MX2014011034A

MX2014011034A - Tuberia de multicapa en un material de polimero, dispositivo para fabricacion de la tuberia de multicapa y un metodo para fabricar la tuberia de multicapa.

Info

Publication number: MX2014011034A
Application number: MX2014011034A
Authority: MX
Inventors: Arvid Ophaug
Original assignee: Purapipe Holding Ltd
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2015-05-12
Also published as: EP2841835B1; NO20130379A1; MX365797B; CN104334950A; CN104334950B; AU2013232843A1; CA2867078A1; IL234637B; SG11201405676WA; PH12014501999B1; US20150053293A1; AP2014008004A0; AU2013232843B2; NO20130378A1; EA201491688A1; CU24241B1; NZ700922A; PE20150093A1; CA2867078C; IN2014DN08059A

Abstract

Una tubería (1) de multicapa la cual incluye al menos: una capa (11) hermética al fluido interior la cual consiste de un primer material de polímero termoplástico; una capa (14) de polímero termoplástico de fibra reforzada interior la cual incluye fibra reforzada envuelta y la cual rodea la capa hermética al fluido interior; una primera capa (13) intermedia la cual consiste de un segundo material de polímero termoplástico; una capa (12) de polímero termoplástico de fibra reforzada exterior la cual incluye fibra reforzada envuelta en donde al menos una de la capa (14) de polímero termoplástico de fibra reforzada interior y la capa (12) de polímero termoplástico de fibra reforzada exterior incluye al menos una capa (14a-b, 14c-d; 12a-d, 12c-d) que contiene fibra y una capa (14c, 14f; 12c, 12f) libre de fibra de refuerzo. También se describe un ensamble (30) de máquina para producir la tubería (1) de multicapa y un método para producir la tubería (1) de multicapa.

Description

TUBERÍA DE MULTICAPA EN UN MATERIAL DE POLÍMERO, DISPOSITIVO PARA FABRICACIÓN DE LA TUBERÍA DE MULTICAPA Y UN MÉTODO PARA FABRICAR LA TUBERÍA DE MULTICAPA CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con una tubería de multicapa para transportar productos de petróleo, en particular para petróleo y gas, y para transportar gas de C02, ya sea en alta mar o en tierra. La invención también se relaciona con un dispositivo y un método para fabricar la tubería de multicapa. Más particularmente, la invención se relaciona con una tubería de multicapa continua fabricada por una combinación de capas extruidas y capas envueltas en fibra.

Para el transporte de petróleo y gas y gas de C02 en alta mar y en tierra, hoy en día se utilizan tuberías compuestas de plástico y tuberías que incluyen un metal, generalmente acero o una aleación acero.

Algunas veces, en tubos elevadores y el transporte entre campos, se sabe cómo utilizar tuberías no metálicas. Éstas son tuberías compuestas las cuales constan de uno o más polímeros, y las cuales son tuberías flexibles con diámetros limitados de hasta 150 milímetros. En el transporte de tuberías corriente arriba, es decir, desde un campo de producción hasta la costa, y también el transporte adicional para transportar tuberías desde una refinería en tierra u otro cierto tipo de instalación en tierra, la cantidad de petróleo y gas es muy grande y se utilizan exclusivamente soluciones de tuberías de acero. Debido a las grandes dimensiones de las tuberías, tales tuberías de transporte no se fabrican a partir de otros materiales. El transporte de gas de C02 también requiere grandes dimensiones de tubería.

Los compuestos plásticos son materiales compuestos en los que un plástico es combinado con otras sustancias o los materiales que son insolubles en el plástico. Los compuestos de plástico generalmente consisten en una masa base de un plástico homogéneo, con frecuencia llamada matriz, y en ésta, se integran partículas, hojuelas, fibras, productos de fibra, filamentos o similares de otro material o de otro tipo de plástico. En tales materiales compuestos, la buena calidad de los componentes individuales se combina y con frecuencia se mejora. Los compuestos de plástico típicos son tipos diferentes de plástico reforzado.

Las tuberías formadas de compuestos de plástico pueden producirse como tuberías flexibles, en las cuales la fibra no se impregna por la matriz circundante sino se tiende en seco entre pliegos o capas que consisten en una matriz de plástico. Las tuberías en las cuales la fibra se humedece por un material de plástico forman tuberías más rígidas .

Las tuberías compuestas de plástico flexible se producen en grandes longitudes. En la práctica, la posibilidad de transportar la tubería restringirá la longitud general de la tubería flexible, por ejemplo, el diámetro general del carrete. Esto también significa que una tubería de gran diámetro será más corta que una tubería de menor diámetro. En la téenica, se conocen tuberías flexibles de este tipo con un diámetro de hasta 150 milímetros.

Las tuberías compuestas de plástico rígido tienen longitudes restringidas. La longitud se determina por la herramienta de producción, y las tuberías típicamente tienen 12-20 metros de largo. Tales tuberías se producen con varias formas de bridas. Las tuberías se unen juntas en las bridas de una forma conocida. Las empaquetaduras de brida evitan fugas en las juntas. Tales tuberías se utilizan sólo en tierra. Tender una tubería en alta mar conlleva un gran esfuerzo sobre la tubería que se une con bridas y los sellos implicarán un gran riesgo de daño en las juntas/tubería, lo cual puede dar como resultado en fugas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se sabe dentro de la técnica que tuberías compuestas de plástico pueden causar problemas durante la despresurización. Este problema es el más grande por las altas presiones de operación, típicamente por el transporte de gas de hidrocarburo o gas de C02. La presión puede encontrarse en el área de 250 bares, por lo que el gas de hidrocarburo/C02 puede penetrar el material interior de la tubería, denominado forro, y acumular una presión de gas en el exterior del forro. Por la despresurización del medio de gas dentro del forro, la presión en el exterior del forro será mayor que la presión dentro del forro. Esto puede dar como resultado en un colapso del forro en la tubería. Tal colapso del forro dará como resultado en que la tubería se vuelva inutilizable.

La corrosión es un problema en las tuberías de acero y cantidades de sustancias químicas parcialmente grandes se agregan a los productos de petróleo para prevenir corrosión interna en las tuberías. Los productos de petróleo también pueden contener material en partículas que funcionan como abrasivo en la superficie interna de la camisa de la tubería. Cuando se forman tales tuberías en acero, se selecciona una aleación de metal con respeto a la resistencia deseada contra corrosión, y el espesor de pared de la tubería se dimensiona en función del desgaste interno esperado.

Un revestimiento aislante exterior puede aplicarse a tales tuberías de metal. En primer lugar, se aplica una capa delgada de resina epóxica a la superficie exterior de la tubería para evitar corrosión si existe infiltración de agua a través de la capa aislante exterior. La capa aislante se aplica a la tubería por medio de una téenica de extrusión.

En modalidades alternativas, las tuberías pueden forrarse internamente con una capa aislante y, más cerca del centro, una capa de desgaste. Se sabe que la capa más interna puede consistir en una tubería de metal. La fabricación de tales tuberías se lleva a cabo por las tuberías que se forman individualmente en longitudes fijas, por ejemplo, de 20 metros. La capa aislante se inserta en la tubería. En tuberías que se componen de una tubería exterior y una tubería interior, la capa aislante se comprime en el espacio anular entre las dos tuberías concéntricas.

Las longitudes de tuberías completas se unen por soldadura. Operaciones de trabajo especial deben realizarse para que el material aislante se solape en el área de junta. Tuberías con una capa aislante exterior se desprenden del revestimiento en los extremos de tubería con un robot de rectificación antes de que se suelden. Después de que se sueldan, se revisa cada soldadura. Luego, se aplica un aislamiento exterior al área de soldadura en una operación manual. Tal ensamblaje de tuberías individuales en sartas de tubería más largas puede llevarse a cabo en tierra. Las sartas de tubería de, por ejemplo, 800 metros, entonces pueden formarse. Éstas se almacenan lado a lado en el espacio de espera del buque de tendido de tuberías hasta llegar y cargar las sartas de tuberías. El buque de tendido de tuberías enrollará las sartas de tubería en un gran tambor el cual tiene un radio que es más grande que el radio de flexión de las sartas de tubería. Cuando una sarta de tubería se ha enrollado, se une a la siguiente sarta de tubería de la misma forma en que se unieron las tuberías entre sí, y el enrollado continúa hasta que se ha enrollado la longitud deseada o hasta que el tambor se llena.

De esta manera, existen desventajas considerables en cuanto al método conocido. Una cantidad considerable de soldaduras debe hacerse, lo que requiere garantía de seguridad, y se requiere un gran espacio de almacenamiento para almacenar temporalmente sartas de tubería de manera temporal. El tiempo de tendido del buque de tendido de tuberías cuando se carga es considerable y tales contenedores especializados tienen muy altos índices diarios. Una desventaja adicional es que enrollar y desenrollar las sartas de tubería someten las sartas de tubería a una gran tensión mecánica. En algunos casos, la sarta de tubería sufre daño que da como resultado en que se detiene el proceso de enrollado o el proceso de desenrollado por reparar el daño. En algunos casos, el daño no se descubre hasta que se hace una comprobación, realizada como prueba de presión, después de que se ha completado el tendido de tubería en el fondo del mar.

Las tuberías de acero que se pueden enrollar se fabrican con un diámetro de hasta 406 mm / 16 pulgadas. Las tuberías de diámetros más grandes son demasiado rígidas y tienen volúmenes demasiado grandes para que el enrollado de las mismas sea adecuado o posible. Por lo tanto, el tendido de tuberías en alta mar con diámetros más grandes que 406 mm (16 pulgadas) por lo tanto se hace por tramos de tubería que se preparan para soldadura, los tramos de tubería se sueldan entre sí, las soldaduras son de calidad comprobada por medio de fotografía / radioscopia por rayos X, el área de soldadura se protege contra corrosión y se aísla antes de que la tubería se meta al mar. Esto se lleva a cabo a bordo de un barco especializado que se encuentra equipado similar a una fábrica para este fin. En la mayoría de los casos, estos barcos tienen más de 150 metros de longitud y tienen tripulaciones de 150-250 empleados para el ensamblaje de tuberías durante todo el día.

Por extrusión se entiende, en lo siguiente, como una masa de polímero que se comprime o empuja fuera de una matriz en un proceso continuo. El objeto extruido tiene la misma forma en sección transversal que la forma de la separación de matriz. Por co-extrusión se entiende, en lo siguiente, la extrusión de dos o más capas una encima de la otra, al mismo tiempo en un solo cabezal de matriz. El cabezal de matriz se proporciona con dos o más separaciones de matriz. Las separaciones de matriz pueden ser circulares y concéntricas.

Las tuberías que se utilizan para transportar petróleo, gas hidrocarburo o C02 tienen restricciones en el diámetro y restricciones en la longitud cuando se fabrican, ya sea que se utilicen las tuberías en alta mar o en tierra.

Por extrusión por tracción, también denominada conformación por tracción, se entiende, en lo siguiente, como fibras reforzadas que se extraen a través de un baño que contiene una resina, las fibras con la resina aplicada a las mismas entonces se extraen con una herramienta de conformación y se calientan de manera que la resina se polimerice.

En la téenica, se sabe cómo fabricar cuerpos tubulares por medio de extrusión. Un material de polímero es forzado a salir a través de una matriz. La matriz puede ser anular o puede existir un mandril, también denominado como núcleo de extrusión, colocado de manera central en una abertura de matriz circular, por ejemplo. Además, se sabe que las tuberías extruidas formadas de un material de polímero pueden ser herméticas al fluido, pero no son resistentes a altas presiones internas o externas, especialmente en una dirección radial. Además, se sabe en la téenica que una tubería formada de un material de polímero puede rodearse por una capa de fibra. La capa de fibra puede estar compuesta de un material compuesto que comprende fibras largas rodeadas de una resina. También se sabe en la técnica que las tuberías pueden producirse de un solo material compuesto que se ha endurecido después de conformarlo. Se sabe que las tuberías formadas de un material compuesto endurecido son resistentes a presión, pero que pueden producirse fugas debido a microgrietas en la resina que se utiliza. Puede reducirse el riesgo al sobredimensionar el espesor de pared, pero altas presiones y/o variaciones de presión por cierto tiempo considerable incrementará el riesgo de microgrietas y por consiguiente las fugas que resulten en la tubería tendrán que remplazarse. Las tuberías de multicapa que se componen de una capa de polímero extruido y una capa de fibra son herméticas al fluido y resistentes a presión dirigida radialmente.

La publicación de patente W09100466 describe una tubería de multicapa. La tubería se forma de una capa interior en un material de polímero termoplástico, la capa interior de preferencia se somete a extrusión. Una capa exterior se forma de un material termoplástico o de un material de polímero termoendurecible, de preferencia la capa exterior se somete extrusión. La superficie exterior de la capa interna se encuentra en contacto con la superficie interior de la capa exterior.

La publicación de patente GB 1211860 describe la fabricación de una tubería de multicapa por medio de co extrusión. La tubería estratificada se compone de una capa interior, una capa exterior y una capa de espuma intermedia. La capa interior, la capa exterior y la capa de espuma pueden estar compuestas del mismo material termoplástico o pueden estar compuestas de dos o más materiales termoplásticos diferentes. La capa de espuma se fabrica al agregar un agente de soplado adecuado que libera gas. La capa de espuma constituye una capa aislante entre las capas interior y exterior. Pueden agregarse elementos de relleno reforzados, en particular a la capa exterior, en forma de fibras de vidrio o fibras de asbestos, por ejemplo. La publicación de patente EP 1419871 describe la fabricación de una tubería de multicapa por medio de co extrusión también. Una capa de espuma intermedia constituye una capa aislante entre la capa interior y la capa exterior.

La publicación de patente JP 9011355 describe la fabricación de una tubería de multicapa en la cual se forma una capa interior de un material termoplástico extruido. La capa interior se encuentra rodeada por una primera capa de fibra en la dirección longitudinal de la tubería y una segunda capa de fibra que se envuelve en una dirección sustancialmente circunferencial en la primera capa de fibra. La capa interior se fabrica al fabricar primero un núcleo en forma de varilla, masivo extruido el cual se forma de un material termoplástico, para luego aplicar la capa interior alrededor del núcleo en forma de varilla por medio de una matriz denominada de cruceta. La capa interior, la primera capa de fibra y la segunda capa de fibra se fusionan por calentamiento. El calentamiento también hace que la capa interior se separe del núcleo, y el núcleo se extrae de la tubería formada.

La publicación de patente GB 1345822 describe una tubería de multicapa en la cual se forma una capa interior de un material termoplástico extruido. La capa interior se encuentra rodeada por una primera capa de fibra que se envuelve en una dirección sustancialmente circunferencial sobre la capa interior, una segunda capa de fibra que se extiende a lo largo de la primera capa de fibra en la dirección longitudinal de la tubería y una tercera capa de fibra que se envuelve en una dirección sustancialmente circunferencial sobre la segunda capa de fibra, y de preferencia en perpendicular a la primera capa de fibra.

La publicación de patente US 4515737 describe la producción de una tubería de multicapa en la cual se forma una capa interior de un material termoplástico extruido. La capa interior se encuentra rodeada por una capa media la cual se compone de una primera capa de fibra en la dirección longitudinal de la tubería y una segunda capa de fibra que se envuelve en una dirección sustancialmente circunferencial en la primera capa de fibra. Una capa exterior, la cual consiste de un material termoplástico extruido, se aplica a la capa media por medio de una matriz de cruceta.

La publicación de patente WO 2011128545 describe una tubería de transporte para transportar hidrocarburos en ambientes fríos. La tubería de transporte incluye una tubería interior que tiene una superficie exterior eléctricamente aislante, una capa de calentamiento en el exterior de la tubería interior, la capa de calentamiento incluye fibras de carbono integradas en un material de polímero, una capa aislante externamente sobre la capa de calentamiento y una tubería exterior que es capaz de resistir una presión externa de más de 100 bares. La tubería de transporte también incluye separadores entre la tubería interior y la tubería exterior. La tubería exterior puede estar compuesta de fibras de carbono integradas en un material de polímero. La tubería interior puede estar formada de un material de polímero, tal como poliamida (PA por sus siglas en ingles) o difluoruro de polivinilideno (PVDF por sus siglas en ingles), por ejemplo. La tubería interior también puede estar formada de una tubería de acero, el lado exterior de la tubería se reviste con PA o PVDF como una capa eléctricamente aislante. Una tensión eléctrica se graba sobre las fibras de carbono en la capa de calentamiento y transporta la corriente. La capa de calentamiento por consiguiente suministra la tubería de transporte con calor. La capa aislante puede estar formada de espuma de poliuretano (PU por sus siglas en ingles). En una alternativa, la tubería exterior puede estar formada de acero. La publicación de patente describe la producción de una tubería con un diámetro de aproximadamente 15 cm.

La publicación de patente WO 03098093 describe una tubería en tubería con un medio aislante adecuado en el espacio anular entre las tuberías, de modo que la tubería en tubería es adecuada para el enrollado sobre el tambor de un buque de tendido de tuberías. La tubería interior y la tubería exterior son tuberías rígidas. El medio de aislamiento incluye dos tipos de materiales, de los cuales uno se forma de un material con buenas propiedades de aislamiento, pero resistencia mecánica relativamente pobre, mientras que el otro material se forma de un material con propiedades de aislamiento pobres, pero con mayor resistencia mecánica. La publicación de patente US 2010/0260551 describe una tubería en tubería alternativa que puede enrollarse.

La publicación de patente US 5755266 describe una tubería laminada que se utiliza en actividad petrolífera en alta mar para inyectar productos químicos en pozos y para transportar fluido hidráulico para controlar válvulas. La tubería interior consiste de una tubería termoplástica extruida. Después de desengrasarla, tallarla y lavarla, la tubería se reviste, capa sobre capa, con fibras y esteras de fibras impregnadas con un plástico termoendurecible. Finalmente, la tubería se cura en un horno, y después de enfriar, la tubería se enrolla.

Los documentos de patente US 2004/0194838, US 2010062202 y US 6516833 describen tuberías flexibles con refuerzo de alambre en la pared de la tubería. Más cerca del centro, la tubería puede proporcionarse adicionalmente con un esqueleto de refuerzo, denominado como carcasa en la téenica.

BREVE DESCIRPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención tiene por objeto remediar o reducir al menos una de las desventajas de la técnica anterior o al menos proporcionar una alternativa útil a la técnica anterior.

El objetivo se logra a través de las características que se especifican en la siguiente descripción y en las reivindicaciones que siguen.

La invención se refiere a la fabricación de una tubería de multicapa sin fin que es adecuada para transportar petróleo y gas en alta mar y en tierra. La invención también se refiere a una tubería de multicapa sin fin o continua que tiene un radio de curvatura más pequeño que las sartas de tuberías de metal. La invención también se refiere a un aparato para fabricar tal tubería de multicapa sin fin que es adecuada para transportar petróleo y gas.

En un primer aspecto, la invención se refiere a una tubería de multicapa que incluye al menos: - una capa interior hermética al fluido formada de un primer material de polímero termoplástico; - una capa interior de polímero termoplástico de fibra reforzada que incluye un refuerzo de fibra envuelto y que rodea la capa interior hermética al fluido; una primera capa intermedia formada de un segundo material de polímero termoplástico; - una capa exterior de polímero termoplástico de fibra reforzada que incluye un refuerzo de fibra envuelto, en donde al menos una de la capa interior de polímero termoplástico de fibra reforzada y la capa exterior de polímero termoplástico de fibra reforzada incluye al menos una capa que contiene fibra y una capa libre de refuerzo.

La primera capa intermedia puede estar formada de un material de polímero termoplástico expandido. La primera capa intermedia puede proporcionarse con al menos un canal orientado axialmente. La tubería de multicapa además puede incluir una segunda capa intermedia formada de un tercer material de polímero termoplástico. La segunda capa intermedia puede proporcionarse con al menos un canal orientado axialmente. La sección transversal del canal puede ser sustancialmente circular. La sección transversal del canal puede ser sustancialmente oblonga. La sección transversal del canal puede ser sustancialmente trapezoidal.

La segunda capa intermedia puede proporcionarse con al menos un elemento de calentamiento orientado axialmente.

El refuerzo de fibra envuelto puede incluir al menos una cinta de fibra.

La tubería de multicapa puede incluir al menos un cable de fibra óptica que se extiende en la dirección longitudinal de la tubería de multicapa, y al menos un cable de fibra óptica se coloca en al menos una de las capas.

En un segundo aspecto, la invención se refiere a un ensamble de máquina para fabricar una tubería de multicapa sin fin que incluye una capa interior hermética al fluido que consiste en un primer material de polímero termoplástico, el ensamble de máquina comprende: - una primera estación de máquina envolvente; la primera estación de máquina envolvente incluye al menos: un carrusel de carretes que se dispone para devanar cinta de fibra alrededor de la capa interior hermética al fluido para formar una capa de fibra reforzada en una capa interior de polímero de fibra reforzada; y un extrusor dispuesto para formar una capa libre de refuerzo de un material de polímero termoplástico que rodea la capa; - un extrusor dispuesto para formar una primera capa intermedia que comprende un material de polímero termoplástico y que rodea la capa interior de fibra reforzada; - una segunda estación de máquina envolvente; la segunda estación de máquina envolvente incluye al menos: un carrusel de carretes que se dispone para devanar cinta de fibra alrededor de las otras capas de la tubería de multicapa para formar una capa de fibra reforzada en una capa exterior de polímero de fibra reforzada; y - un extrusor dispuesto para formar una capa libre de refuerzo de un material de polímero termoplástico que rodea la capa.

El extrusor que forma la primera capa intermedia puede estar compuesto de un extrusor proporcionado con un cabezal de extrusión, en donde, en un espacio anular formado entre el elemento de calibración del cabezal de extrusión y la tubería de multicapa alojada en el cabezal de extrusión, al menos un mandril se coloca para la formación de un canal orientado axialmente en la primera capa intermedia.

El ensamble de máquina además puede incluir un extrusor dispuesto para formar una segunda capa intermedia formada de un tercer material de polímero termoplástico, el orden de posición de la segunda capa intermedia opcionalmente: entre la segunda capa interior de fibra y la primera capa intermedia, o entre la primera capa intermedia y la capa exterior de polímero de fibra reforzada. El extrusor puede proporcionarse con un cabezal de extrusión, en donde, en un espacio anular formado entre el elemento de calibración del cabezal de extrusión y la tubería de multicapa alojada en el cabezal de extrusión, al menos un mandril se coloca para la formación de un canal orientado axialmente en la segunda capa intermedia.

El ensamble de máquina además puede incluir un extrusor dispuesto para formar la capa interior hermética al fluido que se forma de un primer material de polímero termoplástico.

El ensamble de máquina además puede incluir al menos un carrete dispuesto para acomodar un cable de fibra óptica. Al menos un carrete puede disponerse para alimentar un cable de fibra óptica en el extrusor que forma una capa libre de fibras en la capa exterior de fibra reforzada. Al menos un carrete puede disponerse para alimentar un cable de fibra óptica en el extrusor que forma la capa interior hermética al fluido.

En un tercer aspecto, la invención se refiere a un método para formar una tubería de multicapa sin fin, el método incluye las etapas de: a) proporcionar una capa interior hermética al fluido que consiste de un polímero termoplástico; b) formar una capa interior de fibra reforzada alrededor de la capa interior hermética al fluido al envolver una cinta de fibra alrededor de la capa interior hermética al fluido para formar al menos una capa de fibra y, por medio de extrusión, aplicar una capa libre de refuerzo a la capa de fibra; c) formar, por medio de extrusión, una primera capa de polímero intermedia alrededor de la capa interior de fibra reforzada; y d) formar una capa exterior de fibra reforzada al envolver una cinta de fibra alrededor de las otras capas para formar al menos una capa de fibra y, por medio de extrusión, al aplicar una capa libre de refuerzo a la capa de fibra.

El método en la etapa c) puede incluir, además, proporcionar el cabezal de extrusión de un extrusor, en un espacio anular formado entre el elemento de calibración del cabezal de extrusión y la tubería de multicapa alojada en el cabezal de extrusión, con al menos un mandril formando un canal orientado axialmente en la primera capa intermedia de polímero.

El método además puede incluir la etapa de: el) formar, por extrusión, una segunda capa intermedia formada de un tercer material de polímero que se coloca opcionalmente: ya sea entre la capa interior de fibra formada en la etapa b) y la primera capa intermedia de polímero formada en la etapa c), o entre la primera capa intermedia de polímero formada en la etapa c) y la capa exterior de fibra reforzada formada en la etapa d). El método en la etapa el) puede incluir, además, proporcionar el cabezal de extrusión de un extrusor, en un espacio anular formado entre el elemento de calibración del cabezal de extrusión y la tubería de multicapa alojada en el cabezal de extrusión, con al menos un mandril formando un canal orientado axialmente en la segunda capa intermedia de polímero.

El método en la etapa a) puede incluir formar, por extrusión, la capa interior hermética al fluido formada de un polímero termoplástico.

El método puede incluir utilizar un ensamble de máquina como se describe en lo anterior, y el método además puede incluir colocar el ensamble de máquina en una cubierta a bordo de un barco.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS En lo siguiente, se describen ejemplos de modalidades preferidas, las cuales se visualizan en las figuras anexas, en donde: Las Figuras 1A-1C muestran, respectivamente, en Fig. 1A, una sección transversal esquemática en una primera escala; en Fig. IB, una vista lateral esquemática en una escala más pequeña y, en Fig.1C, una vista en perspectiva isométrica en una escala aún más pequeña de una tubería de multicapa en una primera modalidad, en la cual la tubería incluye, de dentro hacia fuera, una interior de desgaste homogénea en una primer material de polímero termoplástico extruido, una capa interior de polímero termoplástico de fibra reforzada compuesta, una primera capa intermedia, homogénea en un segundo material de polímero termoplástico extruido y una capa exterior de polímero termoplástico de fibra reforzada compuesta, y en las cuales, en B y C, algunas de las capas se han eliminado para hacer visibles las capas subyacentes; Las Figuras 2A-2C muestran, respectivamente, en Fig. 2A, una sección transversal esquemática en una primera escala; en Fig.2B, una vista lateral esquemática en una escala más pequeña y, en Fig.2C, una vista en perspectiva isométrica en una escala aún más pequeña de una tubería de multicapa en una segunda modalidad, en la cual, además de lo que se muestra en las Figuras 1A-1C, la tubería se proporciona con una segunda capa intermedia, homogénea que consiste de un material de polímero termoplástico extruido, la segunda capa intermedia se tiende entre la capa interior de polímero termoplástico de fibra reforzada y la primera capa termoplástica intermedia, y la segunda capa intermedia se proporciona con una pluralidad de canales axiales; Las Figuras 3A-3B muestran secciones transversales esquemáticas de una tubería de multicapa en una tercera modalidad, en las cuales la tubería se proporciona con las mismas capas que aquellas mostradas en la Figura 2A, pero en el cual la segunda capa intermedia se proporciona con cables (Fig. 3A) calentadores eléctricos orientados axialmente (Fig. 3A) o una combinación de canales y cables calentadores (Fig.3B); La Figura 4 muestra una vista en perspectiva isométrica de una tubería de multicapa en una cuarta modalidad y una sección alargada, en la cual la tubería se proporciona con las mismas capas que aquellas mostradas en las Figuras 2A-2C, y en la cual la segunda capa intermedia se proporciona con una pluralidad de canales axiales de otra conformación, y en la cual se visualiza la estructura estratificada de la capa exterior de polímero de fibra reforzada y la capa interior de polímero de fibra reforzada; La Figura 5 muestra una vista en perspectiva isométrica de una tubería de multicapa en una quinta modalidad y una sección alargada, en la cual la tubería se proporciona con capas como se muestra en las Figuras 1A-1C, y la primera capa intermedia se proporciona con una pluralidad de canales axiales que pueden transportar fluido; La Figura 6 muestra una vista en perspectiva isométrica de una porción de una primera modalidad de un ensamble de máquina que se dispone para producir una tubería de multicapa de acuerdo con la invención, el aparato se proporciona con una pluralidad de extrusores y carruseles de carretes; La Figura 7 muestra una sección parcial, en una escala diferente, del ensamble de máquina que se muestra en la Figura 6; La figura 8 muestra una vista lateral, en una escala más pequeña, de todo el ensamble de máquina que se muestra en parte en las Figuras 6 y 7; Las Figuras 9A-9B muestran vistas laterales, en menor escala, de todo el ensamble de máquina en dos modalidades alternativas; La Figura 10 muestra una sección parcial, a mayor escala, de los detalles del ensamble de máquina en un primer extrusor y un carrusel de carretes; La Figura 11 muestra una sección parcial, en una escala diferente, de los detalles de la porción media del ensamble de máquina mostrado en las Figuras 6 y 7; La Figura 12 muestra una sección parcial, a mayor escala, de los detalles de un extrusor dispuesto para formar canales axiales en una capa extruida; La Figura 13 muestra, en una escala diferente, una modalidad alternativa de la tubería de multicapa; La Figura 14 muestra esquemáticamente, en una escala diferente, una cinta de fibra que se utiliza para formar una capa de polímero de fibra reforzada; Las Figuras 15A-15B muestran ensambles de máquina como se muestra en las Figuras 8 y 9A, pero en otras modalidades, en las cuales los cables de fibra óptica se integran en dos capas de la tubería de multicapa; La Figura 16 muestra lo mismo que la Figura 1A, pero en otra modalidad, en la cual los cables de fibra óptica se han integrado en dos capas de la tubería de multicapa; y Las Figuras 17A-17B muestran lo mismo que las Figuras IB y 2B, pero en otras modalidades en la cuales tres cables de fibra óptica se han integrado en cada una de dos capas de la tubería de multicapa.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las figuras mostradas son esquemáticas y muestran características que son importantes para la comprensión de la invención. Las proporciones relativas pueden diferir de las proporciones mostradas.

En las figuras, el número de referencia 1 indica una tubería de multicapa, también llamada tubería 1 compuesta, de acuerdo con la invención. En una primera modalidad, como se muestra en las Figuras 1A-1C, la tubería 1 de multicapa se compone de una capa 11 de desgaste interior hermética al fluido, también llamada forro; una capa 14 interior de polímero de fibra reforzada que rodea la capa 11 de desgaste interior; de una primera capa 13 intermedia; y un capa 12 exterior de polímero de fibra reforzada. La capa 11 de desgaste interior y la primera capa 13 intermedia pueden estar formadas de un material de polímero termoplástico extruido que puede ser el mismo material en ambas capas, tal como poliuretano termoplástico, o diferentes materiales de polímero. La primera capa 13 intermedia puede consistir en un material de polímero termoplástico de espuma o expandido y luego constituirá una capa 13 aislante. La capa 13 aislante puede incluir el aislamiento denominado de alta resistencia. Polipropileno extendido o de espuma, polietileno y poliuretano termoplástico constituyen ejemplos de aislamiento de alta resistencia. Como alternativa, la capa 13 aislante puede estar formada de aislamiento denominado de baja resistencia. El poliestireno extendido o de espuma constituye un ejemplo de aislamiento de baja resistencia.

En una segunda modalidad, como se muestra en las Figuras 2A-2C, la tubería 1 de multicapa se compone de una capa 11 de desgaste interior, de una capa 12 exterior de polímero termoplástico de fibra reforzada, una primera capa 13 intermedia, una capa 14 interior de polímero termoplástico de fibra reforzada que rodea la capa 11 de desgaste interior, y una segunda capa 15 intermedia de polímero termoplástico. La segunda capa 15 intermedia de polímero termoplástico se proporciona con al menos un elemento 2 que se extiende axialmente en la segunda capa 15 intermedia de polímero. La segunda capa 15 intermedia de polímero termoplástico rodea la capa 14 interior de polímero termoplástico de fibra reforzada, y la primera capa 13 intermedia se coloca entre la capa 12 exterior de polímero de fibra reforzada y la segunda capa 15 intermedia de polímero. En esta modalidad, el elemento 2 incluye canales 20 cerrados. Los canales 20 cerrados pueden acomodar un fluido emisor de calor en movimiento.

Una tercera modalidad de la tubería 1 de multicapa se muestra en la Figura 3A. En esta modalidad, la tubería 1 de multicapa se proporciona con las mismas capas que la tubería 1 mostrada en las Figuras 2A-2C, pero el elemento 2 incluye los conductores 22 de calentamiento eléctrico. Una variante de esta modalidad incluye una combinación de canales 20 cerrados y conductores 22 de calentamiento, como se muestra en la Figura 3B.

Una cuarta modalidad se muestra en la Figura 4. En esta modalidad, los canales 20 cerrados se forman con una sección transversal alargada.

Una quinta modalidad se muestra en la Figura 5. En esta modalidad, la tubería 1 de multicapa incluye las mismas capas que los mostradas en las Figuras 1A-1C, pero la primera capa 13 intermedia se proporciona con al menos un canal 20 cerrado. Los canales 20 cerrados se muestran como formados con una sección transversal sustancialmente trapezoidal.

Una sexta modalidad se muestra en la Figura 13. En esta modalidad, la segunda capa 15 intermedia rodea la primera capa 13 intermedia. Los canales 20 se han formado en la segunda capa 15 intermedia. La capa 13 incluye un material de polímero aislante.

La tubería 1 de multicapa de acuerdo con la invención puede producirse por una combinación de extrusión y envolvente de fibra. Esto proporciona un ensamble 30 de máquina compacto, como se muestra en las Figuras 6-12, 15.

En las Figuras 6-8, se muestra una primera modalidad de un ensamble 30 de máquina, el cual se dispone para producir una tubería 1 de multicapa con una capa 11 interior de desgaste, una capa 14 interior de polímero de fibra reforzada que rodea la capa 11 de desgaste interior, una primera capa 13 intermedia y una capa 12 exterior de polímero de fibra reforzada. Sólo se indican y describen características de construcción que son necesarias para la comprensión de la invención. El ensamble 30 de máquina incluye un primer extrusor 310 el cual se indica esquemáticamente en las Figuras. Un cabezal 311 de extrusión incluye una separación 312 de matriz anular 312, véase Figura 10, el cual se alimenta en una primera masa de polímero termoplástico fundida a partir de un barril extrusor de un tipo conocido per se (no mostrado). La primera masa de polímero fluye fuera de la separación 312 de matriz dentro de un espacio anular 314 formado entre un mandril 316 interior y un elemento 318 de calibración exterior. El mandril 316 interior y/o el elemento 318 de calibración exterior pueden proporcionarse con canales de refrigeración internos (no mostrados) los cuales se disponen para alojar un medio de refrigeración circulante. El medio de refrigeración hará que el mandril 316 interior y/o el elemento 318 de calibración, por la superficie exterior y la superficie interior del mismo, respectivamente, las cuales se encuentran en contacto con la primera masa de polímero, enfríe la masa de polímero de modo que sea dimensionalmente estable cuando se vea forzada a salir del cabezal 311 de extrusión. La primera masa de polímero forma la capa 11 de desgaste tubular.

La capa 11 interior de desgaste tubular se hace pasar a través del centro de la primera estación 350 de máquina envolvente. La estación 350 de máquina envolvente puede incluir uno o una pluralidad de carruseles 352a-d de carretes y uno o más extrusores 320, 320' de cruceta. Los carruseles 352a-b de carretes se proporcionan con una pluralidad de carretes 354. Tales carruseles 352a-b de carretes y carretes 354 se conocen en la téenica y ya no se discuten. Los carretes 354 se proporcionan con una cinta 4 de fibra, véase Figura 14. La cinta 4 de fibra incluye una pluralidad de hilos 41 de fibra lado a lado. Los hilos 41 pueden estar formados de fibra de vidrio. Los hilos 41 se impregnan con un polímero 43 termoplástico, tal como poliuretano termoplástico como se muestra esquemáticamente en la Figura 14. La cinta 4 de fibra puede tener 30 m de ancho y 5 mm de espesor, aunque también son posibles otras dimensiones, y las dimensiones de la cinta 4 de fibra se adaptan a las dimensiones de la tubería 1 de multicapa. Por ejemplo, una cinta 4 de fibra que tiene 20 m de ancho y 3 mm de espesor puede ser adecuada para fabricar una tubería 1 de multicapa con un diámetro de 15.2 cm / 6 pulgadas, y una cinta 4 de fibra de 50 mm de ancho y 6 mm de espesor puede ser adecuada para fabricar una tubería 1 de multicapa con un diámetro de 127 cm / 50 pulgadas. El carrusel 352a de carretes envolverá una pluralidad de cintas 4 de fibra alrededor de la capa 11 de desgaste en un ángulo a la dirección longitudinal de la capa 11 de desgaste de manera que se forma una capa 14a de polímero de fibra reforzada. Las cintas 4 de fibra se envuelven borde contra borde. El carrusel 352a de carretes se proporciona con una unidad 356a de calentador corriente abajo del carrusel 352a de carretes. La unidad 356a de calentador puede proporcionarse con una fuente de calor tal como una fuente de calor de IR (no mostrada) que derrite el termoplástico de las cintas 4 de fibra, haciéndolas incorporar en la capa 14a. Cada carrusel 352a-b de carretes, por ejemplo, el carrusel 352a de carretes, envolverá la cinta 4 de fibra en un ángulo que difiere de los ángulos de las cintas 4 de fibra de los otros carruseles 352b de carretes, como se conoce en la téenica. Uno o más de los carruseles 352a-b de carretes también pueden ser estacionarios, lo que significa que la cinta 4 de fibra se colocará sobre la capa 11 de desgaste en la dirección longitudinal de la capa 11 de desgaste. El carrusel 352b de carretes se proporciona con una unidad 356b de calentador de una manera que corresponde a aquella del carrusel 352a de carretes.

Después de que la capa 11 de desgaste ha tenido una capa 14a, 14b de polímero de fibra reforzada aplicada a la misma a partir de los carruseles 352a-b de carretes, se alimenta en un cabezal 321 de extrusión de un segundo extrusor 320. El cabezal 321 de extrusión incluye una separación 322 de matriz que se alimenta con una masa fundida de polímero termoplástico, del mismo tipo que aquella con la que se impregna la cinta 4 de fibra, a partir de un barril extrusor de un tipo conocido per se (no mostrado), como se muestra en la Figura 11. El cabezal 321 de extrusión es del tipo cruceta (matriz de cruceta; cabeza en ángulo recto). La separación 322 de matriz rodea la capa 14b de fibra radialmente. La masa de polímero sale de la separación 322 de matriz y se solidifica de una manera cerrada externamente a la capa 14b de fibra en un espacio 324 anular formado entre la capa 14b de fibra y un elemento 328 de calibración exterior. El elemento 328 de calibración exterior puede proporcionarse con canales de refrigeración internos (no mostrados) que se disponen para alojar un medio de refrigeración circulante. El medio de refrigeración tendrá el efecto del elemento 318 de calibración, por su superficie interior que se encuentra en contacto con la masa de polímero, que enfría la masa de polímero de modo que ésta será dimensionalmente estable cuando se transporte fuera del cabezal 321 de extrusión. La masa de polímero forma una capa 14c libre de refuerzo en la capa 14 de fibra reforzada. La aplicación de la capa 14c libre de refuerzo tiene la ventaja, en primer lugar, de fundir el polímero con el cual las fibras de las capas 14a, 14b se impregnan, haciendo que estas fibras y estas capas 14a, 14b se fundan, y, en segundo lugar, se expulse el aire de las capas 14a, 14b.

Después de la aplicación de la capa 14C, la tubería se alimenta en el centro a través de una pluralidad de carruseles 352c-d de carretes. Los carruseles 352c-d de carretes funcionan de la misma manera que el carrusel 352a de carretes y respectivamente forman las capas 14d y 14e a partir de la cinta 4 de fibra de la misma manera que se describe para las capas 14a y 14b. Después de la aplicación de las capas 14d y 14e, se aplica una capa 14f libre de fibra de la misma manera que la capa 14C en un tercer extrusor 320' de cruceta de la misma manera que se muestra en la Figura 11. La ventaja de aplicar la capa de 14F es la misma que para la capa 14C.

El mandril 316 interior puede extenderse dentro de la tubería 1 del primer extrusor 310, a través de los carruseles 352a-b de carretes, el segundo extrusor 320, los carruseles 352c-d de carretes y el tercer extrusor 320', como se muestra en la Figura 7.

La tubería 1 de multicapa sin terminar se alimenta a un cabezal 331 de extrusión de un cuarto extrusor 330 como se muestra en la Figura 11. El cabezal 331 de extrusión incluye una separación 332 de matriz la cual se suministra con una masa fundida de polímero termoplástico de un segundo tipo de un barril de extrusor de un tipo conocido per se (no mostrado) a un espacio 334 anular entre un elemento 338 de calibración exterior y la capa 14 como se muestra en la Figura 11. El cabezal 331 de extrusión es del tipo cruceta. La segunda masa de polímero puede ser una masa de polímero termoplástico de espuma o expandido, o un agente espumante puede haberse agregado a la segunda masa de polímero, haciendo gue la segunda masa de polímero forme una espuma en el espacio 334 anular, como se conoce en la téenica. El elemento 338 de calibración exterior puede proporcionarse con canales de refrigeración internos (no mostrados) que se disponen para alojar un medio de refrigeración circulante. El medio de refrigeración tendrá el efecto de hacer que el elemento 338 de calibración, por su superficie interior la cual se encuentra en contacto con la segunda masa de polímero, enfríe la segunda masa de polímero de modo que sea dimensionalmente estable cuando se transporte fuera del cabezal 331 de extrusión. La segunda masa de polímero forma la primera capa 13 tubular intermedia.

La tubería 1 de multicapa sin terminar se alimenta a través de una segunda estación 360 de máquina envolvente. La estación 360 de máquina envolvente es sustancialmente similar a la estación 350 de máquina envolvente, y tiene las mismas características de construcción y operación. La estación 350 de máquina envolvente puede incluir uno o una pluralidad de carruseles 362a-d de carretes y uno o más extrusores 340, 340' de cruceta. Los carruseles 362a-b de carretes se proporcionan con una pluralidad de carretes 364. Al igual que los carretes 354, los carretes 364 se proporcionan con una cinta 4 de fibra. Después que la primera capa 13 intermedia ha tenido una capa 12a de cinta 4 de fibra aplicada a la misma a partir del carrusel 362a de carretes, se hace pasar a través de una unidad 366a de calentador corriente abajo del carrusel 362a de carretes, después, se aplica una capa 12b desde el carrusel 362b de carretes, una capa 12c libre de fibra del quinto extrusor 340, las capas 12d y 12e de los carruseles 362c y 362D de carretes, respectivamente, y al final una capa 12f libre de fibra del sexto extrusor 340' se muestra en la Figura 8. La ventaja de aplicar las capas 12c y 12f libres de refuerzo es la misma que aquella descrita en lo anterior para las capas 14C y 14F.

El ensamble 30 de máquina se muestra dispuesto en una base 9. La base 9 puede consistir en una cubierta 9 en un barco (no mostrado).

En las Figuras 9A-9B, se muestra una segunda modalidad de un ensamble 30' de máquina, el cual se dispone para producir una tubería 1 de multicapa con una capa 11 interior de desgaste hermética al fluido; una capa 14 interior de polímero de fibra reforzada; una segunda capa 15 intermedia; una primera capa 13 intermedia; y un capa 12 exterior de polímero de fibra reforzada. Sólo se indican y describen características de construcción que son necesarias para la comprensión de la invención. A los elementos del ensamble 30' de máquina que se encuentran en el ensamble 30 de máquina y que tienen la misma función se les ha dado los mismos números de referencia y se mencionan exclusivamente para la comprensión del segundo ensamble 30' de máquina. El ensamble 30' de máquina incluye un primer extrusor 310 proporcionado con una primera cabeza 311 de extrusión, una primera estación 370 de máquina envolvente con dos extrusores 320, 320', un cuarto extrusor 330 y una segunda estación 360 de máquina envolvente con dos extrusores 340, 340'. El ensamble 30' de máquina además incluye un séptimo extrusor 370 proporcionado con un cabezal 371 de extrusión como se muestra en la Figura 12. La capa 14 interior de polímero de fibra reforzada se transporta al cabezal 371 de extrusión. El cabezal 371 de extrusión incluye una separación 372 de matriz que se alimenta a una tercera masa fundida de polímero termoplástico de un barril de extrusor de un tipo conocido per se (no mostrado). El cabezal 371 de extrusión es del tipo denominado cruceta. La separación 372 de matriz rodea la capa 14 interior de polímero de fibra reforzada de manera radial. La tercera masa de polímero fluye fuera de la separación 372 de matriz y se solidifica de una manera cerrada externamente en la capa 14 interior de polímero de fibra reforzada en un espacio 374 anular formado entre la capa 14 y un elemento 378 de calibración exterior. El elemento 378 de calibración exterior puede proporcionarse con canales de refrigeración internos (no mostrados) que se disponen para alojar un medio de refrigeración circulante. El medio de refrigeración tendrá el efecto de hacer que el elemento 378 de calibración, por su superficie interior la cual se encuentra en contacto con la segunda masa de polímero, enfríe la tercera masa de polímero de modo que sea dimensionalmente estable cuando se alimente fuera del cabezal 371 de extrusión. La tercera masa de polímero forma la camisa 15 tubular.

En el espacio 374 anular, el cabezal 371 de extrusión puede proporcionarse con una pluralidad de mandriles 379 anulares (pasadores de arrastre) con primera y segunda porciones extremas y un eje longitudinal que se orienta en paralelo al eje longitudinal del espacio 374 anular. Los mandriles 379 pueden proporcionarse con canales de refrigeración internos (no mostrados). Los mandriles 379 se colocan con sus primeras porciones extremas cerca de la separación 372 de matriz de manera que la tercera masa de polímero pasará los mandriles en un estado fundido, y de manera que el efecto de enfriamiento del elemento 378 de calibración y los mandriles 379 resulte en que la tercera masa de polímero sea dimensionalmente estable a las segundas porciones extremas de los mandriles 379. Los canales 20 de este modo cerrados se forman en la segunda capa 15 intermedia como se muestra en las Figuras 2A-2C.

En una modalidad alternativa, los conductores 22 de calentamiento eléctrico se insertan en el espacio 374 anular de la porción extrema corriente arriba del cabezal 371 de extrusión de manera que los conductores 22 de calentamiento se orientan axialmente en la segunda capa 15 intermedia. Los conductores 22 de calentamiento serán rodeados por la tercera masa de polímero como se muestra en las Figuras 3A-3B.

En una modalidad alternativa adicional, las secciones transversales de los mandriles son oblongas en la dirección circunferencial del espacio 374 anular, y los canales 20 se forman en la segunda capa 15 intermedia con secciones transversales oblongas, como se muestra en la Figura 4.

En una modalidad alternativa adicional, las dimensiones del espacio 374 anular se incrementan de manera que existirá una distancia suficiente entre la superficie exterior de la capa 14 interior de polímero de fibra reforzada y la superficie interior del elemento 378 de calibración para permitir la colocación de los mandriles 379 que tienen secciones transversales tipo trapezoide. Los canales 20 que tienen secciones transversales tipo trapezoide después se formarán en la segunda capa 15 intermedia (no mostrada). Como alternativa a esta modalidad, puede ser adecuado formar los canales 20 en la primera capa 13 intermedia y sin la segunda capa 15 intermedia, como se muestra en la Figura 5. Esto puede hacerse al alterar la disposición 30 de máquina, como se muestra en la Figura 8, al remplazar el extrusor 330 por el extrusor 370 y al suministrar el extrusor 370 con un tercer polímero termoplástico en lugar de un segundo polímero de espuma. La disposición 30' de máquina como se muestra en la Figura 9A también puede utilizarse, ya sea al eliminar el segundo cabezal 330 de extrusión o al no utilizar el cabezal 330 de extrusión.

Otra disposición 30'' de máquina alternativa se muestra en la Figura 9B. En esta disposición 30'' de máquina, se conmuta el orden de los extrusores 330 y 370. Esto tiene el efecto de que la segunda capa 15 intermedia rodea la primera capa 13 intermedia como se muestra en la Figura 13.

La capa 11 de desgaste puede producirse de forma independiente de las otras capas. Por lo tanto, se encuentra dentro del alcance de la invención que la capa 11 de desgaste se produzca como tubería de una manera conocida per se, y que la capa 11 de desgaste se proporcione como tubería en carrete, por ejemplo. La capa 11 de desgaste puede transportarse hacia la primera estación 350 de máquina envolvente como se describe en lo anterior.

Las Figuras 16 y 17A-17B muestran la tubería 1 de multicapa en modalidades alternativas. Las Figuras 15A-15B muestra disposiciones de máquina alternativas para formar la tubería 1 de multicapa en estas modalidades. Un cable 6 de fibra óptica de un tipo conocido per se, se integra en al menos una capa 11, 12, 13, 14, 15 de la tubería 1 de multicapa. Se sabe en la téenica que un cable de 6 de fibra óptica junto con una fuente de iluminación láser adecuada (no mostrada) y un receptor adecuado (no mostrado) pueden utilizarse para determinar si el cable 6 de fibra óptica se encuentra roto y la distancia del rompimiento. Además, se sabe en la téenica que tal cable 6 de fibra óptica junto con una fuente de iluminación láser adecuada y un receptor adecuado pueden utilizarse para determinar la temperatura a lo largo del cable 6 de fibra óptica. Además, se sabe en la técnica que tal cable 6 de fibra óptica junto con una fuente de iluminación láser adecuada y un receptor adecuado pueden utilizarse para determinar las condiciones de presión a lo largo del cable 6 de fibra óptica. Otras medidas también se contemplan. En la Figura 16, se muestra un cable 6 de fibra óptica en la capa 11 de desgaste y un cable de fibra óptica en la capa 12c de la capa 12 exterior de polímero de fibra reforzada. En las Figuras 17A-17B, se muestran tres cables 6 de fibra óptica en la capa 11 de desgaste y tres cables 6 de fibra óptica en la capa 12c de la capa 12 exterior de polímero de fibra reforzada. En otras modalidades, pueden existir uno o más cables 6 ópticos 6 en la capa 11 de desgaste sola. En aún otras modalidades, pueden existir uno o más cables 6 ópticos en la capa 12 exterior de fibra reforzada sola. Uno o más cables de fibra óptica también pueden integrarse en al menos una de la primera capa 13 intermedia, la segunda capa 15 intermedia y una o ambas de las capas 14C y 14F de la capa 14 interior de polímero de fibra reforzada. La tubería 1 de multicapa puede proporcionarse con cables 6 ópticos en combinaciones de las modalidades que se mencionan en lo anterior.

Una disposición 30'' ' de máquina se muestra en la Figura 15A para fabricar la tubería 1 de multicapa mostrada en las Figuras 16 y 17A. La disposición 30''' de máquina se proporciona con carretes 5 para alojar el cable 6 de fibra óptica. Los carretes 5 se disponen para alimentar el cable 6 de fibra óptica en el extrusor 310 que forma la capa 11 interior de desgaste, y para alimentar el cable 6 de fibra óptica en el extrusor 340 que forma la capa 12c de la capa 12 exterior de fibra reforzada. Una disposición 30' ' ' ' alternativa de máquina se muestra en la Figura 15B para fabricar la tubería 1 de multicapa mostrada en la Figura 17B. La disposición 30''' de máquina se proporciona con carretes 5 para alojar el cable 6 de fibra óptica. Los carretes 5 se disponen para alimentar el cable 6 de fibra óptica en el extrusor 310 que forma la capa 11 interior de desgaste, y para alimentar el cable 6 de fibra óptica en el extrusor 340 que forma la capa 12c de la capa 12 exterior de fibra reforzada.

Una tubería 1 de multicapa es como se describe con un diámetro de 406 mm (16 pulgadas) y hacia arriba tiene una flotación considerable en agua, pero la tubería 1 por sí misma tiene un peso específico de aproximadamente 1.2 kg/cm3. Tal tubería se tiende al ser llenada con agua durante el tendido. La tubería 1 de multicapa se vacía de agua de una manera conocida cuando se termina el tendido. Puede ser ventajoso que los canales 20 se llenen con una masa pesada después de que la tubería 1 de multicapa se ha producido y mientras la tubería 1 de multicapa se está tendiendo. Esto puede lograrse de manera ventajosa al perforar aberturas (no mostradas) desde el exterior a través de la capa 12, posiblemente a través de la capa 13, en los canales 20 de la capa 15. Las aberturas se forman con un espaciado uniforme en la dirección longitudinal de la tubería 1 de multicapa. Hormigón líquido se introduce en los canales 20, y el hormigón se solidifica dentro de los canales 20.

Una disposición 30 de máquina, como se muestra, es adecuada para colocar en una cubierta 9 a bordo de un barco (no mostrado). Por ejemplo, la disposición 30 de máquina puede disponerse para producir una tubería 1 de multicapa a una proporción de 2 m/min. En una operación durante todo el día, sin interrupción de la producción, una disposición de máquina puede producir 2880 m de tubería 1 de multicapa por día. De esta manera, la disposición 30 de máquina es muy adecuada para producir tuberías de transporte para tendido en alta mar. Así, la invención resuelve muchos de los problemas relacionados con tender tales tuberías de transporte. Además, la tubería 1 de multicapa puede proporcionarse con un cable 6 de fibra óptica continuo para monitorear la tubería de transporte. Tal uso del cable 6 de fibra óptica no es posible con la téenica anterior, en la cual los tramos de tubería de acero se sueldan entre sí. La invención no se limita al uso a bordo de barcos. El ensamble 30 de máquina es compacto y también es adecuado para su uso en tierra, donde el ensamble 30 de máquina puede colocarse en una plataforma móvil (no mostrada).

Ejemplo 1 Una tubería 1 de multicapa como se muestra en las Figuras 1A-1C se fabrica con un diámetro externo de 40.6 cm (16 pulgadas) . La capa 11 de desgaste se forma de poliuretano termoplástico y forma una capa de 8 m de espesor. La primera capa 13 intermedia se forma de poliuretano termoplástico de espuma y constituye una capa aislante de 50 mm de espesor. La capa 12 exterior de polímero de fibra reforzada se forma de fibra de vidrio que se ha impregnado con poliuretano termoplástico y una capa exterior 12f que se forma de poliuretano termoplástico, y forma una capa de 15 m de espesor. La capa 14 interior de polímero de fibra reforzada se forma por la fibra de vidrio que se ha impregnado con poliuretano termoplástico y forma una capa de 15mm de espesor.

Ejemplo 2 Una tubería 1 de multicapa como se muestra en las Figuras 2A-2C se fabrica con un diámetro externo de 40.6 cm (16 pulgadas). La capa 11 de desgaste se forma de poliuretano termoplástico y forma una capa de 8 mm de espesor. La primera capa 13 intermedia se forma de poliuretano de espuma y constituye una capa aislante de 50 m de espesor. La capa 12 exterior de polímero de fibra reforzada se forma de fibra de vidrio que se ha impregnado con poliuretano termoplástico y una capa exterior 12f que se forma de poliuretano termoplástico, y forma una capa de 15 mm de espesor. La capa 14 interior de polímero de fibra reforzada se forma por la fibra de vidrio que se ha impregnado con poliuretano termoplástico y forma una capa de 15 mm de espesor. Una segunda capa 15 intermedia se forma de poliuretano termoplástico. En la segunda capa 15 intermedia, se han formado veinte canales 20 cerrados que se extienden axialmente. Los canales 20 se colocan de lado a lado y se separan uniformemente en la circunferencia de la segunda capa 15 intermedia. Un fluido emisor de calor puede fluir a través de los canales 20. En este ejemplo, la segunda capa 15 intermedia forma una camisa de calentamiento dentro de la tubería 1 multicapa. El fluido emisor de calor puede fluir en una primera dirección en algunos de los canales 20 y en una segunda dirección que es opuesta a la primera dirección, en algunos de los canales 20.

Ejemplo 3 Una tubería 1 de multicapa como se muestra en la Figura 3A se fabrica con un diámetro externo de 40.6 cm (16 pulgadas). La tubería 1 de multicapa se fabrica sustancialmente de la misma forma que la tubería 1 de multicapa descrita en el Ejemplo 2. Como alternativa a los canales 20 cerrados, la segunda capa 15 intermedia se proporciona con cables 22 de resistencia eléctrica de un tipo conocido per se, también llamados cables 22 de calentador. En este ejemplo, la segunda capa 15 intermedia forma una camisa de calentamiento dentro de la tubería 1 multicapa. Los cables 22 de calentador pueden incluir una capa aislante exterior. En una modalidad alternativa, la segunda capa intermedia puede proporcionarse con los dos cables 22 de calentador y los canales 20 como se muestra en la Figura 3B.

Ejemplo 4 Una tubería 1 de multicapa como se muestra en la Figura 4 se fabrica con un diámetro externo de 40.6 cm (16 pulgadas). La capa 11 de desgaste se forma de poliuretano termoplástico y forma una capa de 8 mm de espesor. La primera capa 13 intermedia se forma de poliuretano termoplástico de espuma y constituye una capa aislante de 32 mm de espesor. La capa 12 exterior de polímero de fibra reforzada se forma de fibra de vidrio que se ha impregnado con poliuretano termoplástico y una capa exterior 12f que se forma de poliuretano termoplástico, y forma una capa de 15 mm de espesor. En la Figura 5 se ilustra que la capa 12 exterior de polímero de fibra reforzada se ha formado por la aplicación de capas 12a-d desde la estación 360', 360'' de máquina envolvente. La capa 14 interior de polímero de fibra reforzada se forma de una fibra de vidrio que se ha impregnado con resina epóxica y forma una capa de 15 mm de espesor. En la Figura 4 se ilustra que la capa 14 de polímero de fibra reforzada se ha formado por la aplicación de capas 14a-b y 14c-d desde la estación 350 de máquina envolvente. Una segunda capa 15 intermedia se forma de poliuretano termoplástico. En la segunda capa 15 intermedia, se han formado diez canales 20 cerrados que se extienden axialmente para transportar un fluido emisor de calor. Cada canal 20 tiene un área en sección transversal de 20 cm2. Los canales 20 se colocan de lado a lado y se separan uniformemente en la circunferencia de la segunda capa 15 intermedia.

Ejemplo 5 Una tubería 1 de multicapa en una modalidad alternativa se muestra en la Figura 5. La tubería 1 de multicapa se dispone para transportar un primer fluido en el canal 10 de la tubería 1 y un segundo líquido en los canales 20 periféricos de la tubería 1. El primer fluido puede ser aceite y el segundo fluido puede ser gas. La tubería 1 de multicapa puede fabricarse con un diámetro externo de 40.6 cm (16 pulgadas) o superior. La capa 11 de desgaste se forma de poliuretano y forma una capa de 8 mm de espesor. La capa 12 exterior de polímero de fibra reforzada se forma de fibra de vidrio que se ha impregnado con poliuretano termoplástico y una capa exterior 12f que se forma de poliuretano termoplástico, y forma una capa de 15 mm de espesor. En la Figura 5 se ilustra que la capa 12 exterior de polímero de fibra reforzada se ha formado por la aplicación de capas 12a-d, 12c-d desde la estación 360 de máquina envolvente. La capa 14 interior de polímero de fibra reforzada se forma por la fibra de vidrio que se ha impregnado con poliuretano termoplástico y forma una capa de 15 mm de espesor. En la Figura 5 se ilustra que la capa 14 interior de polímero de fibra reforzada se ha formado por la aplicación de capas 14a-b y 14c-d desde la estación 350 de máquina envolvente. Una primera capa 13 intermedia se forma de poliuretano termoplástico. En la primera capa 13 intermedia, se han formado diez canales 20 cerrados que se extienden axialmente para transportar un fluido. Cada canal 20 tiene un área en sección transversal de 20 cm2.

Los canales 20 se colocan de lado a lado y se separan uniformemente en la circunferencia de la primera capa 13 intermedia.

Ejemplo 6 Una tubería 1 de multicapa en una modalidad alternativa se muestra en la Figura 12. La tubería 1 de multicapa puede fabricarse con un diámetro externo de 40.6 cm (16 pulgadas) o superior. La primera capa 13 intermedia se forma de poliuretano de espuma y constituye una capa aislante. La segunda capa 15 intermedia rodea la capa 13 y se forma de poliuretano termoplástico. En la segunda capa 15 intermedia, se han formado diez canales 20 cerrados que se extienden axialmente. Cada canal 20 tiene un área en sección transversal de 20 cm2. Los canales 20 se colocan de lado a lado y se separan uniformemente en la circunferencia de la segunda capa 15 intermedia. La capa exterior de fibra 12 (no mostrada en la Figura 13) rodea la segunda capa 15 intermedia. Los canales 20 se disponen para llenarse con hormigón líquido (no mostrado), o alguna otra masa de fluido pesado, a través de aberturas (no mostradas) que se forman a través de la capa 12 de fibra exterior.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una tubería de multicapa sin fin la cual incluye al menos: - una capa interior hermética al fluido la cual se forma de un primer material de polímero termoplástico; - una capa interior de polímero termoplástico de fibra reforzada la cual incluye un refuerzo de fibra envuelto y la cual rodea la capa interior hermética al fluido; - una primera capa intermedia que se forma de un segundo material de polímero termoplástico; -una capa exterior de polímero termoplástico de fibra reforzada la cual incluye un refuerzo de fibra envuelto, caracterizada porque al menos una de la capa interior de polímero termoplástico de fibra reforzada y la capa exterior de polímero termoplástico de fibra reforzada incluye al menos una capa que contiene fibra y una capa libre de refuerzo , en donde el refuerzo de fibra envuelto incluye al menos una cinta de fibra y la primera capa intermedia se proporciona con al menos un canal orientado axialmente .

2. La tubería de multicapa de conformidad con la reivindicación 1, en donde la primera capa intermedia se forma de un material de polímero termoplástico expandido.

3. La tubería de multicapa de conformidad con la reivindicación 1, en donde la tubería de multicapa además incluye una segunda capa intermedia que se forma de un tercer material de polímero termoplástico.

4. La tubería de multicapa de conformidad con la reivindicación 3, en donde la segunda capa intermedia se proporciona con al menos un canal orientado axialmente.

5. La tubería de multicapa de conformidad con la reivindicación 1 ó 4, en donde la sección transversal del canal es sustancialmente circular.

6. La tubería de multicapa de conformidad con la reivindicación 1 ó 4, en donde la sección transversal del canal es sustancialmente oblonga.

7. La tubería de multicapa de conformidad con la reivindicación 1 ó 4, en donde la sección transversal del canal es sustancialmente trapezoidal.

8. La tubería de multicapa de conformidad con la reivindicación 4, en donde la segunda capa intermedia se proporciona con al menos un elemento calentador de orientación axial.

9. La tubería de multicapa de conformidad con la reivindicación 1, en donde la tubería de multicapa incluye al menos un cable de fibra óptica que se extiende en la dirección longitudinal de la tubería de multicapa, y al menos un cable de fibra óptica se coloca en al menos una de las capas.

10. La tubería de multicapa de conformidad con la reivindicación 1, en donde la tubería de multicapa incluye al menos un cable de fibra óptica que se extiende en la dirección longitudinal de la tubería de multicapa, y al menos un cable de fibra óptica se coloca en al menos una de las capas.

11. Un ensamble de máquina para fabricar una tubería de multicapa sin fin que incluye una capa interior hermética al fluido que se forma de un primer material termoplástico, caracterizado porque el ensamble de máquina incluye: - una primera estación de máquina envolvente; en donde la primera estación de máquina envolvente incluye al menos: un carrusel de carretes el cual se dispone para devanar la cinta de fibra alrededor de la capa interior hermética al fluido para formar una capa de fibra reforzada de una capa interior de polímero de fibra reforzada; y un extrusor dispuesto para formar una capa libre de refuerzo de un material de polímero termoplástico que rodea la capa; un extrusor dispuesto para formar una primera capa intermedia que comprende un material de polímero termoplástico y que rodea la capa interior de fibra reforzada; y - una segunda estación de máquina envolvente; en donde la segunda estación de máquina envolvente incluye al menos: un carrusel de carretes que se dispone para devanar cinta de fibra alrededor de las otras capas de la tubería de multicapa para formar una capa de fibra reforzada a partir de una capa exterior de polímero de fibra reforzada; y - un extrusor dispuesto para formar una capa libre de refuerzo de un material de polímero termoplástico, que rodea la capa.

12. El ensamble de máquina de conformidad con la reivindicación 11, en donde el extrusor se compone de un extrusor proporcionado con un cabezal de extrusión, en donde, en un espacio anular formado entre el elemento de calibración del cabezal de extrusión y la tubería de multicapa alojada en el cabezal de extrusión, al menos un mandril se coloca para la formación de un canal orientado axialmente en la primera capa intermedia.

13. El ensamble de máquina de conformidad con la reivindicación 11, en donde el ensamble de máquina además incluye un extrusor dispuesto para formar una segunda capa intermedia que se forma de un tercer material de polímero termoplástico, la segunda capa intermedia se coloca en un orden opcional: entre la segunda capa interior de fibra y la primera capa intermedia, o entre la primera capa intermedia y la capa exterior de polímero de fibra reforzada.

14. El ensamble de máquina de conformidad con la reivindicación 13, en donde el extrusor se proporciona con un cabezal de extrusión, en el cual, en un espacio anular formado entre el elemento de calibración del cabezal de extrusión y la tubería de multicapa alojada en el cabezal de extrusión, al menos un mandril se coloca para la formación de un canal orientado axialmente en la segunda capa intermedia.

15. El ensamble de máquina de conformidad con la reivindicación 11, en donde el ensamble de máquina además incluye un extrusor dispuesto para formar la capa interior hermética al fluido que se forma de un primer material de polímero termoplástico.

16. El ensamble de máquina de conformidad con la reivindicación 11 ó 13, en donde el ensamble de máquina además incluye al menos un carrete dispuesto para acomodar un cable de fibra óptica.

17. El ensamble de máquina de conformidad con la reivindicación 16, en donde al menos un carrete se dispone para alimentar un cable de fibra óptica en el extrusor.

18. El ensamble de máquina de conformidad con la reivindicación 15 y 16, en donde al menos un carrete se dispone para alimentar un cable de fibra óptica en el extrusor.

19. Un método para formar una tubería de multicapa sin fin, caracterizado porque el método incluye las etapas de: a) proporcionar una capa interior hermética al fluido que se forma de un polímero termoplástico; b) formar una capa interior de fibra reforzada alrededor de la capa interior hermética al fluido al envolver una cinta de fibra alrededor de la capa interior hermética al fluido con el fin de formar al menos una capa de fibra y, por medio de extrusión, aplicar una capa libre de refuerzo a la capa de fibra, c) formar, por medio de extrusión, una primera capa de polímero intermedia alrededor de la capa interior de fibra reforzada; y d) formar una capa exterior de fibra reforzada al envolver la cinta de fibra alrededor de las otras capas de la tubería de multicapa para formar al menos una capa de fibra y, por medio de extrusión, aplicar una capa libre de refuerzo a la capa de fibra.

20. El método de conformidad con la reivindicación 19, en donde el método en la etapa c) además incluye proporcionar el cabezal de extrusión con un extrusor en un espacio anular que se forma entre el elemento de calibración del cabezal de extrusión y la tubería de multicapa alojada en el cabezal de extrusión con al menos un mandril que forma un canal orientado axialmente en la primera capa intermedia de polímero.

21. El método de conformidad con la reivindicación 19, en donde el método además incluye la etapa de: el) formar, por extrusión, una segunda capa intermedia que se forma de un tercer material de polímero el cual se coloca opcionalmente: ya sea entre la capa interior de fibra reforzada formada en la etapa b) y la primera capa intermedia de polímero formada en la etapa c), o entre la primera capa intermedia de polímero formada en la etapa c) y la capa exterior de fibra reforzada formada en la etapa d).

22. El método de conformidad con la reivindicación 21, en donde el método en la etapa el) además incluye proporcionar el cabezal de extrusión con un extrusor en un espacio anular que se forma entre el elemento de calibración del cabezal de extrusión y la tubería de multicapa que se aloja en el cabezal de extrusión, con al menos un mandril el cual forma un canal orientado axialmente en la segunda capa intermedia de polímero.

23. El método de conformidad con la reivindicación 19, en donde el método en la etapa a) incluye formar, por extrusión, la capa interior hermética al fluido la cual se forma de un polímero termoplástico.

24. El método de conformidad con la reivindicación 19, en donde el método incluye el uso de un ensamble de máquina de acuerdo con la reivindicación 13, y el método además incluye colocar el ensamble de máquina en una cubierta a bordo de un barco.