 24 presionarán las aletas 38 hacia arriba a medida que se extienden los brazos, intercalando las aletas entre los brazos y el interior de la pared 22. El manguito 36 se puede emplear con las realizaciones de la invención que comprenden un elemento de contacto, como se muestra en la figura 8A, o en las realizaciones de la invención donde los brazos 24 no tienen un elemento de contacto, como se muestra en la figura 8B. En este último caso, el material de las aletas proporciona una protección galvánica, y en el primer caso las aletas proporcionan al menos un efecto parachoques que protege o amortigua el elemento de contacto.
Se pueden emplear elementos de contacto no metálicos en cualquier situación donde un primer elemento metálico entre en contacto con un segundo elemento metálico. Las figuras 9 y 10 muestran un cuerpo 40 cilíndrico que pasa a través de una abertura en un elemento 47 metálico. Un collarín 44 metálico fijado al cuerpo 40 cilíndrico evita que el cuerpo 40 sea empujado o tirado a través del elemento 47. Para evitar la corrosión galvánica, el collarín 44 ha integrado en su superficie orientada hacia adelante una pluralidad de bolas 30 de cerámica.
El material cerámico de los elementos de contacto puede ser cualquier material cerámico apropiado, siempre que el material pueda resistir las fuerzas de una aplicación determinada. Tal material cerámico incluye cerámica de Óxido de Aluminio (AbOs), por ejemplo Frialit® F99.7. Los materiales alternativos incluyen cerámicas de Zirconia (ZrO2), Carburo de Silicio (SiC), Nitruro de Silicio (SisISU) o Zirconia parcialmente estabilizada con Magnesia (ZrO2, MgO). También se pueden emplear otros materiales no metálicos que no forman parte de la invención en determinadas circunstancias, por ejemplo caucho, poliuretano, un polímero elastomérico, Epoxi o similares. El manguito 36 puede estar hecho de cualquier material flexible apropiado, por ejemplo, un material de polímero elastomérico, plástico, caucho o similar.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo (20) de interfaz de base que comprende un cuerpo cilindrico dispuesto para introducirse en una abertura en una pared (22) de una base submarina, el dispositivo de interfaz que comprende además una pluralidad de brazos o dientes (24, 44) extensibles dispuestos para encajar en una parte interior de la pared (22) evitando así que el dispositivo de interfaz se retire de la abertura, caracterizado en que cada uno de los brazos o dientes (24) comprende uno o más elementos (30, 32, 34, 38) de contacto cerámicos de protección galvánica dispuestos en un extremo de los brazos o dientes (24) y que sirven como un punto o unos puntos de contacto entre los brazos o dientes (24) y la superficie interior de la pared.
2. Un dispositivo (20) de interfaz de base según la reivindicación 1, en donde el elemento de contacto cerámico de protección galvánica es una bola (30) de cerámica dispuesta en un receptáculo en el extremo de los dientes o brazos.
3. Un dispositivo (20) de interfaz de base según la reivindicación 1, en donde el elemento de contacto cerámico de protección galvánica es una varilla (32) de cerámica.
4. Un dispositivo (20) de interfaz de base según la reivindicación 1, en donde el elemento de contacto cerámico de protección galvánica es una tapa (34) de cerámica.
5. Un dispositivo (20) de interfaz de base según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un material elastomérico flexible dispuesto sobre los brazos o dientes cuando dichos brazos o dientes están en una primera posición retraída, dicho material configurado para quedar intercalado entre los brazos o dientes y la superficie interior de la pared cuando los brazos o los dientes están en una segunda posición extendida.
6. Un dispositivo (20) de interfaz de base según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el elemento de contacto cerámico de protección galvánica está hecho de cerámica de Óxido de Aluminio (AbOa), o cerámicas de Zirconia (ZrO2), Carburo de Silicio (SiC), Nitruro de Silicio (SisISU) o Zirconia parcialmente estabilizada con Magnesia (ZrOa, MgO).
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