ESTRUCTURA DE CONTENCIÓN Y MÉTODO DE MANUFACTURA DE LA MISMA DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a estructuras de contención y métodos de manufactura de las mismas, particularmente para el transporte y almacenaje marítimo de gases naturales comprimidos . La invención se refiere particularmente a la transportación marítima de gas de gas comprimido. Debido a la complejidad de los sistemas de transportación marítima de gas existente, se sobrevienen gastos importantes que hacen a los muchos proyectos costosos. De este modo, existe una necesidad pronta de definir sistemas de almacenaje para gas comprimido que pueden contener grandes cantidades de gas comprimido, que simplifiquen el sistema de colectores y válvulas complejas y también reduzcan los costos de construcción. Este sistema específico implica hacer los tres. Las estructuras descritas aquí son una mejora sobre la estructura descrita en la Patente Norteamericana No. 5,839,383 expedida el 24 de noviembre de 1998. Un número de diseños de estructuras de contención se describen en los cuales varias vueltas de -tubería arrolladas se forman en varias capas, incluyendo por lo menos una primera capa y una segunda capa. La tubería forma conexiones entre las capas. En una modalidad, la tubería arrollada en la primera capa se arrolla en una forma diferente de la tubería arrollada en la segunda capa. En otra modalidad, la tubería arrollada en por lo menos una de las capas se forma con secciones que tiene diferentes radios de curvatura. En otra modalidad, la tubería arrollada en por lo menos una de las capas se forma con secciones que forman círculos perfectos anidados . En otra modalidad, la tubería arrollada en por lo menos una de las capas se forma con secciones que tiene diferentes centros de curvatura. En otra modalidad, la tubería de conexión forma conexiones entre capas no adyacentes. En otra modalidad, la tubería se proporciona con una matriz de soporte formada de mezcla de diferentes fluidos que circundan las capas de la tubería. En otra modalidad, la matriz de soporte comprende un fluido que tiene una gravedad específica mayor a uno. En otra modalidad, la matriz de soporte se forma de material de plástico conformado en la tubería. En otra modalidad, la tubería forma una forma piramidal. En otra modalidad, la tubería es una tubería de fibra de carbono. Varias modalidades se forman de cualquier combinación trabajable de estas características. En otro aspecto de la invención, se proporciona una estructura de contención que comprende una tubería arrollada continua formada en por lo menos una primera capa y una segunda capa que yace en la parte superior de la primera capa, la tubería arrollada en la segunda capa yace directamente en la parte superior y de preferencia se alinea con la tubería arrollada en la primera capa, separada de una primera zona de transición en la cual la tubería arrollada en la primera capa se el^eva para formar parte de la segunda capa, y cruzar la tubería arrollada en la primera capa. En un aspecto adicional de la invención, se proporciona un método para formar una estructura de contención, que comprende formar una tubería arrollada continua en por lo menos una primera capa y una segunda capa que yace sobre la parte superior de la primera capa, con la tubería arrollada en la segunda capa que yace directamente en la parte superior y se alinea con la tubería arrollada en la primera capa, separada de una primera zona de transición en la cual la tubería arrollada en la primera capa se eleva para formar parte de la segunda capa y cruzar la tubería arrollada en la primera capa. En un aspecto adicional de la invención, se proporciona una estructura de contención que comprende una tubería arrollada de diámetro constante continuo formada en una sola capa de segmentos de círculo de radio constante alternativos, en los cuales cada segmento de círculo cubre 360/n grados con cada segmento de círculo siguiente es de 1/n diámetros de tubería mayor en radio que un segmento de círculo precedente, en donde n es mayor que 1. La estructura de contención de la invención es adecuada particularmente para su uso como un sistema de almacenaje de gas, particularmente adaptado para la transportación de grandes cantidades de gas comprimido a bordo de un barco (dentro de sus bodegas, dentro de contenedores secundarios) o a bordo de una simple barcaza (arriba o debajo de su cubierta, dentro de contenedores secundarios) . La tubería arrollada se forma de preferencia de secciones circularmente curvadas principalmente grandes de tubería de acero de diámetro pequeño. La tubería, generalmente más pequeña que 8 pulgadas puede arrollarse en una forma específica dentro de un contenedor circular simple. En una modalidad, el diámetro del contenedor es de aproximadamente 50 pies y es de aproximadamente 10 pies de alturá. Aproximadamente 10 millas de tubería o más puede arrollarse y apilarse dentro del contenedor. El arrollamiento es continuo y no existen válvulas o interrupciones desde el inicio hasta el final de la tubería. En un aspecto de la invención, la tubería puede verse como iniciando en el interior de la capa inferior. En forma espiral hacia fuera por medio de segmentos de radio constante de curvatura constante, de preferencia en semicírculos, que cambian abruptamente su curvatura y también sus centros de curvatura mediante un pequeño porcentaje de su curvatura en total y su radio respectivamente. Por este medio de programación y control de calidad sobre los rodillos de flexión se mantiene constante y simple durante periodos relativamente largos de tiempo. Cuando la tubería alcanza el exterior del contenedor es forzada por la geometría del contenedor para montarse en la segunda capa y después iniciar una espiral hacia dentro. Después de dos arcos semicirculares, la tubería sigue una curva de transición que toma a través de dos tuberías inmediatamente abajo, a una distancia de aproximadamente 12 s de tubería. Esta distancia es relativamente corta y de este modo las tensiones de apilamiento verticales en puntos cruzados se disminuyen. Al hacer transición de dos tuberías debajo y después al hacer espiral detrás de la tubería, inmediatamente arriba de la primera capa y capas de unión subsecuentes, una ganancia de espiral hacia dentro neta de una tubería de este modo se logra. De este modo, las capas nones forman espiral hacia fuera y las capas pares hacen espiral hacia dentro. Cuando la tubería alcanza el interior del contenedor circular, en las capas pares, se eleva a las capas nones arriba y su geometría en plano proyectada se vuelve la misma que la geometría de la primera capa. De este modo, las capas nones se componen completamente de semicírculos y las capas pares se componen de semicírculos con zonas de transición muy cortas. La invención incluye la estructura de contención producida por las tuberías arrolladas en capas, que yacen directamente entre sí excepto por la zona de transición, y el método para arrollar las tuberías para obtener la estructura.
El sistema de almacena e de gas de esta invención tiene muchas ventajas, algunas de las cuales se observan en patentes previas presentadas por dos de los inventores (Patentes Norteamericanas Nos. 5,839,383 y 5,803,005). Primero, la tubería es pequeña y la severidad de falla se reduce ampliamente. Posiblemente, también la probabilidad de falla también se reduzca. En segundo lugar, la tecnología para la producción de tubería vertical grande y subsecuentemente curvada en forma constante es bien conocida y económica. En tercer lugar, el sistema se puede inspeccionar continuamente por medio de un raspador interno. En cuarto lugar, las características curvadas complicadas están ausentes por aproximadamente 90% de la longitud arrollada. En quinto lugar, la disposición arrollada y la disposición apilada vertical reduce las tensiones gravitacionales y las tensiones de movimiento del barco a una pequeña fracción de la capacidad de la tubería, aún cuando se apila de aproximadamente 20 a 30 s de altura. Todas estas características llevan a grandes reducciones de costo. Otras características y ventajas de la invención se vuelven aparentes cuando se ven los dibujos y con la lectura de la descripción detallada. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Modalidades preferidas de la invención ahora se describirán, con referencia a los dibujos, a modo de ilustración solamente y no con la intención de limitar el alcance de la invención, en la cual números similares denotan elementos similares y en los cuales : La Figura 1 muestra una vista en planta de una capa de tuberí ; la Figura 1A muestra una sección a lo largo de la línea 1A-1A de la Figura 1 ; la Figura IB es un detalle de la Figura 1; la Figura 2 es una vista en planta alargada de la porción de transición exterior de la Figura 1; la Figura 3 es una vista en planta alargada de la porción de transición interior de la Figura 1; las Figuras 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f y 4g son una serie de secciones transversales de secciones marcadas en las Figuras 2 y 3 ; la Figura 5 es una reproducción del programa computarizado utilizado para definir exactamente la geometría, líneas y coordenadas de la Figura IB; más particularmente el mecanismo de reducción matemática utilizado para definir las curvas de transición; las Figuras 5A y 5B muestran espirales a la derecha y a la izquierda de curvatura continuamente cambiante; las Figuras 6A y 6B muestran secciones de tubería con secciones de radio que incrementa cada vez más de curvatura que forma espirales policirculares ;
la Figura 7A muestra una tubería con una espiral circular escalonada; la Figura 7B muestra un doble escalón hacia dentro en una espiral policircular hacia fuera de dos centros; la Figura 7C muestra una tubería con dos escalones hacia dentro sencillos por revolución en una espiral policircular hacia fuera de dos centros; la Figura 8A muestra una capa de tubería formada como una espiral cuadrada de cuatro centros ; la Figura 8B muestra una capa de tubería formada como una espiral cuadrada de dos centros; la Figura 8C muestra una capa de tubería formada como una espiral cuadrada de cuatro centros; la Figura 9A muestra una superposición directa de dos espirales; la Figura 9B muestra una superposición de dos espirales circulares con 180 grados de rotación de una espiral con respecto a la otra; la Figura 9C muestra dos espirales idénticas, con una de una media vuelta extra de largo, así que ambos extremos arriba en el mismo lado del enrrollamiento para facilidad de conexión, y muestra conexiones de tubería que unen capas adyacentes; la Figura 9D muestra una segunda espiral basculada alrededor de un eje en el plano de la espiral;
la Figura 9E muestra una espiral circular pura que sigue la Figura 7?; la Figura 10A muestra una capa de tuberia rectangular con una conexión de tuberia entre las espirales interiores ; la Figura 10B muestra una vista en planta de una tuberia rectangular colocada con dos espirales rectangulares súper impuestas con una rotación de 180 grados; la Figura HA muestra una sección de doblado en S que une capas adyacentes; la Figura 11B muestra una sección de doblado en S entre capas adyacentes en el exterior de las pilas; la Figura 12 muestra una pila de pares de espirales como se muestra en las Figuras 9B y 9C y 10A y 10B que pueden conectarse para hacer una tubería; la Figura 12A muestra una estructura de tubería piramidal con capas seguidas que tienen ancho reducido; la Figura 13 es una gráfica T-P para metano. Con referencia ahora a los dibujos, donde partes similares correspondientes se refieren mediante números similares a través de las diferentes figuras, las modalidades preferidas ahora se describen. También se entiende que el material empleado para hacer la tubería y sus conexiones será dúctil y no quebradizo en las temperaturas de operación propuestas . La tubería y sus conexiones pueden fabricarse de acero de grado normal típicamente X70. La palabra comprender es inclusiva y no excluye otras características que se presentan. El artículo indefinido "uno, unos" no excluye más de uno de un elemento que se presenta. El radio de la tubería arrollada- generalmente se refiere al radio del arrollamiento. Cuando el diámetro en corte transversal de la tubería se refiere, se refiere en cuanto al diámetro de la tubería. Se entenderá que una tubería arrollada continua se formará de tuberías soldadas juntas para hacerla continua. Las Figuras 1-4 muestran una modalidad particular que incorpora ciertos aspectos de la invención. Las Figuras 1 y IB en detalle representan una vista en planta de la porción de dos capas inferiores de una longitud continua generalmente circular de tubería pequeña. Otras capas de tubería subsecuentemente yacen sobre estas capas inferiores y sus líneas proyectadas en planta caen ya sea en la primera capa, mostrada con líneas gruesas si la capa tiene número non o en las líneas de transición punteadas y las líneas gruesas si la capa tiene un número par. La tubería arrollada de una capa subsecuente yace directamente sobre y se alinea con la tubería arrollada de una capa previa, excepto en la zona de transición que se describe. De este modo, existe una zona de contacto lineal entre la tubería y las capas seguidas que distribuyen el peso de la tubería en una forma óptima. La primera capa 10 comienza con una pequeña tubería con radio Rmin 12 interno y describe un semicírculo. El centro de curvatura entonces cambia abruptamente por la mitad de la tubería y el radio también se incrementa por la mitad de una tubería. Esto resulta en poner el interior de la tubería exactamente en forma tangencial como se muestra en 16 en el exterior de inicio de la espiral 10 de la tubería. De este modo, la trayectoria de la tubería se ha movido fuera de un diámetro de tubería en una extensión de 360 grados por el uso de dos semicírculos específicos. Esto reduce la complejidad de entrada a los rodillos de flexión, que imparten la curvatura de flexión descrita, en dos constantes. La capa inferior procede hacia fuera de esta manera con semicírculos que incrementan más. Cuando la teoría alcanza el exterior del contenedor 18, es forzada a elevarse hacia arriba y a yacer directamente en la parte superior del exterior de la capa 20 y después continúa alrededor como capa 2 hasta que alcanza el inicio de la zona 22 de transición. Después mediante la trayectoria dictada por una fórmula matemática prescrita, como se representa en las Figuras 2, 3 y 5, deja la tubería directamente debajo en una forma horizontalmente tangencial y se une tangencialmente e inmediatamente arriba de la tubería, pero debajo de algunos diámetros de dos tuberías hacia dentro . Esta transición mostrada como A B C, se logra dentro de una distancia de aproximadamente 12 diámetros de tubería y recibe el soporte de punto cruzado en el punto B. Esta corta longitud de transición quiere decir que solamente 3% del arrollamiento tiene curvatura que cambia continuamente. Las flechas 26 muestran cómo moverse hacia dentro mediante dos diámetros de tubería y moverse de regreso hacia fuera mediante una de aquellas capas pares tienen una traslación espiral neta hacia dentro aunque yacen directamente en la parte superior y se alinean con una espiral hacia fuera por aproximadamente 94% del tiempo. Los siguientes son algunos establecimientos de resumen que se refieren a la Figura 1: • Las capas nones forman espiral hacia fuera y las capas pares forman espiral hacia dentro. • Las capas nones no tienes zonas de transición. • Las capas pares tienen una zona de transición igual a aproximadamente 12 diámetros de tubería. • Aproximadamente 97% del arrollamiento utiliza curvatura circular pura. • Fuera de la zona de transición, que representa aproximadamente 94% del total de arrollamiento, todas las tuberías en cada capa, (aproximadamente 40 o más capas) , yace directamente en la parte superior entre sí. • A través de todo el sistema de arrollamiento, el interior y el exterior de la zona de transición, el radio de curvatura es mayor que aproximadamente 11 diámetros . Esto es verdad también donde las capas cambian entre si. Por lo tanto la máxima tensión de flexión no excede un cierto limite prescrito de aproximadamente 5%. • Donde una capa inferior se eleva a una capa mayor, en el exterior y en el interior, la ecuación de transieron (en la Figura 5) también se utiliza. Sin embargo, se combina con dos arcos circulares inversos cortos unidos por una tangente, en el plano vertical para acomodar la elevación asi como la traslación lateral. • En el exterior, las capas de elevación van de nones a pares y en el interior, las capas de elevación van de pares a nones. • Cada 180 grados, en las capas nones, el radio de curvatura cambia abruptamente por una cantidad igual a medio diámetro de tubería. Adicionalmente, el centro de curvatura cambia por una cantidad igual, de este modo permitiendo una traslación radial total de un diámetro de tubería después de 360 grados. Las referencias a capas nones y pares pueden intercambiarse al insertar la zona de transición en la capa más inferior, pero esto es ligeramente desventajoso puesto que la capa más inferior entonces experimentará mayores tensiones en los puntos cruzados más bajos que si estuvieran en la segunda capa. La Figura 2 es una ampliación de la porción exterior del área de transición. La ecuación 28 generalizada de transición básica es citada y las mecánicas de la solución 30 se representan en la Figura 5. Representado en la Figura 2, también se encuentra la función 32 simple que describe los semicírculos puros que forman el 97% de la geometría de arrollamiento. Las secciones A B C cruzadas de posición se muestran y estas pueden trazarse posteriormente en la Figura 4 para completar la imagen tridimensional . La Figura 2 también muestra la pared 18 exterior del contenedor y su naturaleza de transición anexa. La Figura 3 es una ampliación de la porción interior del área de transición. Los lugares D E F G de sección se muestran y se representan posteriormente en la Figura . La función 28 de transición generalizada es exactamente la misma que en la Figura 2, sin embargo, los valores específicos de las constantes tienen diferentes números. Esta diferencia numérica resulta en curvas de transición que no tienen curvatura inversa, como es el caso con las curvas de transición exteriores . Las Figuras 4A-4G representan las capas 4 ó 5 inferiores en el interior y exterior de la embarcación de contenedor de arrollamiento. La marcación del número 6 de tubería por ejemplo, representa las trayectorias A B C y D E F G mostradas en las primeras tres figuras. La marcación del número 4 de tubería en las secciones A, B y C muestra cómo la primera capa cambia en la segunda capa. Aquí, puede observarse porqué solamente las capas nones se elevan en el exterior. Similarmente, puede observarse que solamente las capas pares se elevan en el interior. Una descripción más detallada de las Figuras 4A-4G ahora sigue. El inicio del arrollamiento de tubería puede verse en la sección F, en la tubería con el número 1 en su centro. La sección G inmediatamente arriba muestra el número 1 de tubería y en esta porción de la tubería se coloca en breve después que en la sección F. La siguiente porción de la tubería colocada se ve en la sección D y tiene el número 2 en este centro. Después de que la siguiente porción esté en la sección E y se muestra con el número 2 en su centro. De este modo, la secuencia de cómo la tubería se coloca al inicio de la parte inferior o primera capa puede describirse como Fl, (dando a entender la sección F, numero 1 de tubería), Gl, D2 , E2, F2, G2, D3, E3, F3 , G3, D4, E4 , F4 , G4. Este procedimiento es continuado hacia fuera de un diámetro de tubería en un momento hasta la posición Al en la sección A que se alcanza. La secuencia de colocación de acabado para la primera capa puede describirse como Al, Bl, Cl, A2, B2, C2, A3, B3, C3 y A4. De este modo, esto describe la colocación de la primera capa que se enrolla hacia f era. La tuberia entonces se eleva y comienza a moverse hacia dentro en la segunda capa. La secuencia se da por B4, C4, A5 , B5, C5, ?6, B6, C6, ?7, B7, C7, A8 , B8 y C8. Este procedimiento es continuado hacia dentro en un diámetro de tuberia en un momento hasta que se alcanza la posición D5 en la sección D. La secuencia de colocación de acabado para la segunda capa puede describirse como D5, E5, F5, G5, D6, E6, F6, G6. La tuberia entonces se inicia al elevarse en D7 y alcanza la tercera capa en E7, sobre la cual la secuencia de movimiento hacia fuera se vuelve F7, G7 , D8, E8, F8, G8, D9, E9, F9, G . El resto del arrollamiento continúa en una forma similar hacia fuera y hacia dentro después de la secuencia ?9, B9, C9, A10, B10, CIO, All, Bll, CU, A12, B12, C12, A13, B13,
C13, A14, B14, C14, A15, B15, C15, A16, B16, C16, DIO,
E10, FIO, G10, Dll, Ell, Fll, Gil, D12, E12, F12 y G12. Solamente las primeras cinco capas se representan en las Figuras 4A-4G. El patrón se repite por si mismo por tantas capas como se requieran, típicamente 20 ó 30. La Figura 5 representa un breve programa, escrito en lenguaje básico, que describe la geometría mostrada en las primeras tres figuras. Las funciones de impresión son gráficas pero el resultado puede expresarse fácilmente en un sistema de coordenadas numéricas. La característica principal del programa 30 entre las lineas 190 y 400 es la descripción matemática de cómo las constantes para la ecuación de transición se resuelven. El método de solución es esencialmente una variación de un método de reducción Gaussiano estándar. La ecuación 28 general actual es única para este proceso de arrollamiento. También el exponente (D, en la linea 240) utilizado en la ecuación es único ya que puede utilizarse como un parámetro de sintonización para proporcionar anidado casi perfecto de la tubería en la zona de transición. De este modo, se observará que esta modalidad de la invención proporciona: Un método específico o sistema de tubería de diámetro pequeño de arrollamiento que tiene una longitud continua larga de tubería de diámetro pequeño aproximadamente de 10 millas (aproximadamente 5 a 8 pulgadas de diámetro) . Aproximadamente 97% de la tubería se dobla a una curvatura constante sobre intervalos de aproximadamente arcos de 180 grados (simplemente de curvatura constante reduce ampliamente el costo de construcción) . Un método de transición único (por aproximadamente 3% de la longitud del arrollamiento) permite que aproximadamente 94% de la tubería yazca directamente por debajo o en la parte superior de otra tubería. Tal patrón de apilamiento reduce ampliamente la flexión local y las tensiones cruzadas de este modo reducen el espesor de pared general de la tubería o incrementa la altura de apilamiento permisible en cada contenedor. Un método para arrollar la tubería que forma espiral continuamente hacia fuera y hacia dentro mediante el uso de curvatura constante escalonada por aproximadamente 97% de su longitud total. Un método matemático para describir la geometría de arrollamiento específica. Aunque los arrollamientos se muestran en semicírculos de radio constante, estos pueden ser segmentos de 360/n grados, con cada segmento incrementando el diámetro 1/n diámetros de tubería, en donde n es mayor que 1, pero cada incremento de n sobre 2 incrementa el número de puestas de flexión de tubería, y no se prefiere. La estructura de contención producida por este método, la tubería arrollada en cualquier segmento kth empalma la tubería arrollada en el segmento k+nth para cada segmento kth excepto los segmentos que forman un límite exterior de la estructura de contención, para formar de este modo una estructura sin espacio. Aunque una modalidad sea mostrada en la cual la zona de transición ocupa 12 diámetros de tubería, se cree que aún las ventajas se obtendrán cuando la zona de transición ocupe menos de 50 diámetros de tubería. La tubería arrollada forma una estructura de contención que normalmente se proporcionará con válvulas 37 en cualquier extremo de la tubería. La tubería arrollada es adecuada para la contención de gas. La tubería arrollada se encierra de preferencia dentro del contenedor 18, el cual de preferencia se sella para proporcionar una estructura de contención secundaria, y equipada con equipo de detección de fugas . Ahora se describen modalidades adicionales de la invención, que comienzan con varias pilas de arrollamiento comprendidas de múltiples espirales planas. La Figura 5A y 5B muestran espirales con curvatura que cambian continuamente. Para propósitos de terminología, la Figura 5A representa una espiral izquierda y la Figura 5B representa una espiral derecha. La colocación se determina al contener el pulgar hacia arriba y ver para cuál mano los dedos siguen la tubería en una dirección pronta. La Figura 5B se obtiene de la Figura 5A al colocarla sobre, es decir, por una rotación de 180 grados alrededor de un eje en el plano del arrollamiento. Las Figuras 6A y 6B muestran espirales poli-circulares. La Figura 6A representa una espiral poli-circular de 2 centros generado por los dos centros Cl y C2 en un eje vertical separado por una distancia D/2 donde D es el diámetro de la tubería. El arco Al .1 se dibuja a 180 grados por el radio R del centro Cl, el arco A2.1 se dibuja a 180 grados por el radio R+D/2 del centro C2, el arco Al .2 se dibuja a 180 grados por el radio R+D del centro Cl, etc. La Figura 6B representa 4 centros generados por cuatro centros separados por D/4 , donde los arcos del radio constante son de 90 grados de largo y el radio incrementa por D/4 entre los arcos adyacentes. Muchas otras espirales poli-circulares son posibles. El interés en esta variante es la posibilidad de que la curvatura que cambia continuamente sea demasiado difícil para una máquina de devanado para producir precisamente . La Figura 7A muestra una espiral circular escalonada. En esta espiral, las tuberías son círculos perfectos anidados con radios que incrementan en etapas de D, excepto para una zona de transición pequeña que contiene una flexión S formada de arcos negativos y positivos cuyos radios son el radio de flexión mínimo. Estos arcos así posicionados ya que no existe cambio de curvatura en el punto de movimiento entre los arcos o entre los arcos y los círculos. Las zonas de transición cambian la serie de círculos dentro de una espiral exterior (en un sentido de la dirección de las manecillas del reloj ) . Las zonas de transición pueden escalonarse hacia dentro así como hacia fuera como se ilustra en la Figura 7B. Aquí, la espiral básica es una espiral poli-circular hacia fuera de dos centros . Las zonas de transición hacen una doble etapa hacia dentro, formando una espiral hacia dentro efectiva. La Figura 7C toma la misma espiral policircular exterior de dos centros y al tomar dos escalones hacia dentro sencillos por revolución también convierte una espiral hacia fuera en una espiral hacia dentro. Aunque ahora existen dos zonas de transición, la ventaja es que son más cortas que la zona de transición doble respectiva. La Figura 8? muestra un ejemplo de un arrollamiento rectangular, en este caso un arrollamiento cuadrado, las esquinas son segmentos de 90 grados idénticos de tubería donde el radio de curvatura es pequeño, por ejemplo, el mínimo radio de flexión. Estas esquinas se unen por segmentos verticales de tubería de longitud creciente así que una vuelta exterior de la tubería sólo forma una espiral alrededor de las vueltas interiores. La espiral puede construirse al soldar los segmentos verticales en las esquinas. En este caso, las esquinas pueden ser piezas cortas de tubería que pueden doblarse en un doblador de matriz giratoria que emplea un mandril, que puede permitir flexiones muy apretadas sin ovalar la tubería. Ninguno de los dos segmentos de tubería son de la misma longitud, incrementan por ½ del diámetro de tubería sobre el segmento precedente. Esto es un ejemplo de una espiral cuadrada de 4 centros, que también se muestra esquemáticamente en la figura 8C. La Figura 8B muestra una espiral cuadrada de 2 centros que tiene la ventaja que la mitad de los segmentos de tubería verticales son de la misma longitud que el segmento precedente, teniendo por consiguiente el número de longitudes de tubería diferentes que puedan tener ventajas de fabricación. Si todos los segmentos de tubería en dos lados paralelos del cuadrado se incrementaran en longitud por una adición fija, la figura resultante puede ser una espiral rectangular. Si el lado largo del rectángulo es bastante largo, el número de esquinas soldadas con relación al volumen total del arrollamiento disminuye, de este modo mejorando la economía. Al mismo tiempo, el radio de las esquinas puede reducirse es decir a 2D, en cuyo punto, el espacio perdido en el interior del arrollamiento puede disminuirse. El efecto combinado puede producirse en un arrollamiento de bajo costo que pueda hacer un buen trabajo para llenar un espacio rectangular . Ahora se describen la superposición y conexión en pares espirales horizontales descritos en la sección previa. Para aplicaciones prácticas, la pila de arrollamiento necesitará ser muchas capas de alto, por ejemplo 20 capas. Sin embargo, puesto que una sola capa interactúa con una abajo o una arriba, se restringirá la siguiente discusión a dos capas adyacentes y cómo pueden unirse en un par. La Figura 9A muestra una segunda espiral idéntica que es colocada directamente en la parte superior de la primera. El resultado es un empacado cúbico perfecto pero las conexiones son difíciles en cuanto a los extremos de tubería son adyacentes y señalan en la misma dirección. Los accesorios de unión pueden ser simples vueltas. No se cree que esta configuración probará que es de interés. La Figura 9B muestra una modalidad en la cual una segunda espiral idéntica se hace girar a 180 grados en su propio plano antes de la superposición. Las dos capas se ajustan juntas con perfecto empacado hexagonal. Los extremos interiores pueden unirse juntos por soldadura de un accesorio de flexión S que, puesto que es corto puede ¦ doblarse fuertemente empleando un mandril si es necesario. Esta configuración parece ser de interés para espirales circulares y rectangulares, donde el devanado de las espirales en planos no es significativamente menos eficiente que el devanado continuo de la pila de arrollamiento en un sentido con la tubería continua. La Figura 9C muestra un diseño similar a la Figura 9B excepto que la segunda capa es más larga por una media vuelta de manera que los dos extremos exteriores finalizan en el mismo lado del arrollamiento. Esto puede ser útil si existe un beneficio a partir de tener todos los accesorios de conexión de capas internas ("orejetas") localizados en el mismo lado de la pila de arrollamiento que, por ejemplo, con las pilas rectangulares. En la Figura 9D, la segunda espiral idéntica se coloca sobre, es decir se hace girar a 180 grados alrededor y el eje en este plano antes de la superposición. Ahora se tiene una configuración de "entrada/salida" que puede producirse al devanar continuamente la tubería en una dirección. Los extremos se oponen entre sí y pueden unirse fácilmente después de permitir la diferencia en el nivel. Las uniones pueden ser mediante accesorios de flexión en S o, en el caso de devanado continuo, mediante la tubería que se dobla en la configuración de flexión S en la dimensión vertical. Existe un problema serio de soporte de tubería sin embargo, puesto que el apilamiento de las dos capas no es ni cúbico ni hexagonal. La tubería en la segunda capa solamente cruza la tubería en la primera capa en los puntos 180° de separación, y esencialmente no se soporta entre los mismos. Esta es una situación inaceptable que puede resolverse mediante el uso de espirales escalonadas como se discute en lo anterior. En la Figura 9E, dos espirales escalonadas circulares idénticas con la segunda colocada encima. Estas son las espirales de la Figura 7?. Puesto que la gran mayoría de las vueltas de estas espirales son círculos perfectos, cuando el segundo se coloca encima de sus tuberías yacerá directamente sobre aquellas de la primera espiral que resulta en empacado cúbico. Solamente las zonas de transición no obtienen empacado cúbico pero estas son cortas y no existe un problema serio de tubería sin soporte. Puesto que la segunda espiral se ha colocado, ahora se tiene la configuración de entrada/salida y tales pares pueden producirse mediante una máquina que devana en un sentido con una tubería continua proporcionada con la condición de que pueda lograr el cambio al nivel de una espiral a la espiral adyacente con la flexión S en la tercera dimensión en el extremo exterior y el extremo interior . En la Figura 9F, la primera espiral es una de aquellas en la Figura 5A, 6A o 6B y la espiral superpuesta es una doble espiral escalonada hacia dentro del tipo mostrado en la Figura 7B con la reserva de que la espiral base de este último sea idéntica a la primera espiral. Véase Figura 9F. La situación es muy similar a la Figura 9E anterior excepto que la segunda espiral no se coloca encima. Puesto que es la misma espiral que la que está abajo, excepto por la región de transición, resulta el empacado cúbico. El doble cruzado convierte una espiral hacia fuera en una espiral hacia dentro de manera que, como la Figura 9E, los extremos se unen rápidamente a dos espirales adyacentes con una pequeña flexión S en la tercera dimensión. De este modo, una máquina apropiada a esta combinación de capas pueden devanarse a partir de tubería continua. En la Figura 10a, la primera espiral es un rectángulo con ya sea dos o cuatro centros y la espiral superpuesta es idéntica pero se hace girar a 180 grados en su propio plano. La situación es directamente análoga a la Figura 9B excepto que la espiral circular se reemplaza por una espiral rectangular, de manera gue nuevamente se tiene empacado hexagonal. Puesto gue ambas espirales son salientes, debe unirse al interior por el accesorio grande de flexión S gue también eleva un diámetro de tubería en la tercera dimensión. Los extremos exteriores de la doble capa aparecen en los lados opuestos. En la Figura 10B, la misma situación se muestra como en la Figura 10A excepto gue una de las capas se ha alargado por dos segmentos más, de 180°, de manera gue los extremos exteriores aparecen en el mismo lado del rectángulo. Esto puede ser útil para mejorar el empacado de los rectángulos adyacentes o cuadrados o para acomodar gue todas las conexiones de tubería externas ocurran en un extremo del rectángulo como puede adecuarse a una barcaza, por ejemplo. Ahora se describen pilas de pares espirales y sus conexiones . La sección previa ha considerado cómo las espirales identificadas en las Figuras 5A, 5B, 6?, 6B, 7?, 7B, 7C, 8?, 8B y 8C pueden combinarse en pares para satisfacer un criterio de apilado, por ejemplo, que el par resultante pueda tener un empacado principalmente cúbico o empacado hexagonal. Debido a la simetría de una espiral plana de un lado al otro, si la espiral B se ajusta en la parte superior de la espiral A con el empacado hexagonal, entonces la espiral A también se ajustará en la parte superior de la espiral B con el empacado hexagonal. Al continuar de esta forma, un apilado de muchos pares idénticos con el empacado hexagonal poseerá el empacado hexagonal a través del mismo. El apilado de los pares idénticos desde luego producirá una disposición de columnas en el sentido vertical. Sin embargo, las capas superiores no necesitan poseer tantas vueltas como las capas inferiores. Si cada capa posee una vuelta menos que la que está arriba, La pila está en ángulo hacia dentro a 30 grados fuera de la vertical para una pila hexagonal o 45 grados fuera de la vertical para una pila cúbica. El resultado es una pila de forma piramidal. La pila piramidal obviamente tendrá menos demanda sobre su estructura de contención que una pila de columnas, y esto puede ser benéfico en algunas circunstancias. De los pares espirales que se discuten en la sección previa, los diseños de las Figuras 9E y 9F (escalonado circular) posee la propiedad de apilado cúbico (excepto para la zona de transición) . También posee la propiedad de que las capas adyacentes son espirales de colocación opuesta. Esto a su vez quiere decir que la tubería en el extremo de una espiral está confrontando en la dirección opuesta a la tubería en el inicio de la siguiente espiral lo cual quiere decir que pueden unirse fácilmente mediante una flexión S que está elevándose de una capa a la otra. También quiere decir que pueden producirse en un proceso de devanado continuo si ese proceso tiene la capacidad de formar la flexión S en la tercera dimensión. Si no es asi, la flexión S debe ser un accesorio que se suelde dentro. Estas flexiones S necesitarán estar en el interior de las espirales y en el exterior. La filtración se representa en las figuras 11A y 11B. De los pares espirales discutidos en la sección previa, las Figuras 9B y 9C (circular) y Figuras 10A y 10B (rectangular) posee la propiedad de empacado hexagonal. Poseen esta propiedad puesto que ambas espirales tienen la misma colocación lo cual quiere decir que la tubería en el extremo de una espiral está confrontando en la misma dirección que la tubería en el extremo de la espiral adyacente. Para unir uno al otro requiere una vuelta de tubería que gire a 180 grados. Una simple vuelta que une tuberías adyacentes puede utilizarse. Si el criterio de radio de flexión mínimo se observa, entonces estas vueltas pueden ser difíciles y no pueden empacarse bien contra los lados verticales de la pila. Sin embargo, si existe espacio alejado de la pila, lo cual puede estar bien en el caso de pilas circulares empacadas en una forma cúbica, estas vueltas de 180 grados puede ser esencialmente coplanares con las espirales y se mantiene fijo en el lado. Esto se representa en la Figura 9B donde las vueltas están uniendo cada segunda capa en un lado de la pila con vueltas similares en el otro lado de la pila (no mostrada) , y el diseño de la Figura 9C donde las vueltas están uniendo las capas adyacentes . Estas vueltas de conexión horizontales de capas adyacentes o siguientes adyacentes pueden ser deseados en la situación donde existe una fase liquida en la tubería y existe preocupación sobre la acumulación de líquidos donde existen puntos bajos en la estructura, puesto que este estilo de vuelta no proporciona un punto para acumulación. En muchas otras situaciones, particularmente con espirales rectangulares, el empacado estrecho de las pilas es importante, y tener a las vueltas adheridas alejadas de la pila es indeseable. Las vueltas para unir las capas pueden torcerse en la vertical y prensarse contra la pila para mejorar el empacado, pero una solución mejor se tiene al no intentar reunir las capas adyacentes . La situación se representa esquemáticamente en la Frgura 12A donde las vueltas del mínimo radio de flexión, en este caso asumido para ser aproximadamente 3D, se utiliza para unir los extremos de tubería que están por lo menos a 6 diámetros de tubería alejados del sentido vertical. Estas vueltas ("orejetas") están en un plano vertical paralelo a la pared vertical donde el plano vertical se localiza en un diámetro de tubería exterior a la pila de manera que todas las vueltas pueden comenzar con una flexión S en el plano de las espirales que los mueve hacia fuera por un diámetro de tubería. En este ejemplo, existen 12 pares en el estilo de los diseños de las Figuras 9B y 10A apilados con 12 extremos de tubería en cada lado. La figura esquemática muestra cómo estos pueden unirse por orejetas en los dos lados para proporcionar una trayectoria de tubería continua a través de todas las 24 espirales. Donde un volumen de solamente un espesor de diámetro de tubería por un ancho de 10 diámetros de tubería se ha perdido en cada lado. Si los pares están en el estilo de la Figura 9C y 10B entonces en lugar de la mitad de las orejetas se aparecen en el otro lado de la pila, ambos conjuntos de orejetas pueden aparecer adyacentes entre sí en el mismo lado de la pila. Esto será atractivo cuando sea importante el empacado estrecho. Por ejemplo, si ambos conjuntos de orejetas se aparecen en un lado de una pila rectangular, solamente un diámetro de tubería extra se ha agregado a la longitud de la pila para proporcionar estas conexiones . La combinación de una pila rectangular con pares de estilo de la Figura 10B, el empacado hexagonal y orejetas de ajuste fuerte como se describe en lo anterior proporciona la densidad de tubería más alta de cualquiera de los diseños descritos aquí, asumiendo el espacio que se llena que es esencialmente rectangular. La Patente Norteamericana No. 5,839,383 referida en lo anterior describió en detalle la estructura de acero diseñada para soportar la pila de las Figuras 11A y 11B. Con modificaciones apropiadas , una estructura de acero similar puede utilizarse para soportar los otros estilos de pila descritos aquí. •La patente también propuso el uso de una matriz que llena el espacio entre las tuberías como un medio para proporcionar soporte a las tuberías y por lo tanto reducir la tendencia a la formación oval que impulsa la fatiga. Una forma de matriz propuesta fue el agua con su gravedad específica ajustada por otros aditivos para hacerla más estrecha a la de la tubería. Lo que no se mencionó fue la idea de que la matriz tendría una capacidad térmica elevada para poder reducir las oscilaciones de temperatura en la pared de la tubería durante la carga y descarga y de otra manera incrementar la masa térmica de la contención como un todo. Una mejora importante en las propiedades térmicas se obtendrá al utilizar mezclas de agua y uno de los glicoles comunes para densidades más altas (gravedad específica 1.1) y temperaturas más altas (punto de congelación alrededor de -40 grados Celsius (-40 grados Fahrenheit) ) o agua en metanol para densidades más bajas (.9) y temperaturas más bajas (-40 a -62.22 Celsius (-40 a -80 Fahrenheit)). El agua es atractiva debido a que tiene un calor específico elevado y un calor elevado de fusión. Con respecto a las matrices esencialmente sólidas, las propiedades deseables son densidad baja de bajo costo y la capacidad de conformarse estrechamente a la tubería para proporcionar soporte máximo. Esto sugiere el uso de plásticos de bajo costo tales como polietileno o desecho de plástico mezclado donde después la pila de arrollamiento se ha completado con cantidades apropiadas de plástico entre las capas, la temperatura puede elevarse por, por ejemplo, al pasar vapor a través de las tuberías de manera que la matriz de plástico pueda suavizarse y permitirse conformarse a las tuberías. Un producto con propiedades similares que puede también considerarse es el alquitrán derivado del carbón o petróleo que puede o no oxidizarse. La viscosidad efectiva de cualquiera de estas matrices debe ser muy elevada a temperaturas ambientes, y para todos los propósitos prácticos puede ser un sólido. La viscosidad puede incrementarse si es necesario por la adición de un material fibroso. Aunque puede observarse extraño soportar una tubería de acero con tales productos, nótese que están siendo utilizados puramente en compresión y las presiones no son muy elevadas. Por ejemplo de 10 a 20 psi a lo máximo. La necesidad de soporte de matriz se vuelve más importante con el movimiento de materiales de resistencia más alta para construcción de tuberías como se describe en la siguiente sección, lo cual impulsa a mover la tubería con una pared más delgada, puesto que la resistencia a la formación ovalada por una tubería varía la potencia de tercera clase del espesor de la pared. Un factor más importante en el valor comercial de la transportación de gas natural en la forma comprimida es su densidad. Existen dos formas básicas de incrementar la densidad del gas, particularmente, para incrementar la presión y reducir la temperatura. En el caso de transportación de CNG, el costo del sistema de contención de presión es muy importante. La forma de movimiento de la tubería de línea convencional, la cual es de bajo costo, para bajar el níquel, el acero de baja temperatura tal como aquel descrito en la solicitud PCT/US98/12726 se disuade por el costo más alto por tonelada del acero. Esto también es verdadero de la tubería compuesta, en particular la tubería continua compuesta de fibra de carbono de la misma proporción de presión que la tubería de oleoducto. Como regla de pulgar, la tubería de fibra de carbono tiene un costo de 1 ½ veces más tanto como la tubería de acero ordinaria para la misma proporción de presión. El níquel de baja proporción quiere decir aquí que es de aproximadamente 1% a 5% de níquel en peso . ? temperaturas ambientes similares de 30 a 50 grados Fahrenheit, existe muy poca diferencia a la densidad de gas entre las presiones bajas tales como 1000 a 1500 psi y presiones elevadas tales como 3000 a 4000 psi. Pero cuando la temperatura alcanza dentro de los 20 grados Fahrenheit del punto critico del gas, la diferencia disminuye notablemente. Como resultado, es posible obtener la misma o densidad de gas aún más elevada en decir 1000 psi que 3000 psi a temperatura ambiente. En este margen de presión, la tubería de fibra de carbono tendrá un costo aproximado de la mitad tanto como pies de la tubería de línea ordinaria. Con la tubería a la mitad del costo, uno puede ofrecer utilizar dos veces tanto como la tubería de línea y por lo tanto transportar dos veces el tonelaje de gas. Con el costo del barco y el costo de la tubería aproximadamente el mismo, y el doble de carga, los ahorros más que el desplazamiento del costo agregado de refrigeración que por sí mismo se desplaza por el costo reducido de compresión. De este modo se tiene el resultado sorprendente que la economía de embarque puede mejorarse al moverse a materiales de contención más costosos. Cuando la temperatura es bajada en la región del punto crítico, el gas se refiere frecuentemente como el gas de x,fase densa". Bajo la temperatura crítica, con frecuencia se refiere como un líquido, aunque no existe punto en el cual sus propiedades cambien abruptamente. Dentro de la envuelta de fase por debajo de la presión crítica para un margen de temperatura, el gas comprimido se acompaña junto con el líquido. Estas diversas formas de gas pueden manejarse todas por los sistemas de contención anteriores y para el propósito de este documento de patente se refiere a todas las formas como "fluido comprimido". Materiales de construcción de la tubería pueden ser : 1. Tubería de acero de conducto ordinario de API . 2. Acero templado y enfriado. 3. Acero de baja temperatura de alta resistencia con un contenido de níquel de menos de 3%, que también puede enfriarse y templarse. 4. Tubería de acero devanada con fibras de refuerzo de alta tensión tal como fibra de carbono o alambre de acero de alta tensión en esencialmente la dirección de vuelta solamente . Esta es una forma de doblar la capacidad de presión de la tubería a un incremento mínimo en costo y peso. 5. Tubería compuesta de devanados helicoidales de fibras de alta resistencia embebidas er. una matriz alrededor de una tubería de núcleo de relativamente baja resistencia con, idealmente baja permeabilidad al metano. 6. Aunque lo anterior es de mayor interés, muchos otros materiales son posibles, tales como aluminio extruido, poliolefina orientada extruida, metales reforzados con fibra de cerámica, etc. Consideraciones para la construcción de pila de arrollamiento incluyen: 1. Facilidad y velocidad de manufactura, por ejemplo, devanado continuo, prueba eficiente. 2. Facilidad de reparación: en el caso de los coselles apilados, esto favorece los arrollamientos de los planos horizontales dejando que un plano de fuga se cierre alrededor . 3. Capacidad de inspección: para tubería de acero que se somete a corrosión, esto quiere decir que debe ser posible de pasar un raspador inteligente a través de todo el arrollamiento lo cual quiere decir que esencialmente el diámetro interno constante más las esquinas que el raspador puede navegar, por ejemplo, de radio mayor a 2D. 4. Consideraciones operacionales : En el caso donde cantidades importantes de líquidos producidos se formarán, no deben existir puntos bajos donde pueda presentarse la acumulación y donde el empuje de fluido va a emplearse, el diámetro de la tubería debe ser lo suficientemente pequeño que el sobremanejo o submanejo de fluido sea mínimo. 5. Relleno de espacio: en general, la densidad máxima de la tubería debe ser favorecida considerando el espacio disponible para llenarse, lo cual quiere decir que los arrollamientos rectangulares típicamente serán favorecidos y las lengüetas editadas dentro del arrollamiento . 6. Seguridad: la evasión de la figuración de fatiga requiere que la formación de óvalos de la tubería se mantenga a un mínimo lo cual a su vez quiere decir que la tubería enrollada debe ser de un cierto radio mínimo, y para disminuir las consecuencias de una fisuración debido a cualquier causa, el diámetro de tubería debe ser de tamaño modesto, de manera que la proporción de flujo de gas a través de una gran fisuración sea auto-obturada por el diámetro de tubería modesto. La invención ahora se ha descrito con referencia a las modalidades preferidas y la sustitución de partes y otras modificaciones serán ahora aparentes para aquellas personas con experiencia ordinaria en la técnica. Las modificaciones de poca importancia a partir de lo que se ilustra se pretenden para entrar dentro del alcance de la invención.