BRPI0909407B1

BRPI0909407B1 - sistema de detecção de vazamento de fluido

Info

Publication number: BRPI0909407B1
Application number: BRPI0909407-5A
Authority: BR
Inventors: Masaki Izumo; Yasuhiro Naka; Kenichi Ishii; Toru Kagoura
Original assignee: Japan Oil, Gas And Metals National Corporation; The Furukawa Electric Co., Ltd.
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2019-10-29
Also published as: BRPI0909407A2; EP2270379A1; JP5227635B2; US8479565B2; JP2009243529A; EP2270379A4; EP2270379B1; US20110005303A1; WO2009119297A1

Abstract

sistema de detecção de vazamento de fluido são fornecidos um tubo de transporte de fluido e um sistema de detecção de vazamento de fluido que pode transportar um fluido criogênico tal como gnl e que pode, de maneira rápida e confiável, detectar vazamento do fluido dentro do tubo e a posição do vazamento. uma fibra óptica (17) é enrolada de maneira contínua sobre todo o comprimento de um tubo flexível (1a). informação de vazamento detectada por um sensor de temperatura de fibra óptica (21) é transmitida através de um terminal (25a) para um dispositivo de medição de temperatura fornecido externamente. enquanto isto, quando vazamento similar ocorre na vizinhança de uma seção de acoplamento (3), a pressão de gás dentro da camada isolante térmica (13a), ou similar, aumenta devido à pressão do gnl dentro de um tubo corrugado 11 ou uma pressão gerada como resultado de evaporação de gnl. quando a pressão dentro da camada isolante de térmica (13a) aumenta, informação que representa uma mudança na pressão de gás é transmitida para um terminal (25b) através de um tubo oco (27). um tubo, ou similar, é conectado externamente ao terminal (25b) e é conectado a um medidor de pressão, ou similar.

Description

SISTEMA DE DETECÇÃO DE VAZAMENTO DE FLUIDO CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção é relativa a um tubo de transporte de fluido utilizado, por exemplo, para transportar fluido tal como gás natural liquefeito criogênico e a um sistema de detecção de vazamento de fluido para detectar vazamento do fluido a partir do tubo de transporte de fluido. TÉCNICA FUNDAMENTAL [002] De maneira convencional, quando petróleo ou similar produzido a partir de um campo de petróleo submarino ou similar deve ser carregado em um navio tanque de transporte a partir de uma instalação flutuante (uma base) no mar onde o petróleo ou similar é armazenado, ou quando petróleo ou similar é descarregado para um tanque ou similar no terreno, um tubo flexível é conectado ao navio tanque, e o petróleo ou similar é transportado através do tubo flexível. Em geral, um tubo flexível formado de resina é utilizado para transportar petróleo ou similar de temperatura ordinária. Como tal tubo flexível de resina para transporte de fluido, é conhecido um tubo flexível para transporte de fluido que tem uma camada de reforço, uma camada isolante térmica, uma camada a prova de água, etc., fornecido na periferia exterior de um tubo interior formado de resina (Documento de Patente 1).

[003] Enquanto isto, gás natural ou similar produzido de campos de gás em terra ou em mar adjacente é liquefeito e armazenado em uma base. Quando gás natural liquefeito (daqui em diante referido como GNL) é carregado em um navio tanque de transporte, um braço de carregamento articulado ou similar fornecido em uma base da costa é utilizado. Exemplos de uma base para receber GNL incluem um sistema de base de recebimento de GNL e um sistema de base de embarque de GNL que estão descritos no Documento de Patente 2 e no qual um esquema de braço de carregamento é empregado (Documento de Patente 2).

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 15/49

2/31 [004] Além disto, é conhecido 1 aparelho de monitoramento de vazamento de GNL que monitora vazamento de GNL a partir de equipamento conectado a um tanque de GNL por meio da utilização de uma fibra óptica instalada ao longo de um tubo guia de líquido e um poço de coleta de líquido (Documento de Patente 3).

Documento de Patente 1 - Pedido de Patente Japonesa em aberto (kokai) número H5-180375

Documento de Patente 2 - Pedido de Patente Japonesa em aberto (kokai) número H5- 65718

Documento de Patente 3 - Pedido de Patente Japonesa em aberto (kokai) número H10- 206.240.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

PROBLEMAS A SEREM SOLUCIONADOS PELA INVENÇÃO [005] Contudo um esquema que tem sido empregado de maneira convencional para transporte de petróleo e no qual fluido é transportado por um navio tanque fazendo uso de um tubo flexível flutuante formado de resina, como descrito no Documento de Patente 1, encontra dificuldade em se adequar a fluido criogênico tal como GNL pela seguinte razão: GNL tem uma temperatura muito baixa de cerca de -160 °C e o tubo flexível flutuante convencional formado de resina se toma friável em tal temperatura muito baixa. Portanto, o tubo flexível flutuante convencional falha quanto a ter flexibilidade suficiente e, através de fraturamento, o tubo flexível quebra devido à pressão sob a qual GNL é alimentado. Consequentemente, tubos flexíveis que podem ser utilizados em temperatura muito baixa e que têm durabilidade suficiente e desempenho de isolante térmico são requeridos. Contudo, de maneira convencional, um tubo flexível flutuante que pode ser utilizado para transporte de fluido criogênico tal como GNL no mar não foi fornecido.

[006] O esquema do braço de carregamento como descrito no

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 16/49

3/31

Documento de Patente 2 pode ser utilizado para carregamento a partir de uma base na terra para um navio tanque. Contudo se o esquema de braço de carregamento é utilizado para carregar GNL para um navio tanque a partir de uma instalação flutuante que é colocada em um campo de gás de mar aberto e que produz e armazena GNL, o braço de carregamento falha em seguir o movimento do navio tanque em relação à instalação que se agita enormemente devido a ondas, vento e etc. Em adição, o esquema de braço de carregamento tem um problema de provocar 1 aumento na dimensão da instalação.

[007] O aparelho de monitoramento de vazamento como descrito no

Documento de Patente 3 pode detectar vazamento de GNL a partir de equipamento conectado a um tanque de GNL com base em uma mudança de temperatura em uma posição onde a fibra óptica é instalada. Contudo, na vizinhança de uma seção de acoplamento (seção de conexão) de um tubo que transporta GNL, isolamento térmico suficiente não pode ser fornecido e, portanto, a temperatura abaixa mesmo em um estado ordinário. Portanto, o aparelho de monitoramento de vazamento tem um problema de falhar em detectar uma mudança de temperatura provocada por vazamento.

[008] No caso onde um sensor de temperatura de fibra óptica é utilizado, a sensibilidade de medição cai, a menos que alguma distância de medição (uma distância a partir de uma posição de incidência de um pulso óptico) esteja assegurada. Portanto, no caso onde vazamento de GNL a partir de um tubo de transporte de fluido é detectado através da instalação de uma fibra óptica surge um problema em que a sensibilidade para detectar vazamento cai em uma seção de acoplamento na vizinhança de uma porção extrema do tubo de transporte de fluido.

[009] Um método de detectar vazamento de GNL a partir de uma queda de pressão dentro de tubulação de GNL também é descrito. Embora este método possa detectar vazamento em grande escala que provoca uma

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 17/49

4/31 queda de pressão dentro da tubulação de GNL, o método não pode detectar vazamento de uma pequena quantidade de GNL através de um pequeno furo. [0010] Em particular, como descrito acima, no caso onde um tubo flexível é utilizado para transporte de GNL no mar, uma força excessivamente tem probabilidade de atuar na vizinhança de uma seção de acoplamento do tubo flexível e, portanto, a seção de acoplamento é uma localização importante para monitorar vazamento. Contudo, existe um problema em que não foi fornecido um método de detectar de maneira confiável vazamento de GNL ou similar a partir de uma porção de conexão de um tubo para transportar GNL ou similar. Além disto, no caso onde um tubo flexível é utilizado para transporte no mar, determinar uma posição de vazamento é difícil quando comparado com o caso de tubulação fixa no terreno, como descrito no Documento de Patente 3. Portanto, é necessário especificar de maneira rápida e confiável a presença/ausência de posição de vazamento a partir de uma localização remota. Contudo, existe um problema em que um método de especificar de maneira rápida e confiável a presença/ausência de posição de vazamento a partir de uma localização remota não foi fornecido.

[0011] A presente invenção foi realizada à vista de tais problemas, e seu objetivo é fornecer um tubo de transporte de fluido e um sistema de detecção de vazamento de fluido que pode transportar um fluido criogênico tal como GNL, que possa de maneira rápida e confiável detectar vazamento do fluido dentro do tubo e a posição de vazamento.

MEIOS PARA SOLUCIONAR OS PROBLEMAS [0012] Para alcançar o objetivo acima, uma primeira invenção fornece um tubo de transporte de fluido caracterizado por compreender um elemento de tubo, uma camada isolante térmica fornecida na periferia exterior do elemento de tubo, uma fibra óptica enrolada de maneira contínua ao redor da camada isolante térmica, uma seção acoplamento fornecida em uma porção extrema do elemento de tubo, e dispositivo de transmissão de informação de

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 18/49

5/31 vazamento fornecido na vizinhança da seção de acoplamento e que é capaz de transmitir para o exterior da seção de acoplamento informação de vazamento do fluido que escoa através do elemento de tubo.

[0013] O termo “informação de vazamento” se refere à informação relativa a vazamento do fluido que escoa através do tubo de transporte; especificamente, dados de medição de pressão de gás, concentração de gás, ou similares. O dispositivo de transmissão da informação de vazamento pode transmitir a pressão de gás ou concentração de gás na vizinhança da seção de acoplamento para o exterior da seção de acoplamento através de um terminal fornecido na vizinhança da seção de acoplamento. Neste caso, de maneira desejável, o dispositivo de transmissão da informação de vazamento detecta a pressão de gás ou concentração de gás na vizinhança da seção de acoplamento através de um tubo oco que se comunica com a camada de isolamento térmica. O elemento de tubo pode ser um tubo metálico corrugado que tem flexibilidade.

[0014] De acordo com a primeira invenção, uma vez que a camada de isolamento térmica fornece isolamento térmico entre o fluido dentro do elemento de tubo exterior do tubo de transporte, o fluido não é afetado pela temperatura exterior.

[0015] Além disto, uma vez que uma fibra óptica é enrolada de maneira contínua ao redor da camada isolante térmica, quando o fluido vaza a partir do elemento de tubo, o sensor de temperatura de fibra óptica pode detectar a temperatura do fluido que permeia a camada isolante térmica, e com isto detectar a presença/ausência de uma porção a partir da qual o fluido vazou, e a localização do vazamento.

[0016] Uma vez que o dispositivo de transmissão de informação de vazamento fornecido na vizinhança da seção de acoplamento pode detectar a pressão de gás ou concentração de gás na camada isolante térmica, informação de vazamento na vizinhança da seção de acoplamento, que é

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 19/49

6/31 difícil de ser detectada pela fibra óptica, pode ser detectada. Em particular, no caso onde um tubo oco é fornecido na camada isolante térmica e pode transmitir a pressão de gás ou concentração de gás para o exterior da seção de acoplamento através do terminal, vazamento do fluido na vizinhança da seção de acoplamento pode ser detectado a partir de uma mudança na pressão de gás na camada isolante térmica, ou uma mudança na concentração de gás na camada isolante térmica. Portanto, informação de vazamento de fluido pode ser obtida sem falha, mesmo no caso de pequeno vazamento na vizinhança da seção de acoplamento.

[0017] No caso onde o elemento de tubo é um tubo metálico corrugado, o tubo de transporte de fluido pode ser utilizado para transporte no mar. Em tal caso, em particular, vazamento na vizinhança da seção de acoplamento se toma um problema. Contudo, a presença/ausência de vazamento e a posição do vazamento podem ser detectados sem falha a partir de uma localização remota.

[0018] Uma segunda invenção é um sistema de detecção de vazamento de fluido no qual o tubo de transporte de fluido de acordo com a primeira invenção é utilizado; a fibra óptica é conectada a um dispositivo de medição de temperatura e funciona como um sensor de temperatura de fibra óptica, no qual vazamento do fluido a partir do elemento de tubo é detectado a partir de uma distribuição de temperatura medida pelo sensor de temperatura de fibra óptica, e vazamento do fluido a partir do elemento de tubo na vizinhança da seção de acoplamento é detectado a partir de informação de vazamento transmitida a partir do dispositivo de transmissão de informação de vazamento.

[0019] O sistema de detecção de vazamento de fluido pode ainda compreender um sensor de pressão óptico conectado ao dispositivo de transmissão de informação de vazamento e um conversor de sensor de pressão óptico para converter a saída de informação a partir do sensor de pressão

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 20/49

7/31 óptico para informação de pressão, no qual uma pluralidade de fibras ópticas são fornecidas no tubo de transporte de fluido; uma porção da pluralidade de fibras ópticas são conectadas ao dispositivo de medição de temperatura e funcionam como um sensor de temperatura de fibra óptica, e as fibras ópticas restantes são conectadas ao conversor de sensor de pressão óptico e funcionam como um meio para transmitir informação a partir do sensor de pressão óptico.

[0020] O sistema de detecção de vazamento de fluido pode ainda compreender um comutador óptico conectado à fibra óptica, no qual a fibra óptica pode ser conectada a qualquer do dispositivo de medição de temperatura ou o conversor de sensor de pressão óptico por meio de comutação efetuada pelo comutador óptico, e no qual, quando a fibra óptica está conectada ao dispositivo de medição de temperatura, a fibra óptica funciona como o sensor de temperatura de fibra óptica e quando a fibra óptica está conectada ao conversor de sensor de pressão óptico a fibra óptica funciona como um meio para transmitir informação a partir do sensor de pressão óptico.

[0021] De acordo com a segunda invenção, pode ser obtido um sistema de detecção de vazamento de fluido no qual vazamento do fluido no tubo de transporte de fluido pode ser detectado pela utilização do sensor de temperatura de fibra óptica e vazamento do fluido na vizinhança da seção de acoplamento do tubo de transporte de fluido pode ser detectado por meio do dispositivo de transmissão de informação de vazamento.

[0022] O termo “informação de vazamento” se refere a uma mudança em um estado tal como pressão de gás ou concentração de gás no tubo de transporte de fluido, provocada por vazamento do fluido a partir do elemento de tubo. O termo “dispositivo de transmissão de informação de vazamento” se refere a dispositivo para conduzir e transmitir a informação de vazamento para o exterior do tubo de transporte de fluido, para com isto possibilitar que a

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 21/49

8/31 presença/ausência de vazamento seja detectada fora do tubo de transporte de fluido.

[0023] Além disto, uma mudança na pressão de gás na camada de isolamento térmica que serve como a informação de vazamento é conduzida para o sensor de pressão óptico fornecido fora do tubo de transporte de fluido; a presença/ausência de vazamento é detectada a partir da mudança de pressão e a informação a partir do sensor de pressão óptico é transmitida através da fibra óptica. Portanto, a informação relativa a vazamento sobre todo o comprimento do tubo de transporte de fluido e vazamento na vizinhança da seção de acoplamento, podem ser obtidas através da fibra óptica. Além disto, no caso onde comutação entre o sensor de pressão óptico e o sensor de temperatura de fibra óptica é realizada pela utilização do comutador óptico, uma pluralidade de pedaços de informação pode ser obtida pela utilização de uma única fibra óptica. Além disto, através da provisão de uma pluralidade de fibras ópticas pode ser obtido um sistema de detecção de vazamento de fluido que pode detectar vazamento de fluido no tubo de transporte de fluido sem falha, mesmo quando uma das fibras ópticas quebra.

EFEITO DA INVENÇÃO [0024] De acordo com a presente invenção, pode ser fornecido um tubo de transporte de fluido e um sistema de detecção de vazamento de fluido que permite transporte de um fluido criogênico tal como GNL que pode, de maneira rápida e confiável, detectar vazamento do fluido dentro do tubo e a posição do vazamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0025] A figura 1 é uma vista que mostra o estado da utilização de um tubo flexível la.

[0026] A figura 2 é uma vista em perspectiva que mostra a estrutura do tubo flexível la.

[0027] A figura 3 é uma vista parcial em seção que mostra a estrutura

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 22/49

9/31 do tubo flexível la.

[0028] A figura 4 é uma vista em seção que mostra um sensor de temperatura de fibra óptica 21.

[0029] A figura 5 é uma vista esquemática que mostra um estado no qual uma porção de queda de temperatura 23 é detectada pelo sensor de temperatura de fibra óptica 21.

[0030] A figura 6 é uma vista, em seção, de uma seção de acoplamento 3a do tubo flexível la e a sua vizinhança.

[0031] A figura 7 é uma vista que mostra a estrutura de um sistema de detecção de vazamento 30.

[0032] A figura 8a é uma vista, em seção, de uma seção de acoplamento 2a de um tubo flexível 1b e a sua vizinhança, e a figura 8b é uma vista, em seção, de uma seção de acoplamento 3b do tubo flexível 1b e a sua vizinhança.

[0033] A figura 9 é uma vista que mostra a estrutura de um sensor de pressão óptico 41.

[0034] A figura 10 é uma vista que mostra a estrutura de um sistema de detecção de vazamento 40.

[0035] A figura 11a é uma vista, em seção, de uma seção de acoplamento 3a de um tubo flexível 1c e a sua vizinhança, e a figura 8b é uma vista, em seção, de uma seção de acoplamento 3b do tubo flexível 1c e a sua vizinhança.

[0036] A figura 12 é uma vista que mostra a estrutura de um sistema de detecção de vazamentos 60.

DESCRIÇÃO DE NUMERAIS DE REFERÊNCIA la, 1b, 1c - tubo flexível a, 3b - seção de acoplamento (parte de acoplamento)

- tanque

- navio tanque

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 23/49

10/31

- superfície do mar

11- tubo corrugado

13a, 13b - camada isolante térmica

- camada à prova de água

17, 18 - fibra óptica

- tubo metálico

- sensor de temperatura de fibra óptica

- porção de queda de temperatura a, 25b - terminal

27, 28a e 28b - tubo oco

- resina epóxi

30, 40, 60 - sistema de detecção de vazamento

- dispositivo de medição de temperatura

33a, 33b - medidor de pressão

- sensor de pressão óptico

42a, 42b - conversor de sensor de pressão

- fibra óptica a, 45b - elemento parede

- espaço

- diafragma

- porção de introdução de gás

- sensor de deslocamento de fibra óptica

55a, 55b - suporte

- espaçador

58a, 58b, 58c - fibra óptica

- comutador óptico

MELHOR MODO DE REALIZAR A INVENÇÃO [0037] Tubos flexíveis 1 de acordo com uma modalidade da presente invenção serão descritos agora. A figura 1 é uma vista que mostra um estado

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 24/49

11/31 da utilização de um tubo flexível la. Fluido tal como GNL transportado por um navio tanque 7 é transportado para um tanque 5 através do tubo flexível la. O tubo flexível la é enrolado ao redor de um tambor ou similar para armazenagem. Quando o tubo flexível la é utilizado, o tubo flexível la é alimentado a partir do tambor ou similar para o mar. No mar, uma porção extrema (uma seção de acoplamento 3b) do tubo flexível la é guiada até o tanque 7 por meio de um pequeno navio, ou similar.

[0038] O navio tanque 7 é acoplado ao tubo flexível la em sua seção de acoplamento 3b. Isto é, o navio tanque 7 é conectado a um tanque 5 por meio do tubo flexível la. As seções de acoplamento 3a e 3b que são fornecidas em extremidades opostas do tubo flexível la são acopladas com seções de acoplamento (não ilustrado) do navio tanque 7 e no tanque 5. O tubo flexível la é flutuante em uma superfície do mar 9, e se agita devido a ondas, vento, ou similar. Contudo, uma vez que o tubo flexível la tem flexibilidade, o tubo flexível la pode seguir o movimento da superfície do mar 9, ou similar. Consequentemente, as seções de acoplamento 3a e 3b sempre recebem forças devido à agitação do tubo flexível la ou similar e, portanto, seções de acoplamento 3a e 3 b são porções que facilmente deterioram e têm risco elevado de vazamento.

[0039] Em seguida, o tubo flexível la será descrito. A figura 2 é uma vista em perspectiva que mostra a estrutura do tubo flexível la; e a figura 3 é uma vista em seção parcial do tubo flexível la. O tubo flexível la é principalmente composto de um tubo corrugado 11, camadas de isolamento térmico 13a e 13b, uma camada à prova de água 15, e uma fibra óptica 17.

[0040] Em geral, em consideração a rendimento de transporte de fluido, um navio tanque 7 de 100.000 toneladas a 150.000 toneladas é utilizado para transporte de fluido no mar. Além disto, uma vez que o tempo muda enormemente no mar, em geral uma operação de transporte de fluido a partir de um navio tanque ou similar é desejada ser completada dentro de 24

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 25/49

12/31 horas. Consequentemente, no caso onde a velocidade de escoamento de fluido é 5 m/s, diversos tubos flexíveis la cada um tendo um diâmetro de cerca de 400 mm a 500 mm, são utilizados de maneira simultânea em consideração a rendimento de transporte. De maneira desejável, o tubo flexível la tem um grande diâmetro, de modo a aumentar rendimento de transporte de combustível. Contudo, em tal caso, o raio de dobramento permissível do tubo flexível la aumenta, e um aparelho para depositar o tubo flexível la aumenta em dimensão. Portanto, o diâmetro do tubo flexível la é determinado de maneira adequada de acordo com condições de utilização, etc.

[0041] A camada a mais interior do tubo flexível la é o tubo corrugado 11, que é fornecido como um elemento de tubo. Quando o tubo flexível la é utilizado, fluido (na descrição a seguir o fluido é admitido ser GNL) é feito escoar através do tubo corrugado 11.0 tubo corrugado 11, que é um elemento de tubo que tem flexibilidade, tem alguma resistência e é excelente em resistência em baixa temperatura. Isto é, preferivelmente, o tubo corrugado 11 é formado de um material que mantém flexibilidade e é improvável de gerar uma fissura ou rachadura, mesmo quando fluido criogênico, tal como GNL, escoa através do tubo corrugado 11.

[0042] Por exemplo, o tubo corrugado 11 é um tubo corrugado formado de metal, de maneira desejável, um tubo formado de aço inoxidável. De maneira notável, no lugar do tubo corrugado 11 um elemento de tubo de outro tipo pode ser utilizado, desde que o elemento de tubo a ser utilizado tenha flexibilidade de um grau similar e seja excelente em resistência em baixa temperatura.

[0043] As camadas isolantes térmicas 13a e 13b são fornecidas na periferia exterior do tubo corrugado 11. As camadas isolantes térmicas 13a e 13b fornecem isolamento térmico entre GNL que escoa através do tubo corrugado 11 e o exterior do tubo flexível la, e podem deformar de modo a seguir flexão do tubo corrugado 11. Isto é, calor do GNL é dificilmente

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 26/49

13/31 transmitido para a superfície exterior do tubo flexível la. Portanto, a camada à prova de água 15 que é a camada a mais exterior, a ser descrita mais tarde, não recebe a influência da temperatura do GNL. De maneira similar, a temperatura exterior do tubo flexível la não é transmitida para o GNL, pelo que, evaporação do GNL dentro do tubo flexível la é impedida.

[0044] De maneira desejável, um material que é excelente em desempenho de isolante térmico e permeabilidade a ar é utilizado para formar as camadas isolantes térmicas 13a e 13b. Por exemplo, pano não tecido, preferivelmente pano não tecido de fibra de poliéster é utilizado de maneira desejável para formar as camadas isolantes térmicas 13a e 13b. De maneira desejável, as camadas isolantes térmicas 13a e 13b têm uma espessura de 5 mm, ou maior.

[0045] Além disto, pano não tecido baseado em fibra que contém aerogel pode ser utilizado para formar a camada isolante térmica 13b. Por exemplo, sílica aerogel pode ser utilizada como o aerogel, e o aerogel é incluído no pano não tecido (por meio de impregnação). O aerogel tem um desempenho isolante térmico extremamente elevado, e tem uma alta resistência a carga. Além disto, o pano não tecido que contém o aerogel é muito pobre em permeabilidade a líquido. Portanto, mesmo quando GNL alcança a camada isolante térmica 13b, o LNG dificilmente permeia a camada isolante térmica 13b. Além disto, uma vez que o pano não tecido que contém o aerogel é improvável de sofrer colapso, a camada à prova de água 15, a ser descrita mais tarde, não afrouxa.

[0046] Aqui aerogel se refere a uma substância que é produzida na forma de gel através de substituição de umidade por gás, que contém ar em uma quantidade de cerca de 90% ou mais em volume, que é muito leve, e tem alto desempenho de isolante térmico. Aerogel é principalmente formado de sílica, alumina, ou similar e é utilizado como catalisador ou absorvente em diversos casos.

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 27/49

14/31 [0047] Quando necessário, uma camada de assentamento não ilustrada pode ser fornecida entre o tubo corrugado 11 e a camada isolante térmica 13a. A camada de assentamento absorve desigualdades (projeções e depressões atribuíveis à forma corrugada) na circunferência exterior do tubo corrugado 11, para com isto fornecer uma superfície circunferencial genericamente plana. Por exemplo, pano não tecido, ou similar, pode ser utilizado para formar a camada de assentamento. A camada de assentamento é desnecessária no caso onde o tubo interior não tem uma grande desigualdade na sua superfície circunferencial exterior atribuível a, por exemplo, sua forma corrugada, ou o caso onde a desigualdade não afeta de maneira adversa as camadas isolantes térmicas 13a e 13b fornecidas na periferia do tubo interior.

[0048] Quando necessário, uma camada de reforço não ilustrada pode ser fornecida na superfície circunferencial interior da camada isolante térmica 13a. A camada de reforço suprime principalmente deformação (extensão) do tubo corrugado 11 na direção axial do tubo flexível la. Por exemplo, quando GNL é feito escoar para o interior do tubo corrugado 11, uma pressão interna de cerca de 1 MPa é produzida dentro do tubo corrugado 11. O tubo corrugado 11 pode suportar uma pressão que atua na superfície circunferencial interior do tubo corrugado 11. Contudo, quando da geração de uma pressão interna, o tubo corrugado 11 facilmente deforma (estende) na direção axial do tubo corrugado 11, devido à forma corrugada fornecida, de modo a conseguir flexibilidade. Portanto, a camada de reforço é fornecida de modo a suprimir deformação do tubo corrugado 11 na direção axial.

[0049] A camada de reforço é formada por meio de enrolar fita de reforço tal como fita de fibra, fita metálica, ou similar. Exemplos da fita de fibra incluem fita de pano de fibra poliéster, fita de pano de fibra aramid, fita de pano de fibra acrilato, fita de pano de fibra de polietileno de peso molecular ultra-elevado, fita de pano de fibra de carbono. Um exemplo de fita metálica é fita de aço inoxidável.

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 28/49

15/31 [0050] Quando necessário, uma camada de enrolamento de sustentação não ilustrada, para sustentar a fita de reforço pode ser fornecida na periferia exterior da fita de reforço enrolada. A camada de enrolamento de sustentação pode ser formada pela utilização de, por exemplo, fita de pano não tecido, e pode ser enrolada ao redor da superfície exterior da camada de reforço formada através de enrolamento alternado da fita de reforço, ou a superfície exterior de cada camada de enrolamento.

[0051] A camada à prova de água 15 é fornecida na periferia exterior da camada impermeável à água da camada isolante térmica 13b. A camada à prova de água 15 pode impedir a entrada de água a partir do exterior, e pode deformar de modo a seguir flexão do tubo corrugado 11. Isto é, a água do mar, ou similar, não infiltra no interior do tubo flexível la mesmo quando o tubo flexível la é depositado na água, e GNL é transportado através do tubo flexível la. De maneira notável, a camada à prova de água 15 é formada de, por exemplo, resina, preferivelmente polietileno. Como descrito acima, uma vez que as camadas isolantes térmicas 13a e 13b estão presentes, a influência da temperatura de GNL (fluido criogênico) dificilmente alcança a camada à prova de água 15. Portanto, não há possibilidade de que a camada à prova de água 15 se tome friável devido à baixa temperatura e falha em seguir a flexão do tubo corrugado 11.

[0052] O tubo flexível la ainda inclui a fibra óptica 17. A fibra óptica 17 é fornecida entre as camadas isolantes térmicas 13a e 13b e é enrolado em espiral e de maneira contínua ao redor da camada à prova de água 9. De maneira desejável, a fibra óptica 17 é enrolada na periferia exterior da camada à prova de água 13a em um passo constante. O passo de enrolamento da fibra óptica 17 é preferivelmente cerca de 200 mm, preferivelmente cerca de 100 mm. De maneira notável, a fibra óptica 17 é inserida em um tubo metálico 19 a ser descrito mais tarde, e enrolada ao redor do tubo flexível la.

[0053] A figura 4 é uma vista em seção, que mostra a estrutura de um

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 29/49

16/31 sensor de temperatura de fibra óptica 21. O sensor de temperatura de fibra óptica 21 é composto do tubo metálico 19, da fibra óptica 17, etc. A fibra óptica 17 é inserida no tubo metálico 19. Por exemplo, um tubo de aço inoxidável que tem um diâmetro de cerca de 1 a 2 mm pode ser utilizado como o tubo metálico 19. De maneira notável, de maneira desejável, a fibra óptica 17 tem uma relação de comprimento extra (a relação de um comprimento extra da fibra óptica 17 em relação ao comprimento do tubo metálico 19) de 1%, ou mais, de modo que quando o tubo flexível la deforma, a fibra óptica 17 pode seguir a deformação do tubo flexível la.

[0054] O sensor de temperatura de fibra óptica 21 mede uma distribuição de temperatura fazendo uso do fenômeno em que a intensidade de espalhamento Raman de luz depende da temperatura, e o conceito que a localização onde espalhamento Raman de luz é gerado pode ser determinada a partir de um tempo requerido para um pulso óptico se propagar para trás e para frente através da fibra óptica 17. Quando pulsos ópticos são alimentados para a fibra óptica 17 em um período constante, espalhamento Raman de luz é gerado como luz espalhada para trás. A relação em intensidade entre luz antiStokes e luz Stokes de espalhamento Raman de luz, depende da temperatura da fibra óptica 17.

[0055] Isto é, a intensidade de luz de espalhamento (a relação de intensidade entre luz anti-Stokes Ia e luz Stokes Is) aumenta e diminui com temperatura. Consequentemente, a temperatura em cada posição de medição pode ser conhecida por meio de observar a relação de intensidade entre luz anti-Stokes e luz Stokes para o pulso óptico alimentado no eixo do tempo. Isto é, o sensor de temperatura de fibra óptica 21 pode medir a distribuição de temperatura do tubo flexível la.

[0056] A figura 5 é um diagrama esquemático que mostra uma mudança em um valor de medição (a relação de intensidade entre luz antiStokes Ia e luz Stokes Is) de luz de espalhamento Raman no caso onde o

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 30/49

17/31 sensor de temperatura de fibra óptica 21 tem uma porção de queda de temperatura 23. Uma vez que o sensor de temperatura de fibra óptica 21 está localizado no lado exterior da camada isolante térmica 13 a, em um estado ordinário, a influência, no sensor de temperatura de fibra óptica 21 da temperatura do GNL que escoa através do tubo corrugado 11 é pequena. Portanto, o sensor de temperatura de fibra óptica 21 mostra que a temperatura é constante (substancialmente temperatura ordinária) sobre todo o comprimento do tubo flexível la (todo o comprimento do sensor de temperatura de fibra óptica 21). Em tal caso, a relação de intensidade entre luz anti-Stokes Ia e luz Stokes Is medida para o pulso óptico L se toma aproximadamente constante durante todo o comprimento do sensor de temperatura de fibra óptica 21.

[0057] Enquanto isto, quando o tubo corrugado 11 quebra e GNL, ou similar, escoa para fora de uma porção do tubo corrugado 11, o GNL permeia a camada isolante térmica 13a e a temperatura do sensor de temperatura de fibra óptica 21 cai rapidamente em uma posição que corresponde àquela porção. Isto é, a porção de queda de temperatura 23 é produzida no sensor de temperatura de fibra óptica 21.

[0058] Quando a porção de queda rápida de temperatura 23 é produzida no sensor de temperatura de fibra óptica 21, a intensidade de luz de espalhamento Raman (a relação de intensidade entre luz anti-Stokes Ia e a luz Stokes Is) diminui na porção de queda de temperatura 23. Consequentemente, o sensor de temperatura de fibra óptica 21 pode detectar uma posição apropriada da porção de queda de temperatura 23 e uma queda de temperatura naquela posição. Consequentemente, no caso onde GNL é vazado localmente do tubo corrugado 11 dentro do tubo flexível la, uma porção do sensor de temperatura de fibra óptica 21 localizada junto à posição do vazamento, pode imediatamente detectar uma queda de temperatura aguda, para com isto detectar o vazamento de GNL dentro do tubo flexível la.

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 31/49

18/31 [0059] Em seguida, a seção de acoplamento 3 do tubo flexível la será descrita. A figura 6 é uma vista, em seção, da seção de acoplamento 3. A seção de acoplamento 3 é uma porção para acoplar o tubo flexível la a uma seção de acoplamento (porção de conexão) fornecida em outra localização; por exemplo, O tanque 5, o navio tanque 7, ou similar.

[0060] A seção de acoplamento 3 é fornecida em uma porção extrema do tubo flexível la e se projeta radialmente para fora sobre toda a circunferência da porção extrema do tubo flexível la para com isto assumir uma forma como flange. Uma porção extrema da seção de acoplamento 3 é unida a uma porção extrema do tubo corrugado 11. A outra porção extrema da seção de acoplamento 3 é unida à superfície circunferencial exterior da camada à prova de água 15. Um tubo oco 27 e o tubo metálico 19, que inclui a fibra óptica 17 inserida nele, são fornecidos dentro da seção de acoplamento 3. Uma porção extrema do tubo oco 27 é inserida entre as camadas isolantes térmicas 13a e 13b.

[0061] Terminais 25 a e 25b são fornecidos na seção de acoplamento 3. Os terminais 25 a e 25b estabelecem comunicação entre o exterior e interior da seção de acoplamento 3.Uma porção extrema da fibra óptica 17 enrolada ao redor do tubo flexível la é conectada ao terminal 25a e pode ser conectada a um dispositivo externo à seção de acoplamento 3. O tubo oco 27 se estende desde as camadas isolantes térmicas 13a e 13b até o terminal 25b. De maneira notável, cada um dos terminais 25a, 25b, pode ser um simples furo ou pode ser dotado de um conector óptico, uma junta de tubo, ou similar, que é trocada de maneira correspondente com um elemento conectado ao respectivo terminal.

[0062] Por exemplo, junção entre a porção extrema do tubo corrugado 11 e a seção de acoplamento 3 é realizada por meio de soldagem. Além disto, junção entre a seção de acoplamento 3 e a superfície circunferencial exterior da camada à prova de água 15 é realizada de maneira fixa por meio da

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 32/49

19/31 utilização de um engaxetamento e um elemento de compressão conformado em anel, que não estão mostrados. O interior da seção de acoplamento 3 é cheio com resina epóxi 29. Isto é, a seção de acoplamento 3 é unida de maneira hermética entre a superfície da camada à prova de água 15 e a porção extrema do tubo corrugado 11, de modo que líquido ou gás não escoe para o interior das camadas isolantes térmicas 13a, e 13b a partir do exterior do tubo flexível la. Consequentemente, a camada à prova de água 15 cobre a superfície circunferencial exterior da camada de isolamento térmica 13b, o tubo corrugado 11 cobre a superfície circunferencial interior da camada isolante térmica 13a e a seção de acoplamento 3 (a resina epóxi 29) cobre as porções extremas das camadas isolantes térmicas 13a e 13b.

[0063] Como descrito acima, a fibra óptica 17 (o sensor de temperatura de fibra óptica 21) é enrolado de maneira contínua sobre todo o comprimento do tubo flexível la. Portanto, se GNL vaza a partir de uma porção do tubo corrugado 11, o GNL permeia a camada isolante térmica 13a e o vazamento do GNL pode ser detectado imediatamente. Isto é, informação que representa vazamento ou informação que representa uma mudança de temperatura, detectada pelo sensor de temperatura de fibra óptica 21 é transmitida através do terminal 25a para o dispositivo de medição de temperatura fornecido no exterior.

[0064] Enquanto isso, quando vazamento similar ocorre na vizinhança da seção de acoplamento 3, o sensor de temperatura de fibra óptica 21 encontra dificuldade em detectar o vazamento pela seguinte razão: uma vez que os materiais isolantes térmicos 13a e 13b não são fornecidos na seção de acoplamento 3, e a seção de acoplamento 3 está sempre em temperatura baixa, uma mudança de temperatura no momento de vazamento é pequena. Além disto, no caso onde o dispositivo de medição de temperatura ou similar é fornecido na vizinhança da seção de acoplamento 3, medições sensíveis se tomam difíceis de realizar por que a distância entre a posição de luz incidente

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 33/49

20/31 e a posição de medição na vizinhança da seção de acoplamento 3 é muito curta.

[0065] Se GNL vaza na vizinhança da seção de acoplamento 3 o GNL permeia as camadas isolantes térmicas 13a e 13b, por que o GNL não tem para onde ir além das camadas isolantes térmicas 13a e 13b como descrito acima. Neste momento, a pressão de gás dentro das camadas isolantes térmicas 13a e 13b aumenta devido à pressão interna do GNL dentro do tubo corrugado 11, e uma pressão gerada como resultado de vaporização de GNL. Quando a pressão dentro das camadas isolantes térmicas 13a e 13b aumenta, informação que representa uma mudança de pressão é transmitida para o terminal 25b através do tubo oco 27. Por meio de conectar extemamente um tubo oco, um tubo, ou similar ao terminal 25b e então conectá-lo a um medidor de pressão, ou similar, informação que representa a mudança de pressão dentro da seção de acoplamento 3 pode ser conseguida. Isto é, a informação de vazamento que representa uma mudança de pressão de gás provocada pelo vazamento de GNL é transmitida para o exterior da seção de acoplamento 3 através do tubo oco 27, pelo que, o vazamento pode ser detectado. De maneira notável, um mecanismo de detecção foi descrito para o caso onde GNL vazou na vizinhança da seção de acoplamento, cujo interior é cheio de resina epóxi. Contudo, o interior da seção de acoplamento não é necessariamente requerido ser cheio com resina epóxi. Em tal caso, o tubo oco pode ser omitido, e informação de vazamento é transmitida diretamente para o terminal. Altemativamente, pode ser empregada uma configuração na qual um espaço é fornecido na vizinhança de uma localização onde a porção extrema do tubo corrugado e a seção de acoplamento são soldadas juntas (dentro da seção de acoplamento) e informação que representa vazamento naquele espaço é transmitida para o terminal através de um tubo oco. Neste caso, vazamento na porção soldada pode ser detectado de maneira eficiente.

[0066] Em seguida será descrito um sistema de detecção de

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 34/49

21/31 vazamento 30 no qual o tubo flexível 1 é utilizado. A figura 7 é uma vista que mostra a configuração do sistema de detecção de vazamento 30. O sistema de detecção de vazamento 30 é principalmente composto do tubo flexível la, medidores de pressão 33a e 33b, e um dispositivo de medição de temperatura 31. Uma seção de acoplamento 3b é fornecida em uma porção extrema do tubo flexível la e um terminal 25c é fornecido na seção de acoplamento 3b. Além disto, uma seção de acoplamento 3a é fornecida na outra porção extrema do tubo flexível la e os terminais 25a e 25b são fornecidos aí. O sensor de temperatura de fibra óptica 21 enrolado de maneira contínua dentro do tubo flexível la é conectado à extremidade interior do terminal 25a.

[0067] Conectados aos terminais 25b e 25c existem os tubos ocos 27 que são fornecidos dentro das seções de acoplamento 3a e 3b, respectivamente, e cujas porções extremas são inseridas para o interior das camadas isolantes térmicas 13a e 13b. Por exemplo, o terminal 25a é um conector óptico e estabelece a conexão óptica entre a fibra óptica 17 conectada à sua extremidade interior e uma fibra óptica 18 fornecida extemamente à seção de acoplamento 3a. Os terminais 25b e 25c são acopladores de gás através dos quais os tubos ocos 27 conectados às suas extremidades interiores se comunicam com tubos 28a e 28b fornecidos extemamente às seções de acoplamento 3.

[0068] A fibra óptica 18 é conectada ao dispositivo de medição de temperatura 31. O dispositivo de medição de temperatura pode suprir pulsos ópticos para a fibra óptica 17 através da fibra óptica 18. Além disto, o dispositivo de medição de temperatura 31 pode converter para informação de temperatura informação transmitida a partir da fibra óptica 17 através da fibra óptica 18 e que representa a intensidade de luz de reflexão, e pode monitorar o tubo flexível la por todo o seu comprimento de modo a determinar se ou não uma porção de mudança de temperatura foi produzida. Isto é, a fibra óptica 17 funciona como um sensor de temperatura de fibra óptica 21, e pode

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 35/49

22/31 detectar vazamento de GNL sobre todo o comprimento do tubo flexível la. [0069] Enquanto isso, os tubos ocos 28a, 28b, são conectados aos medidores de pressão 33a e 33b. Os medidores de pressão 33a e 33b podem monitorar as pressões de gás transmitidas a partir dos tubos ocos 28a e 28b de modo a determinar se ou não uma mudança de pressão ocorreu no tubo flexível la, em particular na vizinhança das seções de acoplamento 3 deles. Isto é, os medidores de pressão 33a e 33b podem detectar vazamento na vizinhança das seções de acoplamento 3 a partir de uma mudança na pressão de gás das camadas isolantes térmicas 13a e 13b na vizinhança das seções de acoplamento 3.

[0070] Como descrito acima, no sistema de detecção de vazamento 30 de acordo com a presente modalidade, o sensor de temperatura de fibra óptica 21 é utilizado para detecção de vazamento de GNL no tubo flexível la e vazamentos de GNL na vizinhança das seções de acoplamento 3 podem ser detectados pelos tubos ocos 27 e os medidores de pressão 33a e 33b. Portanto, pode ser conseguido um sistema de detecção de vazamento de fluido capaz de detectar vazamento de GNL também na vizinhança das seções de acoplamento 3.

[0071] Em particular, a camada à prova de água 15 cobre a circunferência das camadas isolantes térmicas 13a, 13b e os tubos ocos 27 fornecidos nas seções de acoplamento 3 podem transmitir para os terminais 25b e 25c mudanças nas pressões de gás das camadas isolantes térmicas 13a e 13b. Portanto, mesmo no caso de vazamento de uma pequena quantidade de fluido através de um pequeno furo, ou similar, o vazamento pode ser detectado sem falha. Além disto, uma vez que os terminais 25a, 25b e 25c podem ser conectados a dispositivos fornecidos extemamente às seções de acoplamento 3, informação de vazamento pode ser transmitida a partir do interior do tubo flexível la para o exterior dele, e vazamento de GNL na vizinhança das seções de acoplamento 3 pode ser facilmente detectado.

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 36/49

23/31 [0072] De maneira notável, em lugar dos presentes medidores de pressão 33a e 33b, medidores de concentração de gás podem ser ligados. Neste caso, GNL que enche os interiores das camadas isolantes térmicas 13a e 13b é alimentado para os medidores de concentração de gás através dos tubos ocos 27, 28a etc., e vazamento de GNL na vizinhança das seções de acoplamento 3 pode ser detectado a partir de uma mudança em concentração de gás.

[0073] Em seguida será descrito um tubo flexível 1b de acordo com uma segunda modalidade, e um sistema de detecção de vazamento 40 que utiliza o mesmo. Na modalidade a seguir, componentes que têm as mesmas funções que aquelas do tubo flexível la e do sistema de detecção de vazamento 30 mostrado nas figuras 1 a 7 são indicados por numerais de referências idênticos aos utilizados nas figuras 1 a 7, e suas descrições repetidas são omitidas. O tubo flexível 1b de acordo com a segunda modalidade tem uma estrutura substancialmente idêntica àquela do tubo flexível la, exceto pelo ponto a seguir: isto é, o tubo flexível 1b difere do tubo flexível la em que sensores de pressão ópticos são fornecidos, e uma extremidade da fibra óptica 17 é conectada a uma do sensor de pressão óptico. [0074] As figuras 8a e 8b são vistas em seção do tubo flexível 1b, nas quais a figura 8a mostra a seção de acoplamento 3a e sua vizinhança, e a figura 8b mostra a seção de acoplamento 3b e sua vizinhança. No tubo flexível 1b o tubo oco 27a é estendido a o exterior da seção de acoplamento 3a através do terminal 25b e um sensor de pressão óptico 41 é conectado à sua extremidade distai. Uma fibra óptica 43a é conectada ao sensor de pressão óptico 41. De maneira similar, a fibra óptica 17 é estendida a o exterior através do terminal 25a.

[0075] De maneira similar, o tubo oco 27b é fornecido na seção de acoplamento 3b e é estendido a o exterior da seção de acoplamento 3b através do terminal 25c, e um sensor de pressão óptico 41b é conectado à sua

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 37/49

24/31 extremidade distal. A fibra óptica 17 é depositada no exterior da seção de acoplamento 3b através do terminal 25d e a extremidade distal da fibra óptica 17 é conectada ao sensor de pressão óptico 41b.

[0076] A figura 9 é uma vista que mostra o sensor de pressão óptico 41. O sensor de pressão óptico 41 é principalmente composto de elementos parede 45a e 45b, suportes 55a ei 55b, um diafragma 49 e um sensor de deslocamento de fibra óptica 53.

[0077] Os elementos parede emparelhados 45a e 45b são fixados juntos com um espaço 47 formado entre eles. Uma porção de introdução de gás 51 é fornecida em uma porção do elemento parede 45 a. Gás é introduzido no sensor de pressão óptico 41 através da porção de introdução de gás 51. O diafragma 49 é fornecido na superfície interior do elemento parede 45 a. O diafragma 49 pode mover verticalmente dentro do espaço 47 de acordo com a pressão do gás a partir da porção de introdução de gás 51. Um espaçador 57 é fornecido na superfície interior do elemento parede 45b.

[0078] O sensor de deslocamento de fibra óptica 53 é fornecido no espaço 47. Uma porção superior do sensor de deslocamento de fibra óptica 53 é unida ao diafragma através do suporte 55 a. Enquanto isto, uma porção inferior do sensor de deslocamento de fibra óptica 53 é unida ao espaçado 57 através do suporte 55b.

[0079] O sensor de deslocamento de fibra óptica 53 é uma fibra óptica de modo único conformada em uma forma de alça e deforma para uma forma elíptica de acordo com deslocamento relativo entre os suportes 55a e 55b. Deformação do sensor de deslocamento de fibra óptica 59 para uma forma elíptica provoca mudanças nos raios de curvatura quando medidos em posições deslocadas 90 ° das posições dos suportes 55a e 55b. A perda de transmissão da luz suprida para o sensor de deslocamento de fibra óptica 53 muda de acordo com as mudanças nos raios de curvatura do sensor de deslocamento de fibra óptica 53. Através da medição da perda de transmissão,

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 38/49

25/31 a quantidade de deslocamento do sensor de deslocamento de fibra óptica 53 pode ser determinada.

[0080] Quando gás é introduzido através da porção de introdução de gás 51, como indicado pela seta A na figura 9, a pressão do gás atua sobre o sensor de deslocamento de fibra óptica 53 através do diafragma 49 e do suporte 55 a, pelo que, o sensor de deslocamento de fibra óptica 53 deforma na direção da seta B e assume uma forma elíptica (uma linha interrompida na figura 9). A perda de transmissão neste estado é medida e a quantidade de deslocamento do sensor de deslocamento de fibra óptica 53 é convertida para pressão de gás, pelo que, a pressão de gás pode ser conhecida.

[0081] De maneira notável, por exemplo, um sensor de pressão descrito no Pedido de Patente Japonesa em aberto (kokai) número H1082621 pode ser utilizado como o sensor de pressão óptico.

[0082] Altemativamente, pode ser utilizado um sensor no qual luz incidente a partir de uma fibra óptica é convergida por uma pequena lente de haste de quartzo e é refletida por um espelho de reflexão, a intensidade de luz de reflexão é medida de modo a medir um deslocamento da pequena lente de haste de quartzo em relação ao espelho de reflexão, e o deslocamento é convertido em pressão.

[0083] Altemativamente, pode ser utilizado um sensor de grade de fibra óptica (sensor FBG) no qual uma fibra óptica de modo único para comunicações, cujo índice de refração é trocado de maneira periódica pela utilização de grades Briggs é irradiada com luz, e um fenômeno em que distorção nos grades Briggs é proporcional ao comprimento de onda da luz de reflexão é utilizado de modo a medir um deslocamento provocado por uma força através de medição do comprimento de onda da luz de reflexão. Isto é, pode ser utilizado qualquer sensor de pressão que utiliza método óptico.

[0084] A figura 10 é uma vista que mostra um sistema de detecção de vazamento 40 no qual o tubo flexível 1b é utilizado. O sistema de detecção de

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 39/49

26/31 vazamento 40 é principalmente composto do tubo flexível 1b, conversores de sensor de pressão 42a e 42b, os sensores de pressão ópticos 41a, 41b, um comutador óptico 59, e o dispositivo de medição de temperatura 31.

[0085] O sensor de pressão óptico 41a é conectado através do terminal 25b à seção de acoplamento 3 a fornecida em uma porção extrema do tubo flexível 1b. O sensor de pressão óptico 41a é conectado ao conversor de sensor de pressão 42a através da fibra óptica 43 a. O conversor de sensor de pressão 42a pode suprir luz incidente para o sensor de pressão óptico 41a através da fibra óptica 43a. Além disto, o conversor de sensor de pressão 42a pode receber através da fibra óptica 43a informação que representa um deslocamento medido pelo sensor de pressão óptico 41a e pode convertê-la para pressão de gás na vizinhança da seção de acoplamento 3 a.

[0086] Isto é, a pressão das camadas isolantes térmicas 13a e 13b no tubo flexível 1b é transmitida para o sensor de pressão óptico 41a através do tubo oco 27a. A quantidade de deslocamento do sensor de deslocamento de fibra óptica 53 medida pelo sensor de pressão óptico 41a é convertida para informação de pressão por meio do conversor de sensor de pressão 42a, pelo que a pressão de gás das camadas isolantes térmicas 13a e 13b na vizinhança da seção de acoplamento 3a pode ser medida.

[0087] Uma porção extrema da fibra óptica 17 é conectada ao comutador óptico 59. A fibra óptica 17 é introduzida no tubo flexível 1b através do terminal 25a e é enrolada de maneira contínua dentro do tubo flexível 1b. A outra porção extrema da fibra óptica 17 é conduzida até o exterior através do terminal 25b fornecido na seção de acoplamento 3b que é conectada ao sensor de pressão óptico 41b. O sensor de pressão óptico 41b é conectado à seção de acoplamento 3b através do tubo oco 27b.

[0088] Por meio de comutação, o comutador óptico 59 pode transmitir a informação a partir da fibra óptica 17 para qualquer do conversor de sensor de pressão 42b ou o dispositivo de medição de temperatura 31 através das

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 40/49 /31 fibras ópticas 58b e 58c, respectivamente. Consequentemente, quando o comutador óptico 59 é comutado para transmitir a informação a partir da fibra óptica 17 para o conversor de sensor de pressão 42b, a informação a partir do sensor de pressão óptico 41b pode ser conseguida.

[0089] A pressão das camadas isolantes próximas 13a e 13b no tubo flexível 1b na vizinhança da seção de acoplamento 3b é transmitida para o sensor de pressão óptico 41b através do tubo oco 27b e a quantidade de deslocamento do sensor de deslocamento de fibra óptica 53 medida pelo sensor de pressão óptico 41b é convertida para informação de pressão por meio do conversor de sensor de pressão 42b através da fibra óptica 17. Portanto, a pressão de gás das camadas isolantes térmicas 13a, 13b na vizinhança da porção da seção de acoplamento 3b pode ser medida.

[0090] Enquanto isto, quando o comutador óptico 59 é comutado para transmitir a informação a partir da fibra óptica 17 para o dispositivo de medição de temperatura 31, a informação a partir da fibra óptica 17 pode ser utilizada como informação a partir do sensor de temperatura de fibra óptica 21, pelo que, informação que representa vazamento de GNL sobre todo o comprimento do tubo flexível 1b pode ser conseguida.

[0091] De acordo com o sistema de detecção de vazamento 40 da segunda modalidade, efeitos similares àqueles da primeira modalidade podem ser conseguidos. Além disto, uma vez que os sensores de pressão ópticos 41a e 41b são utilizados como medidores de pressão, informação de pressão pode ser transmitida através de uma fibra óptica. Além disto, uma porção extrema da fibra óptica 17 é conectada ao sensor de pressão óptico 41b, a outra sua porção extrema é conectada ao comutador de pressão 59 e o comutador de pressão 59 estabelece, de maneira seletiva, conexão com dispositivo de medição de temperatura 31 ou o conversor sensor de pressão 42b. Portanto, a fibra óptica 17 tem duas funções, isto é, uma função de servir como um meio para transmitir informação a partir do sensor de pressão óptico 41b, e uma

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 41/49

28/31 função de servir como o sensor de temperatura de fibra óptica 21. Portanto, a partir do lado da seção de acoplamento 3a, pode ser obtida informação de vazamento na vizinhança da seção de acoplamento 3b, a qual é uma porção extrema do tubo flexível 1b oposta à seção de acoplamento 3a.

[0092] Em seguida será descrito aqui um tubo flexível 1c de acordo com uma terceira modalidade, e um sistema de detecção de vazamentos 60 que utiliza o mesmo. O tubo flexível 1c, de acordo com a terceira modalidade, tem uma estrutura substancialmente idêntica àquela do tubo flexível 1b, exceto para o seguinte ponto: isto é, o tubo flexível 1c difere do tubo flexível 1b em que uma pluralidade de fibras ópticas 17 são fornecidas.

[0093] As figuras 11a e 11b são vistas em seção do tubo flexível 1c nas quais a figura 11a mostra a seção de acoplamento 3a e sua vizinhança, a figura 11b mostra a seção de acoplamento 3b e sua vizinhança. No tubo flexível 1c o tubo oco 27 é estendido até o exterior da seção de acoplamento 3a através do terminal 25b e o sensor de pressão óptico 41a é conectado à sua extremidade distai. A fibra óptica 43a é ainda conectada ao sensor de pressão óptico 41a.

[0094] Uma pluralidade de fibras ópticas 17a, 17b, cada uma inserida no tubo metálico 19, são enroladas ao redor do tubo flexível 1c. As fibras ópticas 17a, 17b são estendidas até o exterior através do terminal 25a e outro terminal 25e fornecido na seção de acoplamento 3a.

[0095] De maneira similar, o tubo oco 27b é fornecido na seção de acoplamento 3b e é estendido até o exterior da seção de acoplamento 3b através do terminal 25c, e o sensor de pressão óptico 41b é conectado à sua extremidade distai. A extremidade distai da fibra óptica 17 é conectada ao sensor de pressão óptico 45b.

[0096] A figura 12 é uma vista que mostra um sistema de detecção de vazamentos 60 no qual o tubo flexível 1c é utilizado. O sistema de detecção de vazamentos 60 é principalmente composto do tubo flexível 1c, os conversores de sensor de pressão 42a e 42b, os sensores de pressão ópticos 41a e 41b, o

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 42/49

29/31 comutador óptico 59, e o dispositivo de medição de temperatura 31.

[0097] O sensor de pressão óptico 41a é conectado através do terminal 25b à seção de acoplamento 3 a fornecida em uma porção extrema do tubo flexível 1c. O sensor de pressão óptico 41a é conectado ao conversor de sensor de pressão 42a através da fibra óptica 58a. Portanto, a pressão das camadas isolantes térmicas 13a e 13b na vizinhança da seção de acoplamento 3a do tubo flexível 1c é transmitida para o sensor de pressão óptico 41a através do tubo oco 27a. A quantidade de deslocamento do sensor de deslocamento de fibra óptica 53 medida pelo sensor de pressão óptico 41a é convertida para informação de pressão por meio do conversor de sensor de pressão 42a pelo que a pressão de gás das camadas isolantes térmicas 13 a, 13b na vizinhança da seção de acoplamento 3a pode ser medida.

[0098] Uma porção extrema da fibra óptica 17a é conectada com o comutador óptico 59. A fibra óptica 17a é introduzida no tubo flexível 1c através do terminal 25 a, e é enrolada de maneira contínua dentro do tubo flexível 1c. A outra porção extrema da fibra óptica 17a é conduzida para o exterior através do terminal 25d fornecido na seção de acoplamento 3b e é conectada ao sensor de pressão óptico 41b. O sensor de pressão óptico 41b é conectado à seção de acoplamento 3b através do tubo oco 27b.

[0099] Uma porção extrema da fibra óptica 17b é conectada ao dispositivo de medição de temperatura 31. A fibra óptica 17b é introduzida no tubo flexível 1c através do terminal 25e da seção de acoplamento 3a e é enrolada de maneira contínua dentro do tubo flexível 1c sobre todo o comprimento dele. A fibra óptica 17b pode funcionar como o sensor de temperatura de fibra óptica 21 e pode medir uma distribuição de temperatura sobre todo o comprimento do tubo flexível 1c.

[00100] Por meio de comutação, o comutador óptico 59 pode transmitir a informação a partir da fibra óptica 17a para qualquer do conversor de sensor de pressão 42b do dispositivo de medição de temperatura 31.

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 43/49

30/31

Consequentemente, quando o comutador óptico 59 é comutado para transmitir a informação a partir da fibra óptica 17a para o conversor de sensor de pressão 42b, a informação a partir do sensor de pressão óptico 41b pode ser conseguida. Isto é, a pressão das camadas isolantes próximas 13a e 13b no tubo flexível 1c na vizinhança da seção de acoplamento 3b é transmitida para o sensor de pressão óptico 41b através do tubo oco 27b e a quantidade de deslocamento do sensor de deslocamento de fibra óptica 53 medida pelo sensor de pressão óptico 41b é convertida para informação de pressão pelo conversor de sensor de pressão 42b através da fibra óptica 17a. Portanto, a pressão de gás das camadas isolantes térmicas 13a e 13b na vizinhança da seção de acoplamento 3b pode ser medida.

[00101] Enquanto isto, quando o comutador óptico 59 é comutado para transmitir a informação a partir da fibra óptica 17a para o dispositivo de medição de temperatura 31, a fibra óptica 17a pode ser utilizada como o sensor de temperatura de fibra óptica 21, pelo que informação que representa vazamento de GNL sobre todo o comprimento do tubo flexível 1c pode ser obtida.

[00102] De acordo com o sistema de detecção de vazamentos 60 da terceira modalidade, efeitos similares àqueles da primeira modalidade podem ser conseguidos. Além disto, a pluralidade de fibras ópticas 17a e 17b são fornecidas no tubo flexível 1c; uma fibra óptica 17b sempre detecta vazamento de GNL no tubo flexível 1c, e as outras fibras ópticas 17a podem ser conectadas de maneira seletiva ao dispositivo de medição de temperatura 31, e o conversor de sensor de pressão 42b através de comutação efetuada pelo comutador óptico 59. Portanto, mesmo no caso onde uma das fibras ópticas 17a, 17b está quebrada, detecção de vazamento pode ser realizada sobre todo o comprimento do tubo flexível 1c.

[00103] Embora as modalidades da presente invenção tenham sido descritas com referência aos desenhos anexos, o escopo técnico da presente invenção não está limitado às modalidades. É evidente que aqueles versados

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 44/49

31/31 na técnica podem conceber facilmente diversas variações ou modificações sem se afastarem de idéias e técnicas descritas em reivindicações, e estas variações ou modificações devem ser construídas como caindo dentro do escopo técnico da presente invenção.

[00104] Por exemplo, no sistema de detecção de vazamentos 60, duas fibras ópticas 17a e 17b de são fornecidas, contudo, o número de fibras ópticas não está limitado a isto. Através de provisão de um número maior de fibras ópticas 17 e através da utilização do comutador óptico 59, um estado no qual detecção de vazamento se toma impossível por causa de quebra de uma fibra óptica pode ser evitado, e um sistema de detecção de vazamento mais confiável pode ser obtido.

[00105] A aplicação do tubo flexível la, etc., das modalidades não está limitada a transporte de GNL. O tubo flexível la etc., pode ser utilizado para transporte de fluido de outros tipos. De forma especial, para fluidos diferentes daqueles de temperatura ordinária, o sensor de temperatura de fibra óptica 21 ser utilizado. Além disto, os tubos ocos 27, os medidores de pressão, etc. podem realizar uma função de detectar vazamento na vizinhança da seção de acoplamento.

[00106] Nas modalidades descritas acima como exemplo de caso onde tubos flexíveis são utilizados no mar está mostrado. Contudo, a presente invenção não está limitada a isto. Por exemplo, o presente sistema de detecção de vazamento pode ser aplicado não apenas aos tubos flexíveis mas também a tubulação fixa para transportar fluido tal como GNL no terreno. Em tal caso a detecção de vazamento pode ser realizada sobre todo o comprimento da tubulação de transporte de fluido e vazamento na vizinhança da seção de acoplamento pode também ser detectado pelo que, efeitos similares podem ser conseguidos.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de detecção de vazamento de fluido compreendendo:

um tubo de transporte de fluido compreendendo:

um elemento de tubo que é um tubo metálico corrugado, que tem flexibilidade;

uma camada isolante térmica provida na periferia exterior do elemento de tubo para fornecer isolamento térmico entre o fluido escoando através do elemento de tubo e o exterior do elemento de tubo;

uma fibra óptica enrolada de maneira contínua ao redor da camada isolante térmica;

uma seção de acoplamento fornecida em uma porção extrema do elemento de tubo; e dispositivo de transmissão de informação de vazamento provido na vizinhança da seção de acoplamento e que é capaz de transmitir para o exterior da seção de acoplamento informação de vazamento de fluido que escoa através do elemento de tubo, caracterizado pelo fato de que:

a informação de vazamento é pressão de gás ou concentração de gás;

o dispositivo de transmissão da informação de vazamento transmite a pressão de gás ou concentração de gás na vizinhança da seção de acoplamento para o exterior da seção de acoplamento através de um terminal fornecido na vizinhança da seção de acoplamento; e o dispositivo de transmissão da informação de vazamento detecta a pressão de gás ou concentração de gás na vizinhança da seção de acoplamento através de tubo oco que comunica com a camada isolante térmica;

uma pluralidade de fibras ópticas é fornecida no tubo de transporte de fluido;

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 46/49
2/3 um sensor de pressão óptico conectado ao dispositivo de transmissão de informação de vazamento; e um conversor de sensor de pressão óptico para converter saída de informação a partir do sensor de pressão óptico para informação de pressão, em que a fibra óptica é conectada a um dispositivo de medição de temperatura e funciona como um sensor de temperatura de fibra óptica, em que vazamento do fluido a partir do elemento de tubo é detectado a partir de uma distribuição de temperatura medida pela fibra óptica conectada ao dispositivo de medição de temperatura;

vazamento de fluido a partir do elemento de tubo na vizinhança da seção de acoplamento é detectado a partir de informação de vazamento transmitida a partir do dispositivo de transmissão de informação de vazamento;

uma porção da pluralidade de fibras ópticas é conectada ao dispositivo de medição de temperatura e funciona como um sensor de temperatura de fibra óptica; e as fibras ópticas restantes são conectadas ao conversor de sensor de pressão óptica e funcionam como um meio para transmitir informação a partir do sensor de pressão óptico.

2. Sistema de detecção de vazamento de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender:

um comutador óptico conectado à fibra óptica, em que a fibra óptica pode ser conectada a qualquer do dispositivo de medição de temperatura ou conversor de sensor de pressão óptico por meio de comutação efetuada pelo comutador óptico, e em que quando a fibra óptica está conectada ao dispositivo de medição de temperatura, a fibra óptica funciona como o sensor de temperatura de fibra óptica e quando a fibra óptica está conectada ao conversor de sensor de pressão óptico, a fibra óptica

Petição 870190081692, de 22/08/2019, pág. 47/49
3/3 funciona como um meio para transmitir informação a partir do sensor de pressão óptico.