PT609146E - Reservatorio enterrado de envolvente estanque para armazenagem por exemplo de um gas liquefeito e construcao desse tipo de reservatorios - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "RESERVATÓRIO ENTERRADO DE ENVOLVENTE ESTANQUE PARA ARMAZENAGEM POR EXEMPLO DE UM GÁS LIQUEFEITO, E CONSTRUÇÃO DESSE TIPO DE RESERVATÓRIOS" A presente invenção tem por objecto um reservatório para a armazenagem de um fluido qualquer, tal como nomeadamente um gás liquefeito, do tipo que compreende uma envolvente em betão enterrada no solo, um laje de fundo e uma cúpula de cobertura bem como um envelope estanque que delimita no interior da estrutura formada pela envolvente, a laje e a cúpula de cobertura um espaço de carga para o liquido.

Os reservatórios enterrados deste tipo permitem, em relação aos reservatórios convencionais "aéreos", reduzir a superfície no solo e limitar o impacte ambiental da instalação, oferecendo contudo um nível de segurança elevado.

Contudo, no caso de instalações costeiras ou que podem ser submersas, a água contida no solo pode exercer esforços consideráveis sobre a estrutura rígida dos reservatórios enterrados convencionais, e nomeadamente sobre as suas lajes de fundo ou bases de protecção dado que a envolvente externa não permite isolar correctamente o interior do reservatório contra as infiltrações de água. Assim, num reservatório convencional enterrado com uma capacidade de cerca de 100.000 m3, é habitual que a base de protecção seja submetida, por efeito da água contida no solo, a um esforço de elevação de cerca de 40 t/m2. Então, para garantir a estabilidade e a resistência do reservatório, a acção combinada da massa deste último e do atrito essencialmente entre a base de protecção, 1

as envolventes em betão e o solo, deve corresponder a valores próximos da correspondente a uma massa de 100.000 t. O documento FR-A-1407117 descreve um reservatório enterrado cuja parede externa da estrutura da envolvente se estende até à laje de fundo. Se esse reservatório fosse instalado numa zona costeira, ele seria exposto a uma pressão de água considerável e deveria ter dimensões importantes para poder resistir a estas condições. Por outro lado, a parte de cúpula de cobertura deste reservatório é realizada sob a forma de uma peça separada e assenta sobre a extremidade superior da envolvente. Para reforçar esta última, é enrolado um cabo em torno da envolvente. Além disso, um aterro próximo da parede externa serve para assegurar um pós-constrangimento desta parede. Por consequência, o reservatório conhecido tem uma estrutura complexa e de elevado custo. A presente invenção tem por objectivo propor um reservatório enterrado cuja estrutura é simultaneamente simples, resistente e de baixo custo.

Para conseguir este objectivo, o reservatório de acordo com a invenção compreende as caracteristicas que são enunciadas na reivindicação 1.

Por a base da envolvente se estender pelo menos até uma camada sensivelmente impermeável à água, a infiltração da água subterrânea no espaço existente por baixo da laje e assim a pressão de água que se pode exercer sobre esta última são reduzidas. Graças a esta redução da pressão, a espessura da laje de fundo pode ser reduzida.

Dado que a extremidade superior da envolvente e a periferia da cúpula de cobertura são feitas numa peça, a cúpula serve de meio de reforço da envolvente que pode ser assim formada por uma parede única de espessura reduzida. 2

No que se refere à caracteristica da invenção, de acordo com a qual a parede anelar única se estende para além da laje de fundo até uma camada sensivelmente impermeável à água, o documento FR-A-2188654 descreve na realidade um reservatório cuja parede anelar se estende para além da laje de fundo mas até uma camada de solo que pode servir como camada de fundação sem ser impermeável à água. Assim, uma das caracteristicas essenciais da invenção não é descrita neste documento. Por outro lado, a envolvente apresenta uma estrutura complexa que compreende sucessivamente e radialmente várias camadas e a extremidade superior desta envolvente complexa e a cúpula de cobertura são obtidas sob a forma de peças distintas.

Outras caracteristicas da invenção serão descritas nas reivindicações dependentes. A invenção será melhor compreendida e outras caracteristicas e vantagens dela serão mais aparentes na descrição pormenorizada que se segue e que se refere aos desenhos esquemáticos anexos, apresentados apenas a titulo de exemplo, nos quais: A figura 1 é uma vista em perspectiva e em corte de um reservatório enterrado de acordo com um modo de realização da invenção. A figura 2 é uma vista em corte vertical segundo um diâmetro do reservatório da figura 1. A figura 3 é uma vista ampliada do pormenor designado por III na figura 2. A figura 4 é uma vista ampliada do pormenor designado por IV na figura 2. A figura 5 representa uma vista em corte vertical de um conjunto de reservatórios enterrados de acordo com a invenção. 3

Nas figuras, a referência numérica geral 1 designa um reservatório enterrado. Aqui, os reservatórios 1 são previstos para a armazenagem de gás natural liquido. Contudo, podem ser igualmente introduzidos ou guardados vários outro tipos de fluidos neste tipo de reservatório.

Cada reservatório 1 é um reservatório enterrado do tipo dito "de membrana". Mais precisamente, o reservatório 1 compreende uma envolvente externa em betão 2 que está pelo menos parcialmente enterrada no solo, ele próprio designado pela referência S nas figuras. A envolvente 2 que é aproximadamente cilíndrica, delimita no solo S uma abertura ou cavidade com a forma correspondente. 0 reservatório enterrado 1 compreende uma estrutura rígida isto é uma estrutura que garante a estabilidade e a resistência do reservatório 1 sob o efeito das tensões que lhe possam ser aplicadas. A estrutura rígida é aqui provida com uma cúpula de cobertura 3, disposta por cima da envolvente 2 e saliente do solo S. Todavia, pode existir a alternativa de os reservatórios 1 não possuírem cúpula de cobertura. A estrutura rígida do reservatório 1 possui igualmente uma laje de fundo 4, disposta em face da cúpula 3 ou do topo do reservatório 1, e cuja forma corresponde sensivelmente à da cavidade definida pela envolvente externa 2. Observa-se nas figuras que a cúpula de cobertura 3 bem como a laje de fundo 4 são feitas em betão vazado e armado.

Nota-se igualmente nas figuras um envelope 5 que delimita no interior a cavidade definida pela envolvente externa 2 bem como pela cúpula 3 e a laje 4, um espaço de carga e de armazenagem do fluido a guardar. 0 envelope 5 é estanque e tem igualmente por função o isolamento térmico do fluido guardado no reservatório 1, dos elementos estruturais em betão 2, 4 e eventualmente 3. 4

De acordo com a invenção, a envolvente externa 2 tem a forma de uma parede espessa e sensivelmente estanque, com a qual a cúpula de cobertura 3 é com vantagem solidária em massa, de modo a que constituam, juntamente com a laje de fundo 4, a estrutura rígida do reservatório 1 correspondente.

Compreende-se já que, dado que a envolvente externa 2 é estanque e apresenta uma espessura e uma rigidez suficientes para resistir às tensões internas e externas que são aplicadas ao reservatório 1, a construção deste reservatório é simplificada e exige menos material.

Graças à sua estrutura rígida, é possível, e com frequência vantajoso, prever que a envolvente externa 2 se estenda profundamente no solo até à proximidade de uma camada sensivelmente impermeável SI deste, para que as infiltrações de água no interior da cavidade definida pelo reservatório 1 sejam grandemente minimizadas. Evidentemente, é também possível que a envolvente 2 esteja positivamente saliente no interior mesmo da camada naturalmente impermeável SI do solo. Assim, os esforços produzidos pela água contida no solo S e com tendência a elevar a laje 4 são grandemente reduzidos. Também, graças à limitação dos esforços externos aplicados ao reservatório 1, e sobretudo devido ao facto de a envolvente externa 2 e a estrutura rígida serem integradas uma com a outra, o reservatório 1 tem uma constituição mais simples e necessita muito menos material para a sua construção que os reservatórios equivalentes da técnica anterior.

Pela mesma ordem de ideias, dado que as infiltrações de água no reservatório 1 são minimizadas, e portanto que os esforços de elevação da laje 4 são extremamente reduzidos em relação aos reservatórios conhecidos, a espessura (e portanto a massa) desta laje de fundo 4 pode igualmente ser minimizada. Como se observa no exemplo das figuras 1 e 2, a laje de fundo 4 tem mesmo uma espessura inferior à da envolvente externa 2. 5

Por consequência, com um reservatório 1 de acordo com a invenção, com uma capacidade em fluido de cerca de 100.000 m3, a espessura da envolvente externa 2 pode ser de cerca de 2,20 m e a da laje pode ser de cerca de 1 m apenas. Ora, é sabido que para um reservatório equivalente da técnica anterior, a espessura da envolvente externa e da estrutura vertical rígida é de mais de 3 m, enquanto que a laje de fundo pode atingir 7 m de altura.

Vai agora ser descrita, com maior pormenor, esta laje de fundo 4. Nas figuras, a laje tem a forma de uma base em betão armado que assenta livremente por um lado contra uma ou várias fundações solidárias da envolvente 2 e por outro lado sobre um sistema de drenagem 6.

Aqui, a periferia do revestimento de fundo 4 tem apoio sem encastramento sobre uma fundação 24 em forma de consola anelar, integrada na envolvente 2. Tal disposição da base sem encastramento nas paredes verticais do reservatório 1 é totalmente diferente da técnica anterior.

Por seu lado, o sistema de drenagem 6 compreende essencialmente uma segunda base constituída por agregados porosos dispostos sobre o fundo da cavidade escavada no solo S. Assim, quando a água se infiltra para o interior da envolvente 2, esta é drenada através da segunda base 6 para as bombas de refluxo (não representadas). Como é ilustrado na figura 2, estas bombas debitam num ou vários poços P formados no solo S na proximidade do reservatório 1, por intermédio de condutas 66 realizadas através interior da envolvente 2.

Convém igualmente sublinhar aqui que, de acordo com o modo de realização ilustrado, o reservatório 1 é munido de um dispositivo de manutenção de eliminação de gelo dos seus elementos de betão. Este dispositivo compreende por um lado condutas 64 (figura 2) de circulação de um fluido quente, como por exemplo a água, previstas sob a laje de fundo 4, quer 6

dizer no interior da segunda base 6, e por outro lado cabos eléctricos aquecedores 28 (figura 2) convencionais, dispostos em tubos de aço galvanizado, eles próprios imersos no betão da envolvente 2 sensivelmente até ao nível da laje 4.

Uma outra diferença importante entre a invenção e os reservatórios conhecidos da técnica anterior reside na estrutura propriamente dita da envolvente externa 2. Com efeito, além do facto de aquela ser resistente e estanque, a envolvente 2 é feita em betão armado e moldada directamente no solo S.

Mais precisamente, esta envolvente 2 é obtida cavando no solo S uma cavidade com a forma correspondente, em seguida moldando um betão de composição apropriada nessa cavidade, após de aí se terem disposto caixas de ferro assim como os cabos 2 8 de aquecimento. Uma tal parede pode por exemplo ser obtida com a ajuda de uma aparelhagem do tipo da designada por nome "Hidrofraise" e comercializada pela Sociedade Soletanche. Este tipo de aparelhagem permite fabricar paredes em betãc de 7 0 a 80 m de profundidade, nas condições e com tolerâncias dimensionais muito precisas (aproximadamente 1 para 1000) .

Em seguida, aplica-se um revestimento ou uma cobertura de estanquicidade sobre a face interna ou de escavação da envolvente 2, por exemplo por projecção de betão nos moldes metálicos estes mesmos fixados por ancoragem nesta envolvente. A cobertura, cuja espessura de acordo com o exemplo acima descrito é da ordem de 0,15 m permite obter um estado de superfície liso da face da escavação. Essencialmente, o estado da superfície assim obtido permite uma boa fixação do envelope 5 sobre o betão, como será mais adiante melhor explicado.

No topo da envolvente externa 2, é prevista uma viga de forma correspondente 32. Vê-se bem pelas figuras 1 e 2 que esta viça dita de coroamento é integrada por sua vez na envolvente 2 e na cúpula de cobertura 3, o que permite uma boa 7

transmissão dos esforços no interior da obra em betão, assim como um reforço da envolvente 2. Aqui, a viga anelar de coroamento 32 ilustrada tem uma secção transversal superior à da envolvente 2, e é realizada em betão pré-esforçado e armado. Mais especialmente, após a contracção da envolvente 2 em betão moldado, os ferros e os cabos de pré-esforço são tornados solidários e ancorados nesta última e em seguida o betão é vazado numa cofragem de forma correspondente à viga de coroamento que se deseja obter. Em seguida, os cabos são tensionados por pré-esforço de forma apropriada do betão assim vazado. É a partir da viga de coroamento 32 que se realiza a cúpula de cobertura 3, no caso de ser prevista uma tal cúpula para o reservatório 1. Neste caso, a cúpula de cobertura 3 é ancorada à parte superior da envolvente 2 por intermédio da viga 32. Fabrica-se uma cúpula metálica 35, para a fazer parte do envelope 5, formando um revestimento interno da cúpula 3 a partir de entrançados de varões metálicos sobre os quais se soldam placas de chapa. Após o fabrico, a cúpula 35 que define uma superfície estanque correspondente à cúpula global 3, torna-se solidária com a viga 32. Após deposição e fixação de uma ferragem apropriada sobre a cúpula 35, o betão é vazado até à obtenção da cúpula 3. Segundo o exemplo acima citado, a espessura do betão desta cúpula de cobertura 3 varia de 0,5 a 1,0 m do seu centro para a sua periferia. É ao nível desta periferia que o betão da cúpula 3 se liga ao da viga 32. Assim a cúpula 35 permanece no seio do reservatório 1 após o betão ter sido vazado, e fica portanto fixada à cúpula 3, que é ela própria ligada em massa com a viga 32 e a envolvente espessa 2 .

Como acima indicado, a cúpula metálica 35 é solidária com a cúpula 3 e faz parte do envelope estanque e de isolamento 5. Aqui, o envelope 5 compreende uma membrana metálica que é soldada na ombreira 352, ela própria solidária com a periferia da cúpula 35. Esta soldadura é evidentemente contínua e hermética, de modo que esta membrana e a cúpula constituam uma envolvente estanque de armazenagem. 8

Nas figuras 3 e 4 respectivamente, a membrana metálica da envolvente 5 é designada por 54 e 52. Vê-se igualmente que o envelope 5 compreende uma camada de isolamento térmico 55. A membrana é constituída por chapas de aço inoxidável austeníticos com uma espessura na ordem de 1,2 mm, soldadas entre si de forma estanque e fixada no betão por intermédio da camada 55. Estas chapas que formam uma câmara de armazenagem, são nervuradas para resistirem às deformações ligadas às solicitações mecânicas e térmicas que lhes são aplicadas pelo fluido guardado no reservatório 1.

Reportando-nos agora às figuras 3 e 4, a estrutura e o modo de colocação da camada de isolamento térmica do envelope 5 vão ser descritos em pormenor.

Compreende-se pelos desenhos que a camada de isolamento 55 é constituída por uma ou várias espessuras de painéis rígidos 57, por exemplo de madeira contraplacada, assim como por pelo menos uma espessura de painéis leves de matéria plástica 56 de preferência impermeável. Aqui, a camada 55 compreende, partindo da parede em betão uma série de painéis leves 56, colocados em sobreposição entre duas espessuras de contraplacado 57. Os painéis 57 têm por função repartir as contracções aplicadas na camada isolante 55, e permitir portanto uma melhor colocação desta nas paredes em betão. Quanto aos painéis, estes painéis isolantes 56 são por exemplo constituídos por blocos leves com células fechadas, à base de poliuretano (PU) ou de policloreto de vinilo (PVC).

Similarmente, os painéis leves podem ser impermeáveis e ligados hermeticamente entre si por ligações estanques, a fim de constituírem uma camada suplementar de isolamento, contínua e hermética.

Uma das faces dos painéis 57 em relação ao betão é colada a este por exemplo com a ajuda de uma camada de matéria adesiva apropriada. Pode prever-se que a camada de matéria 9

adesiva seja continua e impermeável, participando por isso na estanqui.cidade do reservatório 1. É possível compensar graças à matéria adesiva os defeitos de superfície do betão e evitar a presença de bolsas entre o betão e a camada de isolamento.

Por outro lado, vê-se nas figuras 1, 2 e 5 que um tecto suspenso 36, que é fixado com a ajuda de tirantes ou de cabos 37 à cúpula 35 e portanto à cúpula global 3, é interposta entre este último e a envolvente externa 2. Este tecto 36 é constituído por entrançados de cabos de alumínio, este mesmo recoberto por uma camada de isolamento 365, por exemplo em lã de vidro. Na proximidade da ombreira 352 acima descrita, o tecto suspenso 36 vem ao contacto pela sua periferia com o envelope de isolamento 5, do qual faz parte. Compreende-se então que este tecto suspenso 36 assim como a sua camada em lã de vidre 365 permita isolar termicamente o fluido contido no reservatório 1, a cúpula global 3 e a sua cúpula 35, de forma a manter estes elementos aproximadamente à temperatura ambiente. A referência numérica 70 designa nas figuras tubos de carga e de descarga do fluido a armazenar no reservatório 1. Estes tubos 70 que são do tipo convencional não serão descritos em pormenor.

Reportando agora à figura 5, observa-se um grupo de reservatórios 1 mais ou menos similares aos que acabam de ser descritos. Estes reservatórios 1 são enterrados numa zona do solo S que é ela mesma inserida numa parede sensivelmente estanque,, enterrada e fechada 20. Com vantagem realiza-se a parede 20 por moldagem numa cavidade do solo, com um material estanque e deformável, tal como por exemplo um betão plástico ou uma caixa de estanquicidade. Por exemplo, quatro reservatórios 1 dispostos em quadrado poderão ser colocados no interior de uma parede enterrada 20 de forma cilíndrica ou paralelipipédica. Aqui, esta parede 20 tem uma espessura no 10 máximo igual à das envolventes externas 2 dos reservatórios 1 correspondentes, e a sua base é mais saliente em profundidade que estes últimos no solo. De preferência, a parede 20 estende-se até ao interior da camada sensivelmente impermeável SI. Uma tal envolvente ou parede enterrada 2 0 que é sensivelmente estanque, permite portanto minimizar as infiltrações de água na zona onde são implantados os reservatórios 1, de modo que a altura e sobretudo a espessura destes últimos podem ser reduzidas de forma considerável. A referência numérica 201 designa na figura 5 um sistema de bombagem de água contida no interior da parede 20. Compreende-se que um tal sistema 201 tenha por função evacuar para fora da parede 20, para que o seu nivel seja constantemente mantido abaixo do nível das bases 4 dos reservatórios 1 envolvidos por esta parede 20. Dado que as infiltrações de água no solo onde os reservatórios 1 estão enterrados são minimizadas pela presença da parede estanque 20, o sistema de bombagem 201 da disposição da figura 5, pode ser muito simples o que torna esta disposição particularmente económica.

Evidentemente, a invenção não se limita aos modos de realização ilustrados, mas compreende todos os equivalentes meios técnicos descritos assim como as suas combinações, se estas forem efectuadas no quadro das reivindicações 1 a 11.

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Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Reservatório para a armazenagem de um fluido qualquer, tal como nomeadamente um gás liquefeito, do tipo que compreende uma parede em betão (2) enterrada no solo (S) , uma laje de fundo (4) e uma cúpula de cobertura (3) bem como um envelope estanque de isolamento térmico (5) que delimita no interior da estrutura formada pela envolvente, a laje e a cúpula de cobertura um espaço de carga para o liquido, sendo a envolvente (2) formada por uma parede anelar única que se estende para além da laje de fundo até pelo menos uma camada (SI) sensivelmente impermeável à água, do solo (S) , e sendo a extremidade superior da envolvente com parede única (2) e a cúpula de cobertura (3) obtidas sob a forma de peças distintas.
2. 2. Reservatório de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a laje do fundo ter a forma de base em betão armado, repousando livremente sobre pelo menos uma fundação (24) solidária com a face interna da envolvente (2) .
3. 3. Reservatório de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a fundação acima citada (24) ser formada por uma consola anelar, solidária com a envolvente (2).
4. 4. Reservatório de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a laje ou base em betão armado (4) ter uma espessura inferior à da envolvente externa (2) correspondente.
5. 5. Reservatório de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o envelope de isolamento (5) acima citado compreender uma membrana metálica estanque (52; 54) fixa ao interior da envolvente externa (3) e sobre a laje 1 do fundo (4) por intermédio de uma camada de isolamento térmico (55).
6. 6. Reservatório de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a camada de isolamento (55) acima citada compreender pelo menos uma espessura de painéis rígidos (57) de repartição das deformações, assim como pelo menos uma espessura de painéis leves de matéria plástica.
7. 7. Reservatório de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por os painéis leves (56) acima citados serem impermeáveis e ligados hermeticamente entre si com ligações estanques, a fim de constituírem uma camada de isolamento contínua e hermética.
8. 8. Reservatório de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a camada de isolamento (55) acima citada ser fixada no betão com a ajuda de uma espessura de preferência contínua de matéria adesiva.
9. 9. Reservatório de acordo com qualquer das reivindicações 4 a 8, caracterizado por o envelope acima citado compreender também uma cúpula estanque (35) de aço hermeticamente fixada pela sua periferia à membrana metálica e constituindo um revestimento interno da cúpula de cobertura, assim como por um tecto suspenso em alumínio (36) e recoberto por uma camada de isolamento térmico (365) que é interposta entre a membrana e a cúpula estanques a fim de manter esta última próximo da temperatura ambiente.
10. 10. Reservatório de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado por a cúpula de cobertura (3) e eventualmente a cúpula estanque (35) acima citadas, assentarem na envolvente externa (2) do reservatório (1) por intermédio de uma viga de coroamento (32) de forma correspondente. 2
11. 11. Grupo de reservatórios (1) de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizado por os referidos reservatórios (1) serem dispostos no interior de uma parede sensivelmente estanque, enterrada e fechada (20), e cuja base se estende pelo menos até à proximidade de uma camada sensivelmente impermeável (SI) do solo (S). Lisboa, 15 de Março de 2000

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