APARATO PARA RETIRAR SEDIMENTO Y UNIDAD FUNCIONAL PARA SU USO EN EL MISMO
MEMORIA DESCRIPTIVA
En primer lugar, la invención se refiere a un aparato para retirar sedimento, tal como arena, arcilla y similares, procedentes de instalaciones presentes debajo de la superficie del agua, tales como conductos o similares, que comprende una unidad funcional la cual puede estar conectada a una unidad de elevación por medio de cables de elevación y de control, unidad funcional que está provista de un cana! en el cual está dispuesta una hélice ¡mpulsable para crear un flujo de agua a través del canal de un lado de ' entrada a un lado de salida del mismo. Las instalaciones de mar abierto presentes en el lecho marino o sobre el mismo, tales como conductos de gas y aceite, se cubren con sedimento (tal como arena, arcilla o similares) con el paso del tiempo. Además, los conductos de gas y aceite se tienden frecuentemente en una zanja formada en el lecho marino y cubierta de arena o material rocoso (el cual se considera que está cubierto por el término "sedimento" dentro del marco de la presente aplicación) inmediatamente después de ser tendido. Cuando se necesita inspeccionar, reparar o incluso retirar tales instalaciones, es necesario generalmente quitar el sedimento en primer lugar. Con esa finalidad, se hace descender por medio de una unidad de elevación una unidad funcional conocida a una posición justamente arriba de la placa de sedimento que se ha de retirar. La unidad de elevación puede estar presente sobre la cubierta de un buque, por ejemplo. Se succiona el agua marina circundante en/sobre un lado de entrada del canal y se le hace salir a velocidad elevada a través del lado de salida impulsando adecuadamente la hélice. De esta manera se crea un flujo de agua, por medio del cual se elimina el sedimento por lavado de la instalación en cuestión. Es un objeto de la presente invención proveer un aparato del tipo al cual se hace referencia en la introducción, el cual exhiba una operación mejorada. A fin de lograr ese objetivo, el aparato de acuerdo con la invención está caracterizado porque dos hélices impulsadas * independientemente están dispuestas sustancialmente en dirección coaxial una detrás de otra en dicho canal, la primera de dichas hélices estando diseñada para crear un flujo de agua de descarga baja y velocidad alta a través del canal y la segunda hélice estando diseñada para crear un flujo de agua de descarga alta y velocidad baja a través del canal. Los aspectos de caracterización de la presente invención se basan en el reconocimiento de que las propiedades de sedimento desempeñan un papel importante en el retiro del mismo. La manera más efectiva de retirar el sedimento que no exhiba alguna adhesión (arena, por ejemplo) es usar un flujo de agua de descarga alta y velocidad baja. Se puede retirar muy efectivamente el sedimento que exhiba alto grado de cohesión (arcilla, por ejemplo), por otra parte, por medio de un flujo de agua de descarga baja y velocidad relativamente alta. La disposición de las dos hélices impulsadas independiente en el canal hace posible impulsar una hélice, la otra hélice o incluso ambas hélices en independencia de la naturaleza del sedimento que se ha de retirar, de manera que se obtenga un flujo de agua que tenga las características deseadas. A fin de obtener las propiedades deseadas (descarga baja/alta y velocidad alta/baja, respectivamente), el diseño real de la hélice se puede basar en los aspectos de construcción que son conocidos en sí del campo de la hidrodinámica. Un ejemplo de tal aspecto es el hecho de que una hélice para crear un flujo de agua de descarga baja y velocidad alta tiene un diámetro pequeño, mientras que una hélice para crear un flujo de agua de * descarga alta y velocidad baja tiene un diámetro grande. Es concebible también, sin embargo, usar contornos especiales de canal a fin de obtener las características antedichas. Se conocen tales aspectos del campo de la hidrodinámica y consecuentemente no es necesario que se explique con más detalle en la presente. En una modalidad ventajosa del aparato de acuerdo con la invención, la primera hélice está posicionada muy cerca del lado de salida del canal. Esto reduce al mínimo el grado al cual se pierde el ímpetu creado a fin de obtener una velocidad alta, antes de que el flujo de agua alcance el sedimento que se ha de retirar.
Además, la primera y la segunda hélice giran preferiblemente en direcciones opuestas. Como resultado, los momentos externos generados por las hélices al girar son de signo opuesto, de tal manera que se puede compensar dichos momentos uno con otro por entero o en gran medida. Como resultado, se puede reducir al mínimo el grado al cual se requieren medidas adicionales a fin de estabilizar la unidad funcional. Si las dos hélices giraran en la misma dirección, el momento externo que se estuviera generando haría que la unidad funcional girara, lo cual constituirá un riesgo en lo que respecta al control de la misma por medio de los cables de elevación y los cables de control. En una modalidad alternativa del aparato de acuerdo con la invención, la unidad funcional está provista por lo menos de dos canales que se encuentran uno a lado del otro, cada canal alojando una primera y una segunda hélice. Tales canales que se encuentran uno a lado del otro crean diferentes flujos de agua, lo cual hace posible realzar aún más el régimen de funcionamiento y la efectividad de la unidad funcional. Haciendo referencia a lo anterior en lo que respecta a los momentos externos generados por la rotación de las hélices, es posible en tal caso hacer que las hélices dispuestas en el mismo canal giren en ambos casos en la misma dirección, en cuyo caso las hélices de un canal girarán en una dirección opuesta a la dirección de rotación de las hélices del otro canal, sin embargo. De esta manera es posible también reducir el momento externo conjunto por entero o substancial mente por entero a cero.
Cuando se usan por lo menos dos canales que se encuentran uno a lado del otro como se describe en lo anterior, será además bastante conveniente que el ángulo entre los dos canales sea ajustable. Si los canales, por ejemplo, no se extienden a cierto ángulo uno con respecto a otro (los flujos de agua generados se extienden sustancialmente en dirección paralela uno a otro en ese caso), el retiro del sedimento puede tener lugar sobre una profundidad relativamente grande, pero un ancho pequeño. El ajuste de un ángulo de los canales uno en relación con otro (los flujos de agua ya no se extienden en dirección paralela uno a otro en ese caso, sino a cierto ángulo uno con respecto a otro) hace posible reducir la profundidad sobre la cual se está retirando el rendimiento y aumentan al mismo tiempo el ancho del área que se está cubriendo. En cuanto a construcción, se puede realizar tal capacidad de ajuste de los dos canales uno con respecto a otro, por ejemplo usando una unidad opcional que consta de dos mitades de unidad funcional las cuales están montadas girablemente entre sí, cada mitad de unidad estando provista de uno de los canales antedichos. Dentro de este marco, las dos mitades de unidad funcional pueden estar interconectadas también por ejemplo por medio de la unidad de impulsión, tal como un ensamble de cilindro-pistón, en una posición a cierta distancia de dicho eje de giro. La operación del ensamble de cilindro-pistón hará que las mitades de unidad giren alrededor del eje de giro antedicho uno con respecto a otro, de tal manera que se puede ajustar un ángulo deseado entre los canales.
Son posibles también otras unidades de impulsión, desde luego, para realizar tal ajuste del ángulo entre los canales. En vista de las condiciones debajo de la superficie del agua, las hélices son impulsadas preferiblemente por motores hidráulicos, aunque se debe entender que son posibles también otros tipos de unidades de impulsión dentro del marco de la presente invención. Sería posible, por lo tanto, usar motores eléctricos, por ejemplo. En una variante especial del aparato de acuerdo con la invención, la unidad de elevación comprende un brazo extensible, cuyo extremo libre lleva un brazo auxiliar, el cual es girable sobre un eje sustancialmente vertical, brazo auxiliar sobre el cual son llevados los cables de elevación para la unidad funcional. El uso de tal brazo auxiliar girable hace posible cambiar la posición de la unidad funcional de tal manera que tiene lugar el giro alrededor del eje superior. Esto puede ser conveniente, por ejemplo si la unidad de elevación está presente a bordo de un buque y el buque ocupa una posición en la cual se reduce al mínimo el oleaje. Se puede hacer girar la unidad funcional alrededor del antedicho eje superior independientemente de la posición del buque, de tal manera que la unidad ocupará la posición operacionalmente más ventajosa con respecto al sedimento que se ha de retirar. En segundo lugar, la invención se refiere a una unidad funcional para su uso en un aparato para retirar sedimento de acuerdo con la invención.
Se explicará la invención con más detalle en lo sucesivo con referencia a los dibujos, los cuales muestran una modalidad del aparato de acuerdo con la invención. La figura 1 es una vista altamente esquemática de un aparato de acuerdo con la invención, el cual está instalado a bordo de un buque; la figura 2 es una vista en perspectiva de una modalidad de una unidad funcional, tal como se usa en un aparato de acuerdo con la figura 1 ; la figura 3 es una vista en corte longitudinal de la unidad funcional que se muestra en la figura 2; y la figura 4 es una vista en perspectiva de una modalidad de la unidad de elevación, tal como se usa en el aparato de acuerdo con la figura 1. La figura 1 muestra un buque 1 , a bordo del cual está presente una unidad de elevación 2. Como se explicará con más detalle todavía, la unidad de elevación comprende entre otras cosas un brazo extensible 3, cuyo extremo libre lleva un brazo auxiliar 5, el cual es girable alrededor de un eje 4 sustancialmente vertical. Los cables de elevación para la unidad funcional 7, entre otros elementos, pasan sobre dicho brazo auxiliar 5. La figura 1 no muestra los cables de control para la unidad funcional 7. En la modalidad ilustrada, la unidad funcional 2, la cual está suspendida de la unidad de elevación 2 por medio de los cables de elevación 6, comprende dos mitades de unidad funcional 8 y 9, las cuales están montadas girablemente entre sí en sus lados superiores por medio de un eje de giro 10. Cada mitad de unidad funcional 8, 9 está provista de un canal 11 , en cada una de las cuales dos hélices 12, 13 impulsadas independientemente, respectivamente, están dispuestas sustancialmente en dirección coaxial una detrás de otra. Se puede retirar el sedimento 14 de una instalación dispuesta debajo de la superficie del agua, tal como un conducto 15, por medio de la unidad funcional 7, de la manera que se describirá posteriormente. Se hace referencia ahora a la figura 2, la cual muestra la unidad funcional 7 en vista en perspectiva. La figura muestra las dos mitades de unidad funcional 8 y 9, las cuales están montadas girablemente entre sí por medio de un eje de giro 10. Un ensamble de cilindro-pistón 16 está fijado a las mitades de unidad funcional 8 y 9 con ambos extremos y el movimiento extensible del ensamble de cilindro-pistón 16 dará por resultado el ajuste del ángulo de las dos mitades de unidad funcional 8 y 9 (las dos mitades de unidad girando una en relación con otra alrededor del eje de giro 10). La figura 2 muestra además los cables de elevación 6, por medio de los cuales la unidad funcional 7 está suspendida de la unidad de elevación 2. Cada mitad de unidad funcional comprende además unos medios de lastre 17, unos medios de tensión 18 para fijar la unidad funcional 7 a la cubierta del buque 1 en una posición inoperativa del mismo, mientras que se muestra además un brazo 20, sobre el cual se pueden montar unos medios de monitoreo (tal como una cámara) para monitorear el procedimiento que se ha de llevar a cabo.
La figura 2 muestra el lado superior (el lado de entrada) de los canales 11. Se muestran las hélices 12 como estando presentes en dichos canales. Se hace referencia ahora a la vista en corte longitudinal de la figura 3 para una explicación más detallada de la unidad funcional que se muestra en la figura 2. Presente en cada canal 11 está una hélice superior 12 y una hélice inferior 13. La hélice 12 está dispuesta muy cerca del lado de entrada del canal 11 , mientras que la hélice 13 está dispuesta muy cerca del lado de salida del canal 11. Cada hélice 12 es impulsada por una fuente de impulsión 21 y cada hélice 13 es impulsada por una fuente de impulsión 22. Dichas fuentes de impulsión pueden ser motores hidráulicos, por ejemplo. Cada ensamble 12, 21 y 13, 22, respectivamente, que consta de una hélice y una fuente de impulsión asociada está suspendido dentro del canal 1 1 a través de los medios de suspensión 23 y 24, respectivamente. Como es evidente de la vista de la figura 3, el diámetro de cada hélice superior 12 es mayor que el diámetro de cada hélice inferior 13. Además, cada hélice inferior 13 está dispuesta en un canal auxiliar 25 angostado. Cada hélice superior 12 crea un flujo de agua de descarga alta y velocidad baja del lado de entrada al lado de salida del canal 11. Cada hélice 13, por otra parte, crea un flujo de descarga baja y velocidad alta. Se puede crear en el lado de salida de cada canal del flujo de agua deseado para retirar sedimento de una instalación, activando selectivamente las fuentes de impulsión 21 y 22. La selección del tipo de flujo de agua se hacen dependencia de la naturaleza del sedimento que se ha de retirar. En la modalidad del aparato de acuerdo con la invención que se muestra en las figuras 2 y 3, las hélices 12 de las mitades de unidad funcional 8 y 9 son de paso opuesto y giran consecuentemente en direcciones opuestas. Como resultado, se compensarán unos con otros cualesquiera movimientos externos que puedan ocurrir. Esto aplica también con respecto a las hélices 13. Se hace referencia ahora brevemente a la figura 4, la cual muestra una unidad de elevación 2 en vista en perspectiva. La unidad de elevación 2 tiene un brazo extensible 3, el cual puede ser operado por un ensamble de cilindro-pistón 26, por ejemplo. Presente sobre el extremo libre de dicho brazo 3 está un brazo auxiliar 5, el cual es girable con respecto al brazo 3 alrededor de un eje 3 sustancialmente vertical (véase la figura 1). Los medios de guía 27 para los cables de elevación 6 están montados sobre el brazo auxiliar 5. La figura 4 muestra además los cables de control 28, por medio de los cuales se pueden operar varias partes operativas de la unidad funcional 7 de una manera que no se muestra. Tales cables de control pueden incluir líneas hidráulicas, por ejemplo. En la posición que se muestra en la figura 4, el brazo 3 ocupa su posición completamente extendida y la unidad funcional 7 está presente a bordo del buque que soporta la unidad de elevación 2. La unidad funcional 7 está fijada a la cubierta del buque, por ejemplo por medio de los dispositivos de tensión 18 (véase la figura 2) en esa posición. Cuando se ha de usar la unidad funcional 7, se extiende el brazo
3 hacia fuera (posiblemente después de ser levantado ligeramente con su extremo libre, propósito para el cual se puede usar un eje 29, por ejemplo) hasta que la unidad funcional 7 se extiende más allá del bordo del buque.
Subsiguientemente, se van aflojando los cables de elevación 6 y los cables de control 28, de manera que se pueda hacer descender la unidad funcional 7 a la profundidad deseada, una distancia deseada arriba del sedimento 14. Se puede ajustar la posición de la unidad funcional 7 con respecto a una instalación presente en el sedimento 14, haciendo girar el brazo auxiliar 5 con respecto al brazo 3 a fin de obtener una operación óptima de la unidad * funcional. Enseguida de esto, se hacen funcional las hélices 12 y 13, como resultado de lo cual se crea un flujo de agua, por medio del cual se retira el sedimento 14. Se puede ajustar también el ángulo entre las mitades de unidad funcional 8 y 9, por medio de un ensamble de cilindro-pistón 16 con el propósito de controlar el flujo de agua procedente de los dos canales 11. La invención no está limitada a la modalidad que se describe anteriormente, la cual se puede variar de diversas maneras sin desviarse del alcance de la invención, como se define en las reivindicaciones.