MXPA00012490A - Tuberia compuesta, flexible y metodo para fabricar la misma. - Google Patents

Abstract

Un tubo compuesto polimerico y flexible (1), adaptado para el transporte de fluidos tales como los hidrocarburos, por ejemplo, aceite y/o gas, y lo suficientemente flexible para ser enrollado con un radio de curvatura de aproximadamente 20 veces su diametro externo. El tubo de elevacion flexible (1) comprende los siguientes elementos estructurales: un revestimiento o cubierta interna (2) de material termoplastico, un componentes de capas multiples polimerico, reforzado, intermedio (3), y un revestimiento o cubierta termoplastica externa(4). Tambien se describe un metodo para manufacturar el tubo flexible (1) mediante soldadura o pegamento.

Description

TUBERÍA COMPUESTA, FLEXIBLE Y MÉTODO PARA FABRICAR LA MISMA La presente invención se refiere a una tuberia compuesta y flexible que tiene la finalidad de ser usada para transportar fluidos y en particular hidrocarburos (por ejemplo aceite y/o gas), fluidos de inyección (por ejemplo metanol, agua etc. ) . La tuberia también se puede usar como un tubo ascendente o de elevación, flexible, adaptado para transportar fluidos desde/hacia una unidad de producción flotante hacia/desde un cabezal de pozo bajo el mar etc. El conducto o linea compuesta y flexible de acuerdo con la presente invención, es un dispositivo de alto rendimiento desarrollado para cumplir con lo.. propósitos arriba mencionados a temperaturas al s (hasta 200°C), presiones altas (hasta 700 bars) , y para aplicaciones dinámicas en aguas profundas (tales como los tubos ascendentes o de elevación ) . Los conc ctos flexibles o tubos de elevación se conocen previamente en relación con los sistemas dinámicos de tubos de elevación. En estos sistemas No. de Ref. : 125773 del arte previo, los elementos de tensión se elaboran de acero. En consecuencia, el peso de un tubo convencional es muy alto incluso cuando está sumergido. La tensión en la parte superior es extremadamente alta en aguas demasiado profundas, y por lo tanto los tubos de elevación del tipo flexibles se han usado más bien en aguas poco profundas. Los tubos de elevación, flexibles, convencionales también han tenido un rango limitado de temperatura, típicamente hasta 130°C, han tenido una resistencia limitada a la presión, y los costos de su manufactura son muy elevados, debido esto al complicado proceso para su fabricación. Los tubos de elevación y tubos dinámicos, metálicos, previamente conocidos no son muy flexibles y por lo tanto no se pueden enrollar, lo cual conlleva a una instalación compleja y cara; tales tubos de elevación flexibles del arte previo, no pueden realizar gran deformación durante su operación, estos solamente aceptan intervalos limitados de temperatura, por ejemplo el Titanio solamente está capacitado para 110°C, las fuerzas por estar colgados se tornan muy grandes debido a la gran altura incluso en la posición sumergida, y si se usa un metal resistente a la corrosión (el cual a menudo se requiere) los resultados son muy altos costos. En las profundidades del mar las soluciones flexibles no han sido del todo viables. El objeto de la presente invención es proporcionar una nueva tuberia flexible, de alto rendimiento y de poco peso aplicable al transporte de fluidos, tales como los hidrocarburos ( aceite y/o gas), y medios de inyección tales como el metanol y agua Las principales ventajas de una linea compuesta flexible son que: Esta se puede enrollar (una elongación de aproximadamente del 3-4% durante la instalación ) . Esta es una tuberia ligera y en consecuencia la tensión en la parte superior es baja. El tiempo de vida del diseño está determinado para 20 años. Esta puede efectuar grandes deflexiones igualmente durante la fase, de operación.

Las siguientes características hacen del tubo de elevación compuesto, flexible único: La construcción o elaboración de los materiales del compuesto, en diferentes capas unidas . El proceso de fabricación mediante el uso de extrusión y soldadura o pegando, es decir encolando cintas. Las combinaciones de materiales que hacen que la matriz cumpla con los requerimientos de temperatura, sellado (difusión), aislamiento eléctrico, presión, requerimientos de elongación y peso . El concepto de tubo de elevación está basado en el siguiente diseño: Una construcción de tuberia unida, basada en una cubierta o revestimiento interno en por lo menos dos capas de refuerzo, y una cubierta o revestimiento externo; tal y como se describe con mayor detalle en las reivindicaciones. Otras ventajas adicionales son: Los elementos de tensión se pueden unir, ya sea por traslape y encolando los materiales termoestables o traslapando y soldando para los materiales termoplásticos. El material de matriz se puede mezclar y de acuerdo con esto, se pueden cambiar desde las capas de internas del tubo hasta las capas externas; de tal manera que cada capa sea compatible con sus capas adyacentes . El cambio de material de matriz mencionado arriba, también puede implementarse de tal manera que cada capa se elabore de un material que no sea tan caro como los requerimientos de cada capa lo permitan . Las calidades óptimas del material se pueden obtener para cada capa, la igual que cada capa se puede diseñar para que soporte las condiciones locales, por ejemplo cuando se consideren la presión y la temperatura. El tubo de acuerdo con la presente invención está basado en la construcción de tuberia unida basada en una cubierta o revestimiento interno, capas de refuerzo y una cubierta o revestimiento externo. Las diferentes capas tienen diferentes tareas, y éstas se pueden combinar en un gran número de combinaciones. El espesor, las orientaciones, las capas múltiples, las capas intermedias, los materiales de matriz y los materiales de la fibra son todos los parámetros que se pueden manipular. El concepto se basa en un tubo como puede ser un tubo de elevación, mismo que se puede enrollar en un carrete. Se pueden usar dos conceptos básicos de producción; el primero es producir el tubo de elevación completo en una pieza, y el segundo concepto es producir longitudes discretas y luego ensamblarlas . Más adelante se declara una descripción más detallada de un tubo de acuerdo con la presente invención, incluyendo algunas de las posibles modificaciones asi como las soluciones preferidas. Un tubo de elevación compuesto, polimérico, y flexible se puede diseñar con un diámetro interno que se encuentre dentro del rango desde los 152 mm hasta los 305 mm(desde 6 hasta 12 pulgadas), para transportar fluidos tales como los hidrocarburos (aceite y gas), metanol, agua y otros gases y líquidos. El tubo de elevación es lo suficientemente flexible para ser enrollado sobre un carrete con un radio de extremo o campana de 4500-8500 mm. Un tubo de elevación de 203 mm (8 pulgadas) típicamente se enrollará sobre un carrete con un radio de extremo o campana de 5500 mm . El tubo de .elevación consiste de tres elementos principales de construcción; un revestimiento interno de material termoplástico unido a un elemento (compuesto) polimérico reforzado, y un revestimiento externo de material termoplástico, el cual se une al elemento polimérico de refuerzo. Las funciones y descripción de las diferentes capas son las que siguen: El revestimiento o cubierta interna actúa como una barrera en contra del flujo de gas/aceite presurizado. Este revestimiento protege las capas reforzadas de su exposición al desgaste, abrasión, químicos calor etc. El revestimiento o cubierta debe arreglárselas o enfrentarse con temperaturas dentro del rango de los 100-200°C. Los materiales del revestimiento o cubierta incluyen, pero están limitados a los siguientes materiales: las poliamidas (PA), el fluoruro de polivinilideno (PVDF), fluoro-et ilen-propileno (FEP) y otros polímeros derivados del flúor asi como el polieter éter cetona (PEEK) . El espesor típico del material es de 6-12 mm . Las capas de refuerzo tendrán que enfrentar .todas las cargas térmicas y mecánicas a las cuales se exponga el tubo de elevación. Las capas de refuerzo se elaboran de compuestos o mezclas de matrices poliméricas, las cuales se pegan o sueldan al revestimiento interno. Los compuestos de matriz termoplásticos se sueldan al revestimiento interno por medio de láser u otros dispositivos de calentamiento. Los compuestos de matriz termoestables se pegan o encolan al revestimiento interno con epoxi u otros tipos de pegamento. Las capas de refuerzo se construyen de muchos laminados únicos que consisten de fibras continuas unidireccionales de carbono, vidrio, o aramida; la cuales se incrustan en las resinas termoplásticas o termoestables. Unas resinas termoplásticas típicas son las siguientes: las poliamidas (PA, PPA) , la polisulfona (PSU), la imida de polieter ( PEÍ ) y la sulfona de polieter ( PES ) . Una resina termoestable tipica es el epoxi.

Cuando se usan las resinas termoplásticas, cada solo laminado se suelda a las otras capas por medio de láser u otros dispositivos de calentamiento. Cuando se usan las resinas termoestables, cada solo laminado se pega a las otras capas por medio de la resina por si misma. Las capas de refuerzo se pueden orientar en ángulos entre los ±35 y ±70° a la dirección de la longitud del tubo de elevación. Típicamente, la capa de refuerzo interna se dirige a ±60° y la externa se dirige a ±45°. El espesor típico de las capas es de 20-40 mm . El revestimiento o cubierta externa protege las capas reforzadas de la exposición externa al desgaste, abrasión, químicos, calor etc. Los materiales del revestimiento incluyen los siguientes: el polietileno ( PE ) , las poliamidas ( PA) , y básicamente los mismos materiales que la matriz en la capa de refuerzo externa. El espesor típico de revestimiento es de 4-8 mm . Todas las soluciones mencionadas abajo se encuentran en la presente invención: Un tubo de elevación que tiene como el elemento polimérico de refuerzo, un compuesto o mezcla de matrices termoplásticas. La matriz termoplástica, reforzada con fibra, hace posible tener un enlace termoplástico soldado, tanto en el revestimiento interno como en el externo. El elemento polimérico de refuerzo se construye de varias capas unidireccionales que se sueldan entre si. Las capas consisten de una matriz termoplástica, típicamente PPA, PSU, PEÍ O PES, la cual está reforzada con fibras de aramida unidireccionales. Las direcciones de la' fibra sor típicamente de ±52° sobre la dirección de la longitud del tubo de elevación. Un tubo de elevación en el cual, el elemento polimérico de refuerzo se construye de capas individuales de diferentes matrices termoplásticas reforzadas con fibra. Las matrices cambian gradualmente o en etapas desde la capa interna hasta la capa externa. Tipleo (desde el interior) está el 50% del espesor total con el PSU, y el 50% con PA o PPA. El refuerzo puede ser de un solo tipo (carbono, vidrio o aramida) a través del espesor, o puede cambiar junto con el cambio en la matriz. De esta manera, las propiedades de las resinas (y/o fibras) se adaptan a los requerimientos (resistencia a la temperatura, cargas mecánicas etc.) a través de la pared del tubo. Asi, la presente invención se refiere a un tubo de elevación, en el cual el elemento polimérico de refuerzo se construye de capas de una matriz termoplástica reforzada básica, la cual se mezcla o combina gradualmente o en etapas, desde una capa interna hasta una capa, externa con uno o varios otros polímeros. Una resina tipica es la PES, la cual se mezcla o combina con la PSU tipica. Un tubo de elevación con una matriz combinada como se establece arriba, pero con el revestimiento interno elaborado en el polimero básico, y el revestimiento externo construido con el polimero básico combinado o mezclado. Un tubo de elevación que tiene diferentes matrices termoplásticas reforzadas con fibra, pero con capas intermedias de un polimero termoplástico. El propósito de tales capas es funcionar como inhibidores de ruptura y para aislar las otras capas.

La invención también se refiere a un tubo de elevación como el descrito arriba, pero que tiene como elemento polimérico de refuerzo, un compuesto de matriz termoestable. El elemento polimérico de refuerzo se construye de varias capas que se pegan o encolan entre si. Las capas consisten de una matriz termoestable de epoxi, reforzada con fibras de vidrio, fibras de aramida, fibras de carbono u otros tipos de fibras. La presente invención también se refiere a un tubo de elevación como el descrito arriba, pero con dos orientaciones típicas para la fibra. Las capas de refuerzo interno, con típicamente el 70% del espesor, se dirigen a ±60°; y las capas de refuerzo externo (con un 30%) se dirigen a ±45°, esto en relación con los ejes del tubo. Las capas de refuerzo interno son fibras de carbono típicas, y las capas de refuerzo externo son fibras de vidrio típicas. Para lograr una mejor comprensión de la presente invención, ésta se refiere a las modalidades preferidas descritas más adelante en la especificación y haciendo referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales: la figura 1, muestra un ejemplo del diseño de un tubo de elevación flexible. Solo se muestra un extremo del tubo, en el cual cada capa se desprende parcialmente para mostrar de una manera ilustrativa, las capas que se encuentran debajo, la figura 2, muestra una modalidad diferente de un tubo de elevación flexible de acuerdo con la presente invención, en el cual por lo menos algunos de los elementos de tensión se separan por una capa intermedia no incluyendo ningún elementos de tensión, incrementando las propiedades de curvatura del tubo, la figura 3, ilustra en perspectiva de que manera se puede construir una de las capas de tensión del tubo de la f; gura 2 (como un ejemplo, el sector III de la capa 5) , y la figura 4, ilustra de que manera se puede manufacturar un •• abo de elevación de acuerdo con la presente irivenci r.. Note que los mismos números de referencia se usan para las rri.mas partes en todas las figuras en donde es apropiaao, note también que las diferentes figuras o incluso los detalles en una sola figura no necesariamente se representan a la misma escala, y que se pueden omitir algunos detalles prácticos del diseño e implementación para evitar los dibujos muy densos. Asi, las modalidades mostradas en los •dibujos, representan solamente ejemplos de la invención, mismos que se pueden modificar de muchas maneras . En la figura 1, se muestra una porción extremo de un tubo de elevación largo, en el cual cada capa se desprende parcialmente para mostrar el diseño en el interior de las capas. De acuerdo con lo anterior, el tubo de elevación 1 se construye de las siguientes capas que se encuentran dentro del rango de: un revestimiento ahuecado e interno 2, diferentes capas de tensión 3 reforzadas con fibra y que comprenden tres subcapas 5,6,7 y un revestimiento o cubierta protectora externa 4. El revestimiento o cubierta interna 2 actúa como una barrera en contra del flujo de gas/aceite presurizado. El revestimiento o cubierta interna también protege la subcapa reforzada adyacente 5 de la exposición al desgaste, abrasión, químicos calor etc. El revestimiento o cubierta 2 debe enfrentarse con temperaturas entre los 100-200°C. El material del revestimiento o cubierta interna se puede seleccionar del. siguiente grupo de materiales: las poliamidas (PA), el fluoruro de polivinilideno (PVDF), el fluoro-etilen-propileno (FEP) y otros fluoropolímeros , y/o la poliéter-etercetona (PEEK) . El espesor típico del revestimiento o cubierta interna es de 6-12 mm . El diámetro interior del revestimiento o cubierta interna puede estar dentro del rango desde los 150-305 mm(6-12 pulgadas), y el tubo de elevación 1 completado es lo suficientemente flexible para ser enrollado en un carrete con un radio de extremo o campana de 4500-8500 mm . Un tubo de elevación de 203 mm ( 8 pulgadas) típicamente se enrollará en un carrete con un radio de extremo o campana de 5500 mm . Las capas de refuerzo 3 aceptarán todas las cargas térmicas y mecánicas a las que se exponga el tubo de elevación. Las capas de refuerzo 3 que incluyen las subcapas 5,6,7, se elaboran de compuestos de matriz polimérica que se pegan o sueldan al revestimiento o cubierta interna o entre sí. Cuando se trate de compuestos termoplásticos, % estas se sueldan mediante un láser u otro dispositivo de calentamiento. Cuando se trate de compuestos termoestables, estas se pegan o encolan con epoxi u otro tipo de pegamento. Las capas de refuerzo se construyen de por lo menos dos laminados separados que comprenden fibras de carbono, vidrio y/o aramida unidireccionales continuas o unidas, incrustadas en una resina termoestable o termoplástica. Las resinas termoplásticas típicas son las siguientes: la poliamida ( PA, PPA), la polisulfona, (PSU), la imida de polieter ( PEÍ ) , y la sulfona de polieter (PES) . Una resina termoestable típica es el epoxi. Cuando se usan las resinas termoplásticas, cada laminado se suelda en forma individual a la siguiente capa por medio de un láser u otro dispositivo de calentamiento. Cuando se usan las resinas termoestables, cada laminado se encola o pega en forma individual a la siguiente capa por medio de la resina en sí misma. Las capas de refuerzo de preferencia se pueden orientar en ángulos entre los ±35° y ±70° en relación a la longitud de la dirección del tubo de elevación. Típicamente, las capas de refuerzo interno se dirigen a ±60° y las capas de refuerzo externo se dirigen a alternativamente a ±45°, también con relación a los ejes del tubo. El espesor típico de estas capas es de 20-40 mm . El revestimiento o cubierta externa 4 protege las capas reforzadas de la exposición externa al desgaste, abrasión, químicos, calor etc. Los materiales del revestimiento o cubierta se seleccionan del siguiente grupo de materiales: polietileno (PE), poliamidas (PA), y básicamente los mismos materiales que la matriz en la capa externa de refuerzo. El espesor típico de tal cubierta es de 4-8 mm . Ya se mencionó que cada capa del tubo está diseñada para ser lo suficientemente fuerte, como para tolerar la tensión a la que se expone en su propia posición dentro del tubo. Asi, el revestimiento o cubierta interna tiene cualidades que hacen frente o resisten la tirantez y tensión a los que se expone la capa especifica. En consecuencia, la cubierta interior debe soportar a altas temperaturas, algunas capas de refuerzo deben soportar altas presiones internas, algunas otras capas de refuerzo tienen que enfrentarse con un alto grado de tensión en la dirección longitudinal, las diferentes capas de refuerzo cooperan además para evitar la curvatura por torsión y el retorcimiento de la tubería cuando se presentan grandes cambios, por ejemplo, en la tirantez longitudinal. Finalmente, la cubierta externa 4 tiene que diseñarse para tolerar las condiciones circundantes, por ejemplo las temperaturas, la composición y la suciedad que se presentan en el mar. También se debe mencionar que el material de matriz se puede cambiar ya sea gradualmente o en etapas desde las capas internas a las capas externas, no obstante, siempre de tal manera que cada capa sea compatible a las capas adyacentes en ambos lados. También se debe puntualizar que tal cambio o mezcla de los materiales se debe dar de acuerdo a consideraciones económicas, es decir, cada capa se debe construir partiendo del material menos caro aceptable para que las condiciones prevalezcan, justo en esta posición dentro del tubo.

La figura 2 muestra una vista similar del extremo de un tubo flexible de acuerdo con la presente invención, como el de la figura 1. En la modalidad de acuerdo con la figura 2, la cubierta interna 2 se elabora de un forro de PEEK de 6 mm de espesor, la siguiente capa de refuerzo 5 comprende una pluralidad de subcapas laminadas, que tienen una orientación cruzaua de las fibras, conforme la dirección de colocación se altere para cada subcapa. Esto se muestra más claramente en la figura 3. La primera capa de refuerzo 5 tiene un espesor total de 14 mm, las fibras de refuerzo son fibras de carbono integradas en un material de matriz de PES, y las capas tienen apro imadamente un ángulo de colocación o paso que alterna entre los +60° y los -60°. La siguiente capa 6 puede de una manera similar, compre", .er una pluralidad de subcapas reforzadas con fibra. El espesor completo de la capa 6 es de por ejemplo 6 mm, y aqui las fibras, de refuerzo son fibras de vidrio que tienen un ángulo de colocación o pase que alterna entre +45° y -45°, en tanto que el material de matriz es PSU.

Finalmente, la cubierta externa puede ser un recubrimiento o capa de 4 mm de espesor elaborado de PA homogénea . En la figura 2 se muestra un tubo de elevación típico de acuerdo con la presente invención, describiéndose ahí un tubo de elevación flexible, de 203 mm ( 8 pulgadas) de diámetro interno. Este tubo de elevación se puede enrollar en un carrete con un radio de 5500 mm . El tubo de elevación es continuo sin uniones. El tubo de elevación está diseñado para una presión interna de 700 bars. Este se construye de una cubierta interna elaborada de PEEK (polieter éter cetona), el cual es un material termoplástico, parcialmente cristalino, resistente a químicos y a las altas temperaturas. El espesor del revestimiento o cubierta interna es de 6 mm . Un compuesto (polisulfona) PSU reforzado con fibras de carbono, el cual se construye de varias capas (típicamente 14 capas) de cinta o hilado unidireccional, se devana o enrolla sobre el revestimiento o cubierta interna. Las capas se devanan a ±60° (la primera capa a +60°, la siguiente capa a -60° etc.) a la longitud del tubo de elevación. Este elemento de refuerzo tiene 14 mm de espesor. El elemento de refuerzo externo 6 consiste de .una o más capas de PES (sulfona de polieter) reforzada con fibra de vidrio. Este elemento tiene 6 mm de espesor. Las capas de refuerzo en este elemento, se devanan a ±45° a la longitud del tubo de elevación. La cubierta o revestimiento externo es de 4 mm de espesor y está elaborada de PA (poliamida ) . Cada capa unidireccional se suelda a otra con láser u otros dispositivos de calor. Ver figura 3. En la figura 3 se muestran más claramente los interiores de las capas reforzadas 5 y 6. La figura 3 puede referirse a la capa de refuerzo 5 y/o a las capas de refuerzo 6,7 las cuales se construye de una manera similar, al igual que estas pueden comprender una pluralidad de subcapas mostradas en la figura 3, con los números de referencia 10-15. En la capa 5 el espesor total es de, por ejemplo 14 mm, y las fibras de refuerzo son fibras de carbono incrustadas en el material de matriz que es de PES. El ángulo de colocación de las- fibras puede alternar de una subcapa a la siguiente, al igual que, por ejemplo, desde +60° en la capa 10 a -60° en la capa 11, ambos en relación con el eje longitudinal del tubo. También se debe mencionar que se puede introducir una modificación, al igual que algunas de las subcapas puede no tener ninguna de las fibras de refuerzo. Esto se da para obtener un tubo más flexible, mientras que las subcapas sin fibras permitirán algo de deslizamiento entre las capas reforzadas con fibras adyacentes. Para permitir tal desplazamiento de fuerza cortante de las dos capas reforzadas con fibra, adyacentes, durante la curvatura, se debe introducir una capa termoplástica de refuerzo sin ninguna fibra de refuerzo. No obstante, otra posibilidad es permitir que las subcapas más externas, en uno o ambos lados de la capa 5, se encuentren sin refuerzos de fibra. Finalmente, se debe mencionar que el material de matriz, en donde el PES se mencionó como un ejemplo, se puede mezclar o combinar gradualmente con otro material de matriz., como el PSU, de tal manera que el contenido de PES en el material de matriz, tenga un valor más alto en la subcapa 10 que en la subcapa 15, en tanto que los contenidos de PSU pueden ser mucho más altos en la subcapa 15 que en la subcapa 11. Con tal solución combinada o mezclada, se prefiere -que las capas externas, 10 y 15 en el ejemplo mostrado, no se mezclen, por ejemplo consistiendo éstas completamente de PES y PSU respectivamente . La misma explicación dada arriba para la capa 5 puede ser usada también para la siguiente capa 6. Sin embargo, aquí se prefiere que las fibras de refuerzo sean fibras .de vidrio, que el ángulo de colocación o paso cambie de +45° en una capa a -45 en la siguiente, que el PSU sea el material de matriz básico o principal y que el espesor completo de la capa 6 sea de aproximadamente 6 mm . Finalmente, el revestimiento o cubierta externa 4 se muestra como una capa de PA de 4 mm de espesor. Aquí también el material puede ser combinado de tal manera que la superficie externa comprenda solamente PA o tenga un contenido sustancial de PA, en tanto que la superficie interna de la cubierta externa 4 puede comprender un más alto contenido de PSU, o posiblemente solo PSU, para hacer que el revestimiento o cubierta externa sea más compatible con la superficie externa de la capa reforzada 7. También se debe mencionar que, por lo menos una de las capas o subcapas, puede tener un refuerzo de fibra con un ángulo de colocación o paso de 90° o cerca de los 90°, esto para absorber o compensar una sobrepresión interna. En la figura 4 se en principio se muestra de que manera se puede producir un tubo de acuerdo con la descripción anterior. El revestimiento o cubierta interna se construye alrededor de un mandril 20 en una linea de producción, el material de matriz se puede extruir desde unas boquillas (no mostradas en la figura), en tanto que las fibras de refuerzo 21 se pueden aplicar como cintas de fibra por medio de un rodillo 22 que tiene el ángulo de colocación deseado. Se puede aplicar calor como se desee en una zona de calentamiento 23, por ejemplo, por medio de un rayo láser 24 También se debe mencionar que tal tuberia se puede producir en tramos muy largos, por ejemplo más de 2 kilómetros. Cuando se produzcan tales tubo largos, las fibras de refuerzo se pueden unir, por ejemplo sobreponiendo las cintas de fibra y uniéndolas con un pegamento, esto cuando se trate de materiales termoestables, y soldándolas cuando se trate de materiales termoplásticos. No obstante, tales tubos también se. pueden producir en secciones más cortas, mismas que se pueden unir en el sitio con miembros de unión rígidos, preferentemente de un tipo que pueda transferir la tensión y tirantez en la dirección longitudinal al siguiente tramo de tubo. Las diferentes capas tienen diferentes tareas y se pueden combinar en un gran número de combinaciones. El espesor, la orientación, las múltiples capas, las capas intermedias, los materiales de matriz y los materiales de las fibras son todos los parámetros que se pueden manipular. El concepto está basado en un tubo de elevación, el C?. "1 se puede enrollar en un carrete. Se pueden usar i z s conceptos básicos de producción. El primero es producir el tubo de elevación completo en una pieza, y el segundo es producir tramos discretos y posteriormente ensamblar los mismos. El tubc de elevación flexible puede ser modificado en muchas formar sin salirse del ámbito de la invención. Así, el número de diferentes capas puede variar. El material usado en las fibras puede cambiar de una capa a la siguiente, pero también a lo •largo del tramo de tubo. Se pueden incluir capas reforzadas con un ángulo de colocación mucho más elevado, cerca de los 90°, tales capa o capas se pueden diseñar para que compensen o absorban la mayor parte de la sobrepresión interna. El ángulo de colocación de algunas de las fibras también puede ser inferior a 45°, disminuyendo completamente a 0°, es decir en paralelo con los ejes del tubo. Las capas sin ninguna fibra de refuerzo pueden comprender una subcapa completa, tal como la 5,6 ó 7 o éstas pueden comprender una o más que se seleccionen de las subcapas tal como las 10-15, dentro de una capa. El cambio del material de matriz se puede realizar abruptamente o gradualmente, siempre y cuando las capas adyacentes sean compatibles entre sí, a modo que se pueda obtener un enlace fuerte. Así, una capa termoplástica se puede arreglar entre dos capas termoestables o viceversa.

El tubo completo se puede proteger mediante un forro protector, convencional, externo (no mostrado), y se puede suministrar como un tubo continuo o como secciones adaptadas para ser unidas, luego posiblemente con uniones de tensión. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro a partir de la manufactura de los objetos a los que la misma se refiera . Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un tubo compuesto, polimérico y flexible tal como un tubo ascendente o de elevación adaptado para transportar fluidos tales como hidrocarburos, por ejemplo, aceite y/o gas, tal tubo ascendente o de elevación comprende los siguientes elementos estructurales: un revestimiento o cubierta interna de un material termoplástico, un componente intermedio, de múltiples capas, polimérico, reforzado, y un revestimiento o cubierta externa; en donde el revestimiento o cubierta interna se une en forma continua al componente de múltiples capas, intermedio, el cual a su vez se une continuamente al revestimiento o cubierta externa, caracterizado porque el componente polimérico reforzado, comprende por lo menos dos elementos distintos, un primer elemento polimérico reforzado que comprende un polímero reforzado con fibra, y un segundo elemento polimérico reforzado, que también comprende un elemento reforzado con fibra ; caracterizado porque a? menos uno de los siguientes 5 parámetros - el material de la fibra - el material polimérico los detalles de diseño, tales como las dimensiones y longitudes de colocación de las fibras, 10 difiere o difieren significantemente entre dichos por lo menos dos elementos, y que todas las capas están unidas a sus capas adyacentes por medio del material de iratriz en la capa misma; para asegurar qie el tubo sea lo suficienteiiente flexible para ser enrollado can un radio de curvatura tan aarto cerno , _- apra_d_rBdamente 20 eces su diáxetro externo.

2. Un tubo flexible de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque internamente en por lo menos uno de los elementos reforzados y/o entre dichos por lo menos dos elementos, se o se 0 encuentran arregladas por lo menos una capa que contiene solamente material polimérico; de tal manera que una fuerza cortante interna durante la curvatura, puede . resultar en una deformación longitudinal, elástica y menor dentro del material polimérico, lo que conlleva a un pequeño desplazamiento mutuo entre las capas adyacentes reforzadas con fibra.

3. Un tubo flexible de acuerdo con cualquiera de la reivindicaciones 1-2, caracterizado porque el revestimiento o cubierta interna se elabora de por lo menos un material polimérico que sea lo suficientemente resistente al desgaste, abrasión, químicos y al calor para que se exponga a los hidrocarburos a ser transportados a la presión y temperatura prevalecientes o comunes, y que tenga la capacidad de unirse de manera segura al componente reforzado interno.

4. Un tubo flexible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque el revestimiento o cubierta externa incluye por lo menos un material polimérico, adaptado para proteger las capas adyacentes reforzadas de su exposición al desgaste, abrasión, químicos y calor; consistiendo preferentemente de polietileno una poliamida y que sustancialmente comprenda un material compatible con el material de matriz del elemento de refuerzo más externo.

5. Un tubo flexible de acuerdo con una de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque por lo menos uno de los elementos intermedios, tiene un material de matriz que cambia gradualmente o en etapas, de un mac_rial polimérico a otro material polimérico .

6. Un tubo flexible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque los elementos reforzados tienen diferentes fibras de refuer ."o, cada vez compatibles con el material de matriz envolvente o que los rodea.

7. Un ti'bo flexible como el reivindicado en la reivindicación 5, caracterizado porque el material de matriz en los componentes reforzados, cambia gradualmente o en etapas desde el PSU cerca del revestimiento o cubierta interna, hasta PA o PPA cerca del revestimiento o cubierta externa.

8. Un tubo flexible como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque el revestimiento o cubierta interna se elabora de un primer polímero básico, y el revestimiento o cubierta externa se construye del polímero básico mezclado con uno o varios otros polímeros.

9. Un tubo flexible como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde el tubo es continuo sin ninguna unión, y está diseñado para una presión interna alta, caracterizado porque el revestimiento o cubierta interna está elaborada de polieter éter cetona (PEEK), el elemento interno reforzado con fibra, incluye un compuesto de polisulfona reforzada con fibras de carbono que comprende: varias capas de hilado o cinta unidireccional enrollados o devanados sobre el revestimiento o cubierta interna, en donde la colocación de las fibras aplicadas alterna entre los +60° y los -60° (típicamente alterna entre 14 capas), el elemento de refuerzo externo comprende sulfona de polieter ( PES ) reforzada con fibra de vidrio, en donde el refuerzo de fibra de vidrio se devana alternativamente con +45° y -45° en tanto que el revestimiento o cubierta externa se elabora de poliamida ( PA) .