ES2947408T3 - Segmento de tubo y tubo para sistema de transporte de tubo evacuado - Google Patents
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Abstract
Metodo para producir un segmento de tubo (1) y un tubo para un sistema de transporte de tubos al vacio y un metodo para producir dicho segmento de tubo (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Segmento de tubo y tubo para sistema de transporte de tubo evacuado
Esta invención se refiere a un método para producir un tubo para un sistema de transporte de tubo evacuado y a un método para producir dicho segmento de tubo. Un hyperloop es un modo propuesto de transporte de pasajeros y/o carga, utilizado por primera vez para describir un diseño de tren de vacío de código abierto lanzado por un equipo conjunto de Tesla y SpaceX. Basándose en gran medida en el tren al vacío de Robert Goddard, un hyperloop comprende un tubo sellado o un sistema de tubos a través del cual una cápsula puede viajar sin la resistencia del aire o la fricción, transportando personas u objetos a alta velocidad y aceleración. La versión del concepto de Elon Musk, mencionada públicamente por primera vez en 2012, incorpora tubos de presión reducida en donde las cápsulas presurizadas se desplazan sobre cojinetes de aire impulsados por motores de inducción lineales y compresores de aire. Los tubos pasarían por encima del suelo en columnas o por debajo del suelo en túneles para evitar los peligros de los pasos a nivel. El concepto permitiría viajes que son considerablemente más rápidos que los actuales tiempos de viaje en tren o avión. Un sistema hyperloop ideal será más eficiente energéticamente, silencioso y autónomo que los modos de transporte público existentes.
Históricamente, los desarrollos en los trenes de alta velocidad se han visto obstaculizados por las dificultades para gestionar la fricción y la resistencia del aire, las cuales se vuelven sustanciales cuando los vehículos se acercan a altas velocidades. En teoría, el concepto de tren de vacío elimina estos obstáculos mediante el empleo de trenes que levitan magnéticamente en tubo evacuado (sin aire) o parcialmente al vacío, lo que permite velocidades muy altas. El principio de la levitación magnética se describe en el documento US1020942. Sin embargo, el alto costo de la levitación magnética y la dificultad de mantener el vacío a grandes distancias ha impedido que se construya este tipo de sistema. El Hyperloop se asemeja a un sistema de tren de vacío, pero funciona a aproximadamente un milibar (100 Pa) de presión y, por lo tanto, puede describirse como un sistema de transporte de tubo evacuado (ETT), como se describe en términos generales en el documento US5950543.CN 101837789 Ase considera que revela las características del preámbulo de la reivindicación 1, pero este documento describe partes de tubo tanto de partes cuadrangulares como circulares.
Un sistema de transporte por tubo evacuado (ETT) resuelve muchos problemas asociados con el transporte clásico al mover todos los obstáculos de la ruta de viaje y no permitir su regreso. Una vez que el camino está evacuado y libre de obstáculos, el viaje puede realizarse sin obstáculos. El objeto que viaja (en este caso, una cápsula) está en un tubo, por lo que permanece en el camino previsto y ningún obstáculo puede interponerse en el camino. Si las cápsulas subsiguientes experimentan una aceleración y desaceleración idénticas, muchas cápsulas pueden viajar en la misma dirección en el tubo a la vez con total seguridad. La aceleración y la desaceleración están planificadas para evitar que la cápsula se convierta en un obstáculo para las cápsulas posteriores. La fiabilidad de las cápsulas es muy alta debido a la mínima o nula dependencia de las piezas móviles. La mayor parte de la energía necesaria para acelerar se recupera durante la desaceleración.
Uno de los elementos importantes de un sistema de ETT es el tubo. Estos tubos requieren un gran diámetro para permitir el paso de las vainas que contienen la carga o los pasajeros. El requisito principal del tubo es que debe ser evacuado. La presión en el tubo es de aproximadamente 100 Pa, por lo que debe poder soportar la presión de la atmósfera circundante. La presión atmosférica es de unos 101 kPa, es decir, unas 1000 veces la presión en el tubo. Como los tubos sobre el suelo a menudo estarían sostenidos (por ejemplo, por columnas), el tubo también debe poder salvar el espacio entre dos soportes sin doblarse ni pandearse. De acuerdo con la propuesta completa del proyecto Hyperloop Alpha, es necesario un grosor de pared del tubo entre 20 y 23 mm para proporcionar la resistencia suficiente para los casos de carga considerados, como diferencial de presión, flexión y pandeo entre pilares, carga debido al peso de la cápsula y aceleración, así como consideraciones sísmicas para un tubo de pasajeros. Para un tubo de pasajeros más vehículo, el grosor de la pared del tubo para el tubo más grande sería de 23 a 25 mm. Estos cálculos se basan en un tubo que tiene un diámetro interno de 3,30 mm. Sin embargo, los cálculos también han demostrado que la economía del sistema de ETT se puede mejorar mucho aumentando el tamaño de la cápsula que viaja a través del tubo. Estos tamaños de vaina aumentados requieren un diámetro interno del orden de 3,50 a 5,00 metros. Si estos diámetros de tubo se fabrican de acero, entonces esto requiere un grosor del orden de 30 mm. Ningún laminador de bandas en caliente puede suministrar material de este grosor y, por lo tanto, estos tubos tendrían que fabricarse a partir de chapa. Con el uso generalizado propuesto del sistema de ETT y el acero como material preferido para el tubo, esto requeriría aprox. 3000 ton/km x 20 000 km = 60 Mton. Actualmente, la producción total de chapa gruesa en EU28 es de unas 10 Mton/año. Aparte de este problema de capacidad, está claro que la producción de tubos a partir de chapa requiere una enorme cantidad de engorroso manejo y conformado in situ y soldadura de la chapa, así como que los tubos se vuelven muy pesados. Un tubo de 5 m de diámetro de acero de 30 mm de grosor pesa 3700 kg/m, lo que significa que los segmentos de 10 m pesan 37 toneladas. La carga útil de un helicóptero Mi-26 es de unas 22 toneladas. El transporte por carretera no es práctico en vista de los viaductos u otras restricciones.
El objeto de la invención es proporcionar un tubo para un sistema de ETT que sea más ligero que un tubo producido convencionalmente.
Es otro objeto de la invención proporcionar un tubo para un sistema de ETT que pueda fabricarse in situ.
Es otro objeto de la invención proporcionar un tubo para un sistema de ETT que pueda transportarse fácilmente por carretera.
Uno o más de estos objetivos se alcanzan con un tubo de sistema de transporte de tubo evacuado que, en uso, es casi vacío, que comprende una pluralidad de segmentos de tubo en T (1) para construir un sistema de transporte de tubo evacuado en donde los segmentos de tubo tienen un lado exterior (1') y un lado interior (1") caracterizado porque cada segmento de tubo está compuesto por una pluralidad de partes de pared de tubos de acero prefabricados (2) en donde las partes comprenden una parte esencialmente cuadrangular (3) que tiene una superficie orientada hacia el exterior (3') en dirección al exterior del segmento de tubo y una superficie orientada hacia el interior (3") en dirección al interior del segmento de tubo, teniendo dicha parte dos bordes tangenciales (4, 5) y dos bordes axiales (6, 7), en donde al menos los bordes axiales (6, 7) están provistos de pestañas (8) a lo largo de uno o ambos bordes (6, 7). En una realización solo los bordes axiales (6, 7) están provistos de pestañas (8) a lo largo de uno o ambos bordes y los bordes tangenciales (4, 5) no están provistos de pestañas. Las modalidades preferibles se proporcionan en las reivindicaciones dependientes. El tubo del sistema de transporte del tubo de vacío está, en uso, casi al vacío. En el contexto de esta invención, en donde la presión fuera del tubo es la presión atmosférica de aproximadamente 101 kPa (1 bar), casi vacío significa que la presión dentro del tubo es inferior a 10 kPa (“ 0,1 bar), preferentemente inferior a 1 kPa. (“ 0,01 bar o 10 mbar), incluso con mayor preferencia menos de 500 Pa (“ 5 mbar) o incluso 200 Pa (“ 2 mbar), o incluso aproximadamente 100 Pa (“ 1 mbar).
La invención también se materializa en un método de acuerdo con la reivindicación 10 y las reivindicaciones dependientes 11 a 14.
El segmento de tubo según la invención permite la producción de un tubo para un ETT in situ utilizando piezas que pueden construirse fuera del sitio y transportarse al sitio de construcción con relativa facilidad porque las partes de pared de tubos de acero prefabricados son relativamente pequeñas y pueden transportarse en camiones etc. También es posible producirlos in situ porque el material de partida es una bobina de acero laminado en caliente. La forma en que se construyen los segmentos de tubo imita el uso de aceros más gruesos mediante el uso de pestañas de refuerzo, nervaduras de refuerzo y anillos de refuerzo.
El segmento de tubo de acuerdo con la invención es adecuado para construir un sistema de transporte de tubo evacuado. Sin embargo, las propiedades específicas del segmento de tubo y, en particular, su capacidad para funcionar en condiciones en las que la presión ejercida sobre él desde el exterior del tubo producido a partir de estos segmentos de tubo es significativamente mayor que la presión en el tubo, lo hacen también adecuado para la aplicación de tubos operando bajo condiciones de presión similares. Ejemplos de estas aplicaciones son túneles subterráneos o submarinos para tráfico como túneles para bicicletas, túneles para automóviles, túneles para trenes, túneles o pozos de mantenimiento, tuberías en centrales hidroeléctricas, sistemas de almacenamiento de gas en donde se produce o puede producirse depresión, etc.
De acuerdo con un primer aspecto, un segmento de tubo para construir un sistema de transporte de tubo evacuado en donde el segmento de tubo tiene un lado exterior y un lado interior caracterizado porque el segmento de tubo está compuesto por una pluralidad de partes de pared de tubos de acero prefabricados en donde las partes comprenden esencialmente un parte cuadrangular que tiene una superficie orientada hacia el exterior en la dirección del exterior del segmento de tubo y una superficie orientada hacia el interior en la dirección del interior del segmento de tubo, teniendo dicha parte dos bordes tangenciales y dos bordes axiales, en donde al menos los bordes axiales están provistos de pestañas a lo largo de uno o ambos bordes.
Los bordes de las pestañas están preferentemente a lo largo de al menos parte de la longitud de ambos bordes axiales y con mayor preferencia a lo largo de toda la longitud de uno o ambos bordes axiales. Cuantas más alas estén presentes, mayor será el potencial de rigidez.
La parte esencialmente cuadrangular comprende partes que son un cuadrado, un rectángulo (Figura 4A), un trapezoide (Figura 4B), un paralelogramo, un rombo o un cóncavo plano.
El segmento de tubo y la parte de tubo resultante tienen una sección transversal anular, preferentemente una sección transversal sustancialmente circular. Las partes de la pared del tubo de acero prefabricado con paneles planos darán una impresión de circularidad debido a los muchos paneles necesarios para construir el tubo ancho requerido para el transporte de ETT.
La invención también se materializa en un método para producir un segmento de tubo para un sistema de transporte de tubo evacuado que comprende los pasos de:
• Producir una tira de acero laminada en caliente por laminación en caliente que tenga un grosor y propiedades adecuadas para producir las partes prefabricadas de paredes de tubos de acero;
• Decapado opcional de la tira de acero laminada en caliente;
• Proporcionar opcionalmente a la tira de acero laminada en caliente un recubrimiento metálico, por ejemplo, mediante galvanización en caliente.
• Cortar una pieza en bruto para producir las partes de pared de tubos de acero prefabricados a partir de la tira de acero laminada en caliente;
• Formar la pieza en bruto en las partes de pared de tubos de acero prefabricados proporcionando las pestañas en los bordes axiales, y
1. proporcionar una torcedura o torceduras opcionales en la dirección axial, y/o
2. proporcionar la curvatura opcional en la dirección tangencial y/o
3. proporcionar una nervadura o nervaduras de refuerzo opcionales en la dirección axial, por ejemplo, mediante laminación,
• Fijar de los bordes axiales de las partes de la pared de tubos de acero prefabricados al borde axial contiguo de las partes de la pared de tubos de acero prefabricados adyacentes para formar un segmento de tubo anular completo (1),
• Proporcionar opcionalmente la tira, las partes de pared de tubos de acero prefabricados o el segmento de tubo con un recubrimiento orgánico.
El orden de los pasos en el método no es fijo. El recubrimiento de la tira, las partes de la pared del tubo de acero prefabricado o el segmento del tubo con un recubrimiento orgánico se puede realizar en cualquier momento conveniente durante el proceso.
En una realización específica, la pieza en bruto para las partes de pared de tubos de acero prefabricados está provista de bordes axiales curvos, y dicha pieza en bruto se prensa en una forma curva provista de pestañas en los bordes axiales (hacia dentro, hacia fuera o mezclados) para producir partes de pared de tubos de acero prefabricados que, después de unir los bordes axiales de las partes de pared de tubos de acero prefabricados al borde axial contiguo de las partes de pared de tubos de acero prefabricados adyacentes, forman un segmento de tubo cónico adecuado para producir una parte de tubo cóncavo, preferentemente una parte de tubo catenoide. Preferiblemente, las partes de pared de tubos de acero prefabricados permiten la formación de una parte de tubo cóncavo, preferentemente una parte de tubo catenoide usando solo un conjunto de partes de pared de tubos de acero prefabricados de longitud completa, por ejemplo, como se muestra esquemáticamente en la Figura 6 y se describe a continuación. Se cree que los tubos cóncavos tienen la ventaja de aumentar la resistencia al pandeo del tubo, de manera que el tubo puede construirse más ligero.
El tubo para el ETT, realizado mediante la unión de tramos de tubo según la invención, puede ser subterráneo, sobre el suelo, o sobre el suelo sostenido por pilares o similares, o sobre el suelo y completamente apoyado en toda su longitud. Si el tubo está soportado por pilares, entonces el tubo debe ser autoportante entre los pilares sin pandearse. Si el tubo está soportado en toda su longitud, entonces no es necesario que el tubo sea autoportante porque está soportado en todas partes. Entonces solo tendría que soportar el vacío y las tensiones operativas. El riesgo de pandeo se reduciría en gran medida y, por lo tanto, el tubo se puede construir más ligero.
La invención se explica adicionalmente por medio de las siguientes figuras no limitativas.
En la Figura 1 se muestra un segmento de tubo 1 para construir un sistema de transporte de tubo evacuado en donde el tubo tiene un lado exterior 1' y un lado interior 1" caracterizado porque el tubo está compuesto por una pluralidad de partes de pared de tubos de acero prefabricados 2 donde el las piezas comprenden una parte esencialmente cuadrangular 3 que tiene una superficie 3' orientada hacia el exterior en la dirección del exterior del tubo y una superficie 3" orientada hacia el interior en la dirección del interior del tubo, teniendo dicha parte cuadrangular dos bordes tangenciales 4, 5 y dos bordes axiales 6, 7, donde al menos los bordes axiales 6, 7 están provistos de pestañas 8 a lo largo de uno o ambos bordes 6, 7. El propósito principal de las pestañas es proporcionar rigidez al segmento del tubo. La longitud de las partes de pared de tubos de acero prefabricados 2 no está limitada a un tamaño particular. Las piezas se fabrican normalmente a partir de tiras laminadas en caliente y se extraen en la dirección longitudinal de la tira. Por ejemplo, si un segmento de tubo de 30 m de largo se apoya en ambos extremos, las pestañas de refuerzo deben garantizar que el segmento de tubo permanezca recto. Las pestañas también pueden servir como puntos para conectar equipos periféricos, como cableado o estructuras de soporte para la pista.
Uno o más de los rebordes 8 pueden estar provistos de un reborde adicional. Este reborde adicional puede doblarse completamente, duplicando de esta manera efectivamente el grosor del reborde, o el reborde adicional puede estar doblado menos que completamente, por ejemplo, bajo un ángulo de aproximadamente 90° con respecto al reborde 8 (ver Figura 10B).
El material utilizado para producir las piezas de pared de tubos de acero prefabricados es una tira de acero laminado en caliente. Esto se proporciona generalmente en forma de bobinas que tienen un peso de bobina de típicamente 20-40 toneladas, y actualmente se pueden suministrar en grosores de hasta 25 mm. El ancho máximo de estas bobinas laminadas en caliente supera los 2 metros. El tipo de acero utilizado para las piezas de pared de tubos de
acero prefabricados puede ser cualquier fleje de acero laminado en caliente que proporcione las propiedades requeridas. Puede ser beneficioso usar un acero conocido como acero corten porque este acero, también conocido como acero resistente a la intemperie, no requiere recubrimiento. El óxido que se forma en su superficie protege el acero de una mayor corrosión. Cuanto más refuerzo se pueda proporcionar para evitar el pandeo, más delgada será la tira de acero que se puede usar. Si la tira es lo suficientemente delgada, se puede usar acero galvanizado en caliente. Cuanto más gruesa es la tira, más difícil es galvanizar en caliente debido a la flexión de la tira durante el proceso de galvanizado. También es posible utilizar un producto llamado Coretinium®que consta de dos láminas de piel de acero entre las cuales se intercala un núcleo de polímero. Este núcleo de polímero puede ser un núcleo de polímero sólido, o un núcleo de tipo panal, que es mucho más ligero que el mismo grosor equivalente de acero y proporciona una buena rigidez.
El segmento de tubo como se muestra en la Figura 1 también podría fabricarse usando partes de pared de tubos de acero prefabricados de acuerdo con la invención mediante partes de pared de tubos de acero prefabricados unidas escalonadas a lo largo de los bordes axiales, o a lo largo de los bordes tangenciales, comparable a cómo se construiría una pared de ladrillos. Para segmentos de tubo con secciones transversales constantes, se utilizarían preferentemente partes de pared de tubos de acero prefabricados con una parte rectangular (3).
La Figura 1 muestra un segmento de tubo anular de sección transversal y diámetro constantes. Este tipo de segmento de tubo se puede hacer usando partes de pared de tubos de acero prefabricados con una parte rectangular 3, o con una parte cuadrada 3, con partes en forma de rombo o paralelogramo 3, o con partes cónicas 3 orientadas alternativamente (por ejemplo, como se muestra en la Figura 4E).
El segmento de tubo se puede producir uniendo el borde axial (6) de una pluralidad de partes de pared de tubos de acero prefabricados a los bordes axiales contiguos (7) de partes de pared de tubos de acero prefabricados adyacentes mediante:
• medios de sujeción (9) que trabajan en las pestañas (8) de las partes de pared de tubos de acero prefabricados contiguas, en donde preferentemente los medios de sujeción comprenden medios de sujeción liberables tales como tuercas y pernos, o mediante
• soldadura de los dos bordes axiales (6, 7) en contacto de las partes de pared de tubos de acero prefabricados contiguas entre sí y/o soldar las pestañas (8) de las partes de pared de tubos de acero prefabricados contiguas entre sí.
La Figura 9 muestra la situación en la que las partes de pared de tubos de acero prefabricados contiguas están provistas de pestañas 8, y en la que las flechas indican posibles puntos de soldadura. La soldadura también se puede hacer en ambos puntos. Tenga en cuenta que la soldadura se realiza preferentemente a lo largo del borde o las pestañas, por lo que debe proporcionar un segmento de tubo sellado.
La parte esencialmente cuadrangular de las partes de la pared del tubo de acero prefabricado se puede curvar para permitir que el tubo final sea sustancialmente cilíndrico o cóncavo. Para aumentar la rigidez, podrían proporcionarse torceduras en la parte curva.
Como el tubo debe estar cerca del vacío en uso, las conexiones entre dos partes de pared de tubos de acero prefabricados adyacentes y contiguas tienen que ser herméticas. Esta conexión hermética se puede lograr soldando las partes a lo largo de sus bordes axiales 6, 7. Esta soldadura se puede realizar por el lado interior o por el lado exterior (o por ambos). La ventaja de soldar en el lado interior es que las partes de la pared de tubos de acero prefabricados se pueden terminar y recubrir en condiciones controladas en la fábrica, mientras que la soldadura en el campo también puede realizarse en condiciones relativamente controladas, ya que es en el interior del tubo. La entrada de humedad desde el exterior en el espacio donde se unen las partes de la pared de tubos de acero prefabricados se puede evitar mediante el uso de un sello o sellador. La soldadura aumentará la rigidez.
Otro método de conexión que es rígido y hermético es introducir un sellador (por ejemplo, una goma) entre las pestañas de las dos partes de pared de tubos de acero prefabricados adyacentes y contiguas y atornillar las pestañas entre sí. La ventaja de atornillar es que la conexión es más fácil de deshacer en caso de emergencia o reparación. La Figura 2 muestra una serie de realizaciones para la forma de las partes de pared de tubos de acero prefabricados en sección transversal. En la Figura 2A y B se muestran dos configuraciones que pueden soldarse o atornillarse. La configuración 2C, como se muestra, no se puede atornillar porque las pestañas 8 apuntan en dirección contraria donde se unen las partes de la pared de tubos de acero prefabricados. La Figura A muestra las partes de pared de tubos de acero prefabricados con todas las pestañas dirigidas hacia el exterior del segmento de tubo, la Figura B muestra todas las pestañas dirigidas hacia el interior del segmento de tubo, la Figura C muestra las pestañas dirigidas hacia el interior y el exterior del segmento de tubo y la Figura D muestra una sección transversal de forma diferente, en este ejemplo reforzada con pliegues adicionales dirigidos hacia adentro o nervaduras de refuerzo en la parte cuadrangular curvada de la parte de pared de tubo de acero prefabricado (ver Figura 3A y B para un tipo de pliegue esquemático). Estas nervaduras de refuerzo también pueden estar dirigidas hacia fuera, o algunas hacia fuera y otras hacia adentro, e incluso es posible una combinación (Figura 3C). Estos pliegues o nervaduras de refuerzo pueden incluso servir como una especie de costura de dilatación para la dilatación térmica.
La parte de la pared de tubos de acero prefabricados de la Figura D también se puede producir soldando varias placas en dirección axial para formar elementos prefabricados lo más grandes posible, al mismo tiempo que facilita el transporte y minimiza el esfuerzo de ensamblaje en el campo. En ese caso, las partes más gruesas del interior pueden ser el resultado del proceso de soldadura. Las pestañas soportarán el montaje en el campo.
Cuando se produce un tubo uniendo partes de tubo anular producidas a partir de una pluralidad de segmentos de tubo, las partes de tubo anular pueden conectarse soldando las partes de tubo colindantes donde las partes de tubo colindan. Preferiblemente, se proporciona un reborde anular alrededor del borde de las partes de tubo para facilitar el contacto, la conexión y el sellado al vacío del ETT final. Estas pestañas pueden fabricarse introduciendo anillos a medida, o la pestaña puede estar formada por pestañas producidas en los bordes 4, 5 de las partes cuadrangulares (véanse las Figuras 1 y 4A).
La Figura 4 muestra una instantánea de la plétora de formas que se materializa en la invención. La Figura 4A a F muestra 6 posibilidades diferentes para la parte cuadrangular en la parte de pared de tubo de acero prefabricado. Un rectangular (A), un trapecio isósceles (B), una parte cóncava (C), un rectangular con una torcedura (línea discontinua) como en las secciones transversales de la Figura 2A y B (D), un paralelogramo (E) construido de una combinación de dos trapecios isósceles y un paralelogramo de una parte (F), en este caso con una torcedura (línea discontinua). Estos dobleces discurren esencialmente en la dirección axial de la parte cuadrangular, aunque no necesariamente paralelos a los bordes 6, 7 de la parte cuadrangular. Con las piezas A se puede producir un segmento de tubo anular con un diámetro constante, dependiendo el diámetro del ángulo de las pestañas 8 con respecto a la parte cuadrangular. Con partes de pared de tubos de acero prefabricados B se puede producir un segmento de tubo cónico o un segmento de tubo anular con un diámetro constante cuando se usa como en la Figura 4E. El uso de partes de pared de tubos de acero prefabricados de la Figura 4F también da como resultado un segmento de tubo anular con un diámetro constante.
En la Figura 5 se representa una parte de tubo que comprende (en este ejemplo) diez segmentos de tubo anular producidos según la invención. Tenga en cuenta que las conexiones entre las partes de la pared de tubos de acero prefabricados en cada uno de los diez segmentos no están dibujadas. Las partes de tubo anular nuevamente pueden tener pestañas como se describió anteriormente para los segmentos axiales. Estos segmentos de tubo pueden tener un diámetro idéntico y constante, lo que conduce a una parte de tubo que tiene un diámetro idéntico en toda su longitud, o pueden estar ahusados de tal manera que la parte de tubo resultante también sea ahusada, es decir, con un diámetro variable a lo largo de su longitud. Un ejemplo especial de esto es la parte de tubo cóncavo que tiene un diámetro mayor en los extremos abiertos y un diámetro menor en el centro. La Figura 5 muestra una parte de tubo que es la mitad de un tubo cóncavo. Dos partes de tubo como se presenta en la Figura 5 (una reflejada) se conectarán en el lado izquierdo de la Figura 5 para formar un tubo cóncavo. Una pluralidad de estos tubos cóncavos, cada uno con una longitud de, por ejemplo, 30 m, formarán el tubo para el sistema de ETT. En ese caso, se necesitarán alrededor de 33 de estos tubos cóncavos por cada kilómetro de sistema de ETT.
La Figura 6 muestra una sección transversal en la dirección axial de dicha parte de tubo cóncavo. La parte de tubo puede estar hecha de 9 partes de pared de tubos de acero prefabricados prensado de 30 m de largo con pestañas de 30 mm. El ancho varía entre 1805 mm en los bordes tangenciales 4, 5 y 1177 mm en el medio. Una parte específica del tubo cóncavo es el catenoide o hiperboloide.
Una catenoide es un tipo de superficie en topología, que surge al girar una curva catenaria alrededor de un eje. Es una superficie mínima, lo que significa que ocupa la menor área cuando está delimitada por un espacio cerrado. La Figura 7 muestra una forma diferente de construir una parte de tubo cóncavo conectando dos segmentos de tubo en el centro de la junta central. Las partes de pared de tubos de acero prefabricados se doblan rompiendo a presión la parte cuadrangular en triángulos dimensionados específicamente para permitir producir la forma hiperbólica o catenoide del segmento del tubo.
La Figura 8 muestra un anillo de refuerzo tangencial en el interior del segmento de tubo. Este anillo se dibuja relativamente pequeño, pero puede ser significativamente más grueso o más grande para proporcionar más refuerzo y rigidez. Si este anillo se proporciona en el borde 4, 5 de la parte cuadrangular, entonces puede servir como pestaña que se puede conectar mediante soldadura o pernos a la pestaña de la parte cuadrangular contigua de la siguiente parte de tubo.
La Figura 9 muestra la situación en la que las partes de pared de tubos de acero prefabricados contiguas están provistas de pestañas 8, y en la que las flechas indican posibles puntos de soldadura.
La Figura 10A muestra una forma esquemática de un reborde vertical 8. La Figura 10B muestra una forma esquemática de un reborde vertical 8 con un reborde adicional por debajo de aproximadamente 90°.
La Figura 11 muestra la construcción de un tubo para un sistema de ETT a partir de una pluralidad de segmentos de tubo 1 que, a su vez, se producen a partir de una pluralidad de partes de pared de tubos de acero prefabricados 2. En su forma más simple, los segmentos de tubo tienen una sección transversal y un diámetro constantes y, por lo
tanto, el tubo para un sistema de ETT también tiene una sección transversal y un diámetro constantes. En un caso más complicado, los segmentos de tubo tienen una sección transversal y un diámetro no constantes, por lo tanto, el tubo para un sistema de ETT también tiene una sección transversal y un diámetro no constantes, por ejemplo, si los segmentos del tubo producen partes de tubo cóncavas individuales que están unidas juntos para formar un tubo para el sistema de eTt .
La Figura 12 muestra una parte de un tubo para un sistema de ETT que consta de 4 partes de tubo cóncavas, en este caso soportadas por una especie de pilares en el punto donde se conectan las partes de tubo.
Claims (14)
1. Tubo de sistema de transporte de tubo evacuado (ETT) que, en uso, está casi al vacío, que comprende una pluralidad de segmentos de tubo (1) en donde los segmentos de tubo tienen un lado exterior (1') y un lado interior (1") caracterizado porque cada segmento de tubo está compuesto por una pluralidad de partes de pared de tubos de acero prefabricados (2) en donde las partes comprenden una parte esencialmente cuadrangular (3) que tiene una superficie orientada hacia fuera (3') en la dirección del exterior del segmento de tubo y una superficie orientada hacia el interior (3") en la dirección del interior del segmento de tubo, teniendo dicha parte dos bordes tangenciales (4, 5) y dos bordes axiales (6, 7), en donde al menos los bordes axiales (6, 7) están provistas de pestañas (8) a lo largo de uno o ambos bordes (6, 7),en donde
- todas las pestañas de las partes de pared de tubos de acero prefabricados se extienden hacia el lado interior (1") del segmento de tubo, o en donde
- todas las pestañas de las partes de pared de tubos de acero prefabricados se extienden hacia el lado exterior (1') del segmento de tubo, o en donde
- algunas delas pestañas de las partes prefabricadas de pared de tubo de acero se extienden hacia el lado interior (1") del segmento de tubo y las otras pestañas se extienden hacia el lado exterior (1') del segmento de tubo
y en donde el material utilizado para producir las partes de pared de tubos de acero prefabricados es una tira de acero laminada en caliente.
2. Tubo que comprende segmentos de tubo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una o más de las pestañas (8) están provistas de una pestaña adicional, en donde dicha pestaña adicional puede doblarse por completo, duplicando de esta manera efectivamente el grosor de la pestaña, o la pestaña adicional puede doblarse menos que la totalidad con respecto a la pestaña.
3. Tubo que comprende segmentos de tubo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 en donde la longitud de los bordes axiales (6, 7) de las partes de pared de tubos de acero prefabricados (2) es aproximadamente 3 veces mayor que el ancho del borde axial más grande, preferentemente más de 5 veces mayor, con mayor preferencia más de 10 veces mayor.
4. Tubo que comprende segmentos de tubo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el borde axial (7) de una parte de pared de tubo de acero prefabricado (2) está unida al borde axial contiguo (8) de una parte de pared de tubo de acero prefabricado adyacente (2) mediante
- medios de sujeción (9) que actúan sobre las pestañas (8) de las partes de pared de tubos de acero prefabricados contiguas, en donde preferentemente los medios de sujeción comprenden medios de sujeción liberables tales como tuercas y pernos, o mediante
- soldadura de los dos bordes axiales (6, 7) en contacto de las partes de pared de tubos de acero prefabricados contiguas entre sí y/o soldadura de las pestañas (8) de las partes de pared de tubos de acero prefabricados contiguas entre sí.
5. Tubo que comprende segmentos de tubo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la parte esencialmente cuadrangular (3) de las partes de pared de tubos de acero prefabricados (2) es preferentemente de manera esencial rectangular, o en donde la parte esencialmente cuadrangular (3) de las partes de pared de tubos de acero prefabricados (2) es un trapecio isósceles.
6. Tubo que comprende segmentos de tubo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la parte esencialmente cuadrangular (3) de las partes de pared de tubos de acero prefabricados (5) están curvadas para permitir que el tubo sea sustancialmente cilíndrico o cóncavo.
7. Tubo que comprende segmentos de tubo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en donde la parte cuadrangular (3) de las partes de pared de tubos de acero prefabricados (3) es esencialmente plana, preferentemente en donde la parte esencialmente cuadrangular (6) del partes de pared de tubos de acero prefabricados (5) también comprenden al menos un pliegue esencialmente en la dirección axial.
8. Tubo que comprende segmentos de tubo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la parte cuadrangular (3) de las partes de pared de tubos de acero prefabricados (3) también comprende al menos una nervadura de refuerzo adicional que se extiende esencialmente en dirección axial o tangencial.
9. Tubo que comprende segmentos de tubo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el tubo está provisto de medios de refuerzo adicionales, tales como uno o más anillos de refuerzo o partes de refuerzo, con mayor preferencia sustancialmente tangenciales.
10. Método para producir segmentos de tubo para el tubo del sistema de transporte de tubo evacuado en donde la
longitud de los bordes axiales (6, 7 ) de las partes de pared de tubos de acero prefabricados (2) es aproximadamente 3 veces mayor que el ancho del borde axial más grande, preferentemente más de 5 veces mayor, con mayor preferencia más de 10 veces mayor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende las etapas de:
- Producir una tira de acero laminada en caliente por laminación en caliente que tenga un grosor y propiedades adecuadas para producir las partes prefabricadas de paredes de tubos de acero;
- Decapado opcional de la tira de acero laminada en caliente;
- Proporcionar opcionalmente a la tira de acero laminada en caliente un recubrimiento metálico, por ejemplo, mediante galvanización en caliente.
- Cortar una pieza en bruto para producir las partes de pared de tubos de acero prefabricados a partir de la tira de acero laminada en caliente;
- Formar la pieza en bruto en las partes de pared de tubos de acero prefabricados proporcionando las pestañas en los bordes axiales, y
i. proporcionar una torcedura o torceduras opcionales en la dirección axial, y/o
ii. proporcionar la curvatura opcional en la dirección tangencial y/o
iii. proporcionar una nervadura o nervaduras de refuerzo opcionales en la dirección axial, por ejemplo, mediante laminación,
- Fijar de los bordes axiales de las partes de la pared de tubos de acero prefabricados al borde axial contiguo de las partes de la pared de tubos de acero prefabricados adyacentes para formar un segmento de tubo anular completo (1),
- Proporcionar opcionalmente la tira, las partes de pared de tubo de acero prefabricadas o el segmento de tubo con un recubrimiento orgánico.
11. Método para producir un sistema de transporte de tubo evacuado que, en uso, está casi al vacío, conectando una pluralidad de segmentos de tubos (1) producidos de acuerdo con la reivindicación 10.
12. Método para producir un tubo de sistema de transporte de tubo evacuado que, en uso, está casi al vacío, con un diámetro no constante mediante la conexión de una pluralidad de segmentos de tubo (1) producidos de acuerdo con la reivindicación 10, en donde al menos parte de los segmentos de tubo (1) tiene un diámetro no constante, preferentemente en donde la parte de tubo con el diámetro no constante es una parte de tubo cóncava, preferentemente una parte de tubo catenoide, por ejemplo soldando o atornillando un segmento de tubo al siguiente segmento de tubo.
13. Método de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la pieza en bruto está provista de bordes axiales curvos, y en donde dicha pieza en bruto se prensa en una forma curva provista de pestañas en los bordes axiales para producir partes de pared de tubos de acero prefabricados (2) que, después de unir los bordes axiales (6, 7) de las partes de pared de tubos de acero prefabricados con el borde axial contiguo de las partes de pared de tubos de acero prefabricados adyacentes forman un segmento de tubo cónico (1) adecuado para producir una parte de tubo cóncavo, preferentemente una parte de tubo catenoide.
14. Uso del tubo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en un sistema de ETT.
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