ES2973729T3

ES2973729T3 - Instalación de cables en una matriz de conductos

Info

Publication number: ES2973729T3
Application number: ES19805194T
Authority: ES
Inventors: Willem Griffioen
Original assignee: Plumettaz Holding SA
Current assignee: Plumettaz Holding SA
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2024-06-24
Anticipated expiration: 2039-11-12
Also published as: PL3881403T3; JP7365070B2; JP2022507050A; EP3881403C0; CN112956095B; EP3881403A1; EP3881403B1; WO2020099417A1; US20220045490A1; RS65282B1; CA3112683A1; CN112956095A; US11710949B2

Abstract

Método para instalar un cable que comprende: - una primera fase con al menos los pasos de: - introducir el cable en un primer conducto, - unir al menos un primer raspador al cable, - introducir un líquido con una primera presión y un primer flujo en el primer conducto, - detener el cable cuando, o después, su extremo más delantero haya alcanzado una salida del primer conducto, - una segunda fase con al menos los pasos de: - fijar al menos un segundo cerdo al cable, - introducir de nuevo un líquido a primera presión y primer flujo en el primer conducto, - introducir el líquido a segunda presión y segundo flujo, - compensar, en una ubicación entre el primer conducto y el segundo conducto, una diferencia en el flujo o volumen de líquido. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Instalación de cables en una matriz de conductos

La presente invención se refiere a la colocación de cables en conductos y, en particular, la invención se refiere a casos donde los cables de alimentación deben instalarse en una matriz de conductos, por ejemplo, ya enterrados o colocados sobre el lecho marino entre aerogeneradores instalados mar adentro.

El documento US6047954A describe la colocación de un cable en conductos dispuestos en serie con ayuda de un fluido, que es aire. Este documento describe la colocación en conductos que tienen diámetros diferentes y mayores. Sin embargo, el proceso descrito en este documento, con aire, no es útil para colocar cables de alimentación, por ejemplo, en largas distancias.

El documento WO0146735 describe un método para, mediante el uso de un fluido bajo presión, instalar fibras o cables ópticos en una sección tubular que comprende un tubo de suministro y un tubo de instalación, teniendo cada uno una entrada y una salida, estando la salida del tubo de suministro en conexión con la entrada del tubo de instalación, alimentándose un primer fluido bajo presión cerca de la entrada del tubo de suministro, en la entrada del tubo de instalación, alimentándose un segundo fluido bajo presión, y conduciéndose el cable hacia la entrada del tubo de suministro y propulsándose a través de la sección tubular mediante las fuerzas de arrastre de los fluidos primero y segundo, descargándose al menos parte del primer fluido del tubo de suministro en la salida del tubo de suministro. Sin embargo, el tubo de suministro es considerablemente más corto que el tubo de instalación.

La presente invención tiene como objetivo abordar los inconvenientes mencionados anteriormente de la técnica anterior y proponer un primer método para colocar un cable en una matriz de conductos con un proceso sencillo, muy adecuado para colocar cables de alimentación en conductos largos e, incluso, en una matriz de conductos.

En este objetivo, un primer aspecto de la invención se refiere a un método para instalar un cable en una red de conductos que comprende un conducto remoto, comprendiendo el método:

• una primera fase con al menos las etapas de:

- introducir el cable en un primer conducto que tiene un primer tamaño, tal como un primer diámetro,

- introducir al menos un primer rascador en el primer conducto, estando dicho al menos un primer rascador dispuesto para acoplarse con el cable,

- introducir un líquido a una primera presión y un primer flujo en el primer conducto para transportar el cable equipado con el primer rascador a través del primer conducto,

- detener el cable cuando, o después de que, su extremo más anterior haya alcanzado una salida del primer conducto,

• una segunda fase con al menos las etapas de:

- fijar al menos un segundo rascador al cable e introducir el segundo rascador en un segundo conducto, siendo el conducto remoto, y teniendo un segundo tamaño, tal como un segundo diámetro, diferente del primer tamaño,

- introducir de nuevo un líquido a una primera presión y un primer flujo en el primer conducto,

- introducir el líquido a una segunda presión y un segundo flujo hacia el segundo conducto para transportar el cable equipado con el segundo rascador a través del segundo conducto,

- compensar, hasta que el primer rascador alcance la salida del primer conducto en una ubicación entre el primer conducto y el segundo conducto, una diferencia en un flujo o volumen de líquido,

en donde la diferencia en un flujo o volumen la provoca el primer rascador al desplazarse en el primer conducto con la misma velocidad que el segundo rascador al desplazarse en el segundo conducto, mientras que el primer rascador todavía está en el primer conducto.

El método según la realización anterior comprende la colocación de un cable a través de un primer conducto hasta un segundo conducto (conductos primero y segundo que tienen diferentes tamaños) y, mientras que una porción posterior del cable todavía está en el primer conducto con un primer rascador, una porción frontal del cable está en el segundo conducto con un segundo rascador. Según el método, hay una compensación de un flujo o volumen de líquido entre los dos conductos para lograr una colocación eficiente y suave del cable. A continuación, el cable de alimentación puede colocarse en el segundo conducto desde una ubicación remota (que es la entrada de un primer conducto) aunque los conductos tengan diferentes tamaños (típicamente, diferentes diámetros).

Típicamente, la primera fase se realiza con varios primeros rascadores fijados al cable, retirándose y sustituyéndose gradualmente estos primeros rascadores por unos segundos rascadores hasta que se introduce el cable y se mueve al segundo conducto. Cabe señalar que la retirada de los primeros rascadores no es obligatoria si su tamaño es amoldable al segundo conducto.

En una realización, el primer rascador se introduce una vez que el cable está completamente insertado en el primer conducto y entra en contacto con el cable, empujando el líquido el primer rascador y, luego, el cable. En otras realizaciones, el primer rascador podría fijarse al cable, por ejemplo, con unas abrazaderas de sujeción. En cualquier caso, el primer rascador se acopla con el cable para empujar este último a través del primer conducto.

La primera fase comprende una etapa de detención del cable. Esto se podría hacer una vez que el extremo más anterior del cable ya ha entrado en el segundo conducto remoto. A continuación, el cable ha entrado en el segundo conducto, por ejemplo, al menos un metro, y el segundo rascador puede fijarse y guiarse con facilidad hacia el segundo conducto cuando el cable se mueva de nuevo.

Ventajosamente, la segunda fase comprende una etapa de variación de la segunda presión hasta que la segunda presión alcance un valor predeterminado donde se alcanza una velocidad de cable. El método abarca un ajuste de la presión “ detrás del segundo rascador” , es decir, la presión de líquido suministrada al segundo conducto desde su entrada, para optimizar la velocidad del cable. En otras palabras, se monitoriza la velocidad de cable y se ajusta la segunda presión para maximizar la velocidad. La velocidad de cable se puede medir con un velocímetro láser o con una evaluación del flujo de líquido en el primer y/o segundo conducto.

Ventajosamente, hay una etapa de intercambio de datos entre la ubicación en la entrada del primer conducto y la ubicación en la salida del primer conducto/entrada del segundo conducto. Tal intercambio de datos puede realizarse mediante ondas de radio, una red de internet, una red telefónica, ya que las ubicaciones podrían estar separadas por 10 km o más. Típicamente, los datos relacionados con las medidas de la velocidad de presión/flujo/cable se intercambian.

Ventajosamente, el método comprende una etapa de medición o evaluación de un flujo de líquido que sale del primer conducto para evaluar la velocidad de cable a fin de proporcionar un bucle de retroalimentación para el segundo ajuste de presión con el fin de optimizar la velocidad de cable. Después, puede estar provisto un control automatizado de la presión/el flujo entre los dos conductos, teniendo en cuenta la velocidad de cable. El flujo se mide, típicamente, con un medidor de flujo.

En particular, el método comprende una etapa de medición o evaluación del volumen o flujo de líquido compensado en la ubicación entre el primer conducto y el segundo conducto para evaluar la velocidad de cable a fin de proporcionar un bucle de retroalimentación para el segundo ajuste de presión con el fin de optimizar la velocidad de cable. Puede estar provisto un control automatizado. El flujo se mide, típicamente, con un medidor de flujo.

Ventajosamente, el primer conducto presenta un tamaño mayor que el segundo conducto y la compensación de un volumen de líquido en la ubicación entre el primer conducto y el segundo conducto es un drenaje de un exceso de líquido que sale del primer conducto.

Ventajosamente, el primer conducto presenta un tamaño menor que el segundo conducto y la compensación de un volumen de líquido en la ubicación entre el primer conducto y el segundo conducto es un suministro de líquido al segundo conducto.

Ventajosamente, al menos una parte de, y preferiblemente todo, el líquido suministrado al segundo conducto proviene del conducto de puño. En tal realización, la reutilización de líquido conlleva ahorros de líquido y esto simplifica el proceso/la máquina general, ya que únicamente se requiere drenar o suministrar la diferencia de flujo o volumen.

Ventajosamente, la instalación comprende:

- una plataforma principal con una unidad principal de bombeo;

- una plataforma remota con una unidad remota de ajuste de presión y flujo, por ejemplo, una unidad de purgado y/o una unidad de bombeo;

- una pluralidad de unidades finales, tales como aerogeneradores;

- una pluralidad de primeros conductos instalados en paralelo entre la plataforma principal y la plataforma remota;

- una pluralidad de segundos conductos, cada uno instalado entre la plataforma remota y una de las unidades finales;

y al menos una primera o segunda fase de transporte de un cable en uno de los primeros conductos o uno de los segundos conductos se lleva a cabo simultáneamente con otra una primera o segunda fase de transporte de otro cable en otro uno de los primeros conductos o en otro de los segundos conductos. Tener varios primeros conductos paralelos permite minimizar el tiempo de instalación, ya que al menos dos cables podrían colocarse en paralelo o simultáneamente. Así mismo, además de la flexibilidad, tener varios primeros conductos paralelos reduce los riesgos de apagado, ya que, si un primer conducto no está disponible, todavía se puede usar otro.

Ventajosamente, los primeros conductos presentan diferentes tamaños, en particular, diámetros interiores diferentes, y/o los segundos conductos presentan diferentes tamaños, en particular, diámetros interiores diferentes.

Ventajosamente, uno de los primeros conductos y/o uno de los segundos conductos se utiliza para enviar de regreso un cable desde una ubicación remota hasta la entrada de un primer conducto.

Ventajosamente, la segunda fase comprende una etapa de empuje del cable hacia el segundo conducto con una unidad de empuje (tal como orugas) a través de una cámara de presión. El cable se vuelve a insertar inmediatamente en el segundo conducto desde el primer conducto.

Ventajosamente, el método comprende una etapa de bobinado al menos parcialmente del cable sobre un carrete después de salir del primer conducto y antes de entrar en el segundo conducto.

Ventajosamente, la segunda fase de transporte comprende una etapa de ajuste de la primera presión y/o la segunda presión para garantizar que (ecuación 1) o (ecuación 2):

(pm-p2H i+£)(P i-pm)(1)

o

donde:

Fies una fuerza aplicada por el líquido al primer rascador;

F2es una fuerza aplicada por el líquido al segundo rascador;

Di es el diámetro del primer conducto (m),

D2es el diámetro del segundo conducto (m);

p i es la primera presión en el lado posterior del primer rascador (Pa),

pm es la segunda presión de líquido aplicada entre los conductos primero y segundo (Pa),

P2 es la tercera presión en el lado frontal del segundo nivel de rascador (Pa). y donde:

-0,60<£<+1,42; y, preferiblemente, -0,48<£<+0,87

Del mismo modo, también se propone seguir lo siguiente (ecuación 1.1):

donde:

p i es la primera presión en el lado posterior del primer rascador (Pa),

p2es la tercera presión en el lado frontal del segundo nivel de rascador (Pa).

y con una segunda presión pm establecida de modo que:

-0,9<^<+0,9; y, preferiblemente, -0,6<^<+0,6

A partir de la ecuación (1), sigue (ecuación 3)

donde:

p ies la primera presión en el lado posterior del primer rascador (Pa),

pmes la segunda presión de líquido aplicada entre los conductos primero y segundo (Pa),

p2es la tercera presión en el lado frontal del segundo nivel de rascador (Pa)

pa es la tercera presión en la salida del segundo conducto (Pa).

Cuando se tiene en cuenta la velocidad de cable v (m/s), se pueden tener en cuenta las pérdidas viscosas en los conductos primero y segundo. Típicamente, la longitud de cable es más pequeña que las longitudes del primer y/o segundo conducto, de modo que las pérdidas viscosas a lo largo del cable podrían pasarse por alto y las pérdidas viscosas en el primer y el segundo conducto se podrían tener en cuenta con la siguiente ecuación 4:

(conducto 2) (4)

donde:

Di es el diámetro del primer conducto (m),

Lies la longitud del primer conducto (m),

D2 es el diámetro del segundo conducto (m),

L2 es la longitud del segundo conducto (m),

po es la primera presión en la entrada del primer conducto (Pa),

p i es la primera presión en el lado posterior del primer rascador (Pa),

p2 es la tercera presión en el lado frontal del segundo nivel de rascador (Pa),

pa es la tercera presión en la salida del segundo conducto, típicamente la presión atmosférica (Pa),

p es la viscosidad dinámica del líquido (Pa.s),

p es la densidad del líquido (kg/m3),

v es la velocidad del cable (m/s).

En particular, la longitud de cable es menor que la mitad de la longitud del primer y/o segundo conducto, preferiblemente menos de un cuarto de la longitud del primer y/o segundo conducto, más preferiblemente menos de una décima parte de la longitud del primer y/o segundo conducto. Las ecuaciones anteriores son válidas cuando: - únicamente hay un primer rascador acoplado o fijado al extremo posterior del cable y ningún otro primer rascador fijado al cable entre el extremo posterior del cable y la salida del primer conducto,

y únicamente un segundo rascador mecánico fijado al extremo más anterior del cable y ningún otro segundo rascador fijado al cable entre la entrada del segundo conducto y el extremo más anterior del segundo conducto.

Si los rascadores primero y segundo “ intermedios” se fijan al cable, estos rascadores crearán gotas de presión “ intermedia” a lo largo de la longitud de cable.

Ventajosamente, el cable está equipado con únicamente un primer rascador y únicamente un segundo rascador, y la segunda presión pm se ajusta siguiendo lo siguiente (ecuación 5):

donde:

Di es el diámetro del primer conducto (m),

Li es la longitud del primer conducto (m),

D2 es el diámetro del segundo conducto (m),

L2 es la longitud del segundo conducto (m),

poes la primera presión en la entrada del primer conducto (Pa),

paes la tercera presión establecida a la presión atmosférica (Pa),

pes la viscosidad dinámica del líquido (Pa.s),

p es la densidad del líquido (kg/m3),

v es la velocidad del cable (m/s).

Según la realización anterior, la segunda presión (o intermedia) se ajusta en relación con la geometría del cable y los conductos, así como la velocidad de cable, para alcanzar unas condiciones de desplazamiento optimizadas.

Del mismo modo, y todavía en caso de que únicamente haya un primer rascador y únicamente un segundo rascador fijado al cable, el método comprende una etapa de medición de una presión mínima en el primer conducto necesaria para iniciar un movimiento del cable en los conductos a una segunda presión óptima pm según la ecuación (3), y el método comprende una etapa de cálculo de (ecuación 6) una velocidad máxima que el cable podría alcanzar para su comparación con una medida de una velocidad de cable con lo siguiente (ecuación 6):

donde:

Di es el diámetro del primer conducto (m),

Li es la longitud del primer conducto (m),

D2 es el diámetro del segundo conducto (m),

L2 es la longitud del segundo conducto (m),

po es la primera presión en la entrada del primer conducto (Pa),

poses la primera presión en la entrada del primer conducto (Pa) necesaria para iniciar un movimiento del cable en los conductos (medida a velocidad cero a una segunda presión óptima pm según la ecuación (3)),

p es la viscosidad dinámica del líquido (Pa.s),

p es la densidad del líquido (kg/m3),

v es la velocidad máxima alcanzable del cable (m/s).

Ventajosamente, la velocidad máxima se compara con la medición de la velocidad de cable y, si hay una diferencia de más del 10 % y, preferiblemente, más del 20 %, el método comprende una etapa de envío de un mensaje de advertencia a un operador y/o una etapa de ajuste de la segunda presión.

Ventajosamente, el primer rascador y/o el segundo rascador es un rascador de fuga, el método comprende una etapa preliminar de ajuste de una caída de presión y/o un flujo de fuga para el líquido que se fuga a través del primer rascador y/o el segundo rascador una vez instalado en el primer conducto y/o el segundo conducto, respectivamente. Esta etapa proporciona la capacidad de configurar el sistema con unas condiciones de trabajo adecuadas de los rascadores (fugas, caída de presión...) para alcanzar unas condiciones optimizadas en términos de velocidad de desplazamiento (hasta varias decenas de metros por minuto) evitando el pandeo, el efecto de cabrestante, incluso para una distancia de desplazamiento de más de 10 km.

Ventajosamente, el cable presenta una longitud menor que una longitud del primer conducto, preferiblemente menos de la mitad de la longitud del primer conducto, preferiblemente menos de un cuarto de la longitud del primer conducto, más preferiblemente menos de una décima parte de la longitud del primer conducto. Típicamente, durante la primera fase, hay una etapa durante la que el cable se propulsa a través del primer conducto únicamente actuando el líquido sobre el cable y los primeros rascadores, ya que la longitud del cable es menor que el primer conducto. Tal etapa se conoce como “ flotación libre” . Típicamente, al menos un (primer) rascador se fija al extremo más anterior del cable y un (primer) rascador se acopla (se empuja para que entre en contacto o se sujeta) al extremo posterior del cable. Estos dos rascadores podrían no tener la misma estructura, pero se consideran “ primeros rascadores” en la presente descripción.

Ventajosamente, el líquido es agua, o agua de mar, o agua de alta salinidad, o agua con aditivos (alcohol, lubricante, a ce ite .) para mejorar el procesamiento.

Otras características y ventajas de la presente invención resultarán más claras a partir de la siguiente descripción detallada de ejemplos particulares y no limitantes de la invención, ilustrados mediante los dibujos adjuntos, donde:

- la Figura 1 representa una vista esquemática de una red de conductos donde un cable está instalado en un primer conducto y un segundo conducto con el método según la invención;

- la Figura 2 representa un gráfico que muestra cómo la velocidad de un cable durante su instalación en una matriz de conductos según una realización depende de una presión de líquido aplicada entre el primer conducto y el segundo conducto, y ajustada según la presente invención;

- la Figura 3 representa la suma de la diferencia de presión sobre unos rascadores acoplados al cable de la Figura 1, representada como una función de un primer parámetro del método según la presente invención;

- la Figura 4 representa la suma de la diferencia de presión sobre unos rascadores acoplados al cable de la Figura 1, representada como una función de un segundo parámetro del método según la presente invención;

- la Figura 5 representa otro ejemplo de una red de conductos e instalación de cables;

- la Figura 6 representa un equipo alternativo para colocar un cable en la red de conductos de la Figura 1.

En la presente solicitud, se hace referencia a un cable, que puede ser, por ejemplo, un elemento alargado, cables eléctricos, preferiblemente cables de alimentación, pero también podría designar fibras o cables ópticos, fibras o ópticos de detección de temperatura. Todos estos elementos alargados pueden comprender, por ejemplo, un núcleo, un revestimiento o una funda. Sin embargo, el elemento alargado de la expresión no se limita a ninguno de estos ejemplos específicos.

También se hace referencia a conductos, que pueden ser, por ejemplo, tuberías, cilindros huecos, tubos, canalizaciones; cualquier cosa que defina un canal donde pueda colocarse o del que pueda sacarse un elemento alargado, desde una primera ubicación hasta una segunda ubicación. En cualquier caso, un conducto en la presente solicitud designa una canalización que tiene una longitud mucho mayor que su diámetro (al menos 5.000 veces y, preferiblemente, al menos 10.000 veces y, en la práctica, 50.000 veces).

En la presente descripción, “ primera presión” designa una presión de líquido hacia el primer conducto, típicamente entre la entrada del primer conducto y el extremo posterior del cable. Debido a las pérdidas viscosas, tal primera presión podría no ser constante a lo largo del primer conducto. La “ segunda presión” designa una presión de líquido hacia el primer o segundo conducto, entre el primer rascador y el segundo rascador, típicamente entre el primer rascador y la salida del primer conducto y entre la entrada del segundo conducto y el segundo rascador (fijado al extremo más anterior de un cable que se desplaza hacia un segundo conducto). Debido a las pérdidas viscosas también, tal segunda presión podría no ser constante a lo largo del cable, pero, debido a la corta longitud del cable en comparación con la longitud de los conductos, dichas pérdidas viscosas podrían pasarse por alto. La “ tercera presión” designa una presión de líquido hacia el segundo conducto, típicamente entre el extremo más anterior de un cable que se desplaza hacia el segundo conducto y la salida del segundo conducto (donde tal tercera presión es, típicamente, la presión atmosférica). Debido a las pérdidas viscosas también, tal tercera presión podría no ser constante a lo largo del segundo conducto.

En particular, la primera presión en la entrada del primer conducto se designa con p<0>y la primera presión en el área adyacente al primer rascador se designa con p<1>(en otras palabras, p<1>es la presión de líquido en los pocos metros cerca del primer rascador, entre la entrada del primer conducto y el primer rascador en el lado posterior del cable). La tercera presión en la viscosidad del segundo rascador se designa con p<2>(dicho de otro modo, p<2>es la presión de líquido en los pocos metros cerca del segundo rascador, entre el segundo rascador fijado al extremo más anterior del cable y la salida del segundo conducto), y la tercera presión en la salida del segundo conducto está designada con p<a>, siendo normalmente la presión atmosférica.

En la presente solicitud,FreeFloating(flotación libre) representa una técnica de colocación de un cable en un conducto, siendo el cable más corto que el conducto. En una técnica deFreeFloating,el cable está equipado con rascadores y se introduce un líquido en el conducto para generar fuerzas “ autopropulsantes” sobre los rascadores cuando el cable está insertado por completo en el conducto. El documento WO2012022799 (A2) ofrece un ejemplo de uso de la técnica deFreeFloating.

La Figura 1 representa una red de conductos simplificada con un primer conducto 10 (con un diámetro interno D<1>y una longitud L<1>) y un segundo conducto 20 (con un diámetro interno D<2>y una longitud L<2>) donde se introduce un cable C. Típicamente, la entrada del primer conducto 10 está ubicada en la costa, en una plataforma ShP de costa, y el primer conducto 10 podría tener una longitud de varios kilómetros. La salida del primer conducto 10 y la entrada del segundo conducto 20 están ubicadas en una plataforma remota ReP, que podría estar ubicada mar adentro.

En la Figura 1, el cable C ya se muestra ubicado en la última parte del primer conducto 10 e instalado parcialmente en el segundo conducto 20. El cable C es propulsado a través de los conductos 10 y 20 con una técnica deFreeFloating.En este objetivo, el cable C está equipado con rascadores, como se describe, por ejemplo, en el documento WO2011054551 (A2). En el primer conducto 10, un primer rascador FP se muestra fijado al extremo posterior del cable C y, en el segundo conducto 20, un segundo rascador SP se muestra fijado al extremo más anterior del cable C. Sin embargo, otros primeros rascadores podrían fijarse al cable C a lo largo de su porción ubicada en el primer conducto 10 y otros segundos rascadores SP podrían fijarse al cable C a lo largo de su porción ubicada en el segundo conducto 20.

La propulsión del cable C se logra con la inyección bajo presión de un líquido en la entrada del primer conducto 10, en la plataforma ShP de costa, a una primera presión P<0>, y también se introduce líquido en el segundo conducto 20 en su entrada del segundo conducto 20 en la plataforma remota ReP.

Durante la instalación completa, una primera fase comprende la colocación y propulsión del cable C a través del primer conducto 10; en la plataforma ShP de costa, típicamente, el cable C se desenrolla para introducirse (con orugas) en el primer conducto 10 con un equipo PFE de empuje y flotación, como se describe en los documentos WO2011054551 (A2) y WO2012022799 (A2). El cable C está equipado, típicamente, con varios primeros rascadores FP para propulsarse hacia el primer conducto 10 y el líquido también se introduce bajo presión para “ empujar” el cable C, como se muestra en la Figura 1; una fuerza F<1>se genera mediante el primer rascador FP, aplicándose la presión p<1>al lado posterior del primer rascador FP (siendo p<1>diferente de la primera presión p<0>cuando el cable C se desplaza, ya que se producen pérdidas viscosas a lo largo del primer conducto 10).

Una vez que el cable C está a punto de llegar, o ha llegado, a la plataforma remota ReP, se detiene la propulsión del primer conducto 10 para permitir la retirada (opcional) de un rascador frontal instalado, típicamente, en el extremo más anterior del cable, y la instalación de un segundo rascador SP, especializado para el segundo conducto 20, ya que el segundo conducto 20 presenta un tamaño diferente en comparación con el primer conducto 10

(y el primer rascador FP no tiene un tamaño adecuado para usarse en el segundo conducto 20).

Entonces, se inicia una segunda fase con la fijación del segundo rascador SP y el líquido se introduce de nuevo bajo presión en el primer conducto 10. Del mismo modo, el método también comprende una etapa de introducción de líquido también en el segundo conducto 20 a una segunda presión P<m>para generar una fuerza de propulsión F<2>con el segundo rascador SP con una compensación de la diferencia de volumen de flujo o volumen de líquido entre el primer conducto 10 y el segundo conducto 20.

En caso de que el segundo conducto 20 tenga un tamaño (diámetro) menor que el primer conducto 10 (caso más frecuente), únicamente es necesario un regulador de presión y una válvula de purgado. En caso de que el segundo conducto 20 tenga un tamaño (diámetro) mayor que el primer conducto 10, también es necesaria una unidad de bombeo, además de dicho regulador de presión y dicha válvula de purgado.

Por supuesto, la segunda fase podría comprender varias detenciones para retirar gradualmente los primeros rascadores FP fijados a lo largo del cable C cuando alcanzan la salida del primer conducto a fin de sustituirse con los segundos rascadores SP.

La introducción directa del cable C en el segundo conducto hace innecesarios el transporte y el almacenamiento de una o más bobinas a la plataforma remota ReP, que podrían estar mar adentro, facilitando mucho así la colocación del cable C en la red de conductos (en particular, no se requiere transporte por barco de carretes pesados hasta la plataforma remota ReP).

Del mismo modo, el método comprende, ventajosamente, una etapa de medición de la velocidad v de desplazamiento del cable C y la segunda presión P<m>se ajusta, entonces, en relación con la velocidad de cable (ecuación 5):

donde:

Di es el diámetro del primer conducto (m),

Li es la longitud del primer conducto (m),

D2 es el diámetro del segundo conducto (m),

L2 es la longitud del segundo conducto (m),

poes la primera presión (Pa) en la entrada del primer conducto,

paes la tercera presión en la salida del segundo conducto, preferiblemente la presión atmosférica (Pa),

pes la viscosidad dinámica del líquido (Pa.s),

p es la densidad del líquido (kg/m3)

v es la velocidad del cable (m/s).

En la ecuación 5 anterior, el parámetro £ se define de la siguiente manera:

donde:

-0,60<£<+1,42; y, preferiblemente, -0,48<£<+0,87

Esto garantiza que la presión pm se establezca en un valor óptimo para evitar pérdidas adicionales de presión en el primer rascador y el segundo rascador.

En particular, la Figura 3 representa la suma de la diferencia de presión sobre los rascadores primero y segundo acoplados al cable de la Figura 1, representada como una función de este primer parámetro £. En esta Figura 3, se muestra que hay una pérdida global mínima de presión sobre los rascadores primero y segundo para £ = -0,02. Esto significa que el resto de la presión está disponible para forzar una velocidad de fluido máxima (limitada por la viscosidad) a través de los conductos, propulsando el cable con aproximadamente esa velocidad para este valor específico de este primer parámetro £ (por tanto, el cable se desplaza a una velocidad óptima y máxima). Se debería observar que, en tal caso, las caídas de presión están casi equilibradas entre el primer y el segundo rascador, lo que significa que las fuerzas aplicadas por el primer y el segundo rascador no son iguales (debido a la diferencia de tamaño de los conductos). Como se ha indicado anteriormente, los intervalos preferidos para establecer este primer parámetro £ son: -0,60<£<+ 1,42; y, preferiblemente, -0,48<£<+0,87

Aún relacionado con este caso, la Figura 4 representa la suma de la diferencia de presión sobre unos rascadores acoplados al cable de la Figura 1, representada como una función de un segundo parámetro ,^ definido en la ecuación 1.1 como:

donde la segunda presión pm se establece de modo que:

-0,9<^<+0,9; y, preferiblemente, -0,6<^<+0,6

La misma observación que anteriormente: hay una pérdida global mínima de presión sobre los rascadores primero y segundo, en este caso para ^= -0,02. Esto significa que el resto de la presión está disponible para forzar una velocidad de fluido máxima (limitada por la viscosidad) a través de los conductos, propulsando el cable con aproximadamente esa velocidad para este valor específico (por tanto, a una velocidad óptima y máxima). Se debería observar que, en tal caso, las caídas de presión están casi equilibradas entre el primer y el segundo rascador, lo que significa que las fuerzas aplicadas por el primer y el segundo rascador no son iguales (debido a la diferencia de tamaño de los conductos).

Como se ha indicado anteriormente, los intervalos preferidos para establecer este segundo parámetro ^son:

-0,9<^<+0,9; y, preferiblemente, -0,6<^<+0,6

La velocidad se podría medir de varias maneras: se podría instalar un sensor de velocidad entre el primer conducto 10 y el segundo conducto 20 para llevar a cabo una medición directa del cable C en esta área donde es visible. Alternativamente, también es posible medir un flujo de líquido (inyectado en el primer conducto 10 y/o inyectado en el segundo conducto 20 y/o drenado fuera del primer conducto 10) para evaluar la velocidad del cable C.

También es posible evaluar la velocidad máxima que puede alcanzar el cable y, después de una etapa inicial de medición de una presión mínima en el primer conducto necesaria para iniciar un movimiento del cable en los conductos, la velocidad máxima se puede calcular de la siguiente manera (ecuación 6):

donde:

Di es el diámetro del primer conducto (m),

D2es el diámetro del segundo conducto (m),

Lies la longitud del primer conducto (m),

L.2es la longitud del segundo conducto (m),

poes la primera presión en la entrada del primer conducto (Pa),

poses la primera presión en la entrada del primer conducto (Pa) necesaria para iniciar un movimiento del cable en los conductos (medida a velocidad cero),

pes la viscosidad dinámica del líquido (Pa.s),

p es la densidad del líquido (kg/m<3>).

En la Figura 2, se calcula la velocidad máxima del cable para un primer ejemplo numérico. Un parque eólico mar adentro con un primer conducto 10 que tiene una longitud L<1>de 40 km y un diámetro interno D<1>de 130 mm conecta una plataforma ShP de costa a una plataforma remota ReP donde está instalado un segundo conducto 20, que tiene una longitud total L<2>de 5 km y un diámetro interno D<2>de 90 mm. Consideremos, en primer lugar, que un límite de velocidad de cable cero y una primera presiónposde 6,4 bar en la entrada del primer conducto necesaria para iniciar un movimiento del cable situado en los conductos primero y segundo (medida a velocidad cero a una segunda presión óptima p<m>según la ecuación (3)) es suficiente para mover el cable.

En el equilibrio entre F<1>y F<2>, se elige un ejemplo de un óptimo con un valor £ de 0,4. Con la ecuación (1), se encuentran los valores de F<1>y F<2>de 3544 N y 2373 N, respectivamente, y según la ecuación (3), un valor de una segunda presión p<m>de 3,73 bar. A medida que el cable C se mantiene estático, sigue que p<1>= p<0>y p<2>= p<a>. A partir de la ecuación (3), se encuentra una presión p<m>en la conexión de 9,33 bar cuando la presión p<1>= p<0>= 16 bar (obsérvese que una diferencia de presión mayor está presente sobre los rascadores que necesitaban mover el cable, acelerando el exceso eficazmente el cable, mientras que la segunda presión p<m>se puede ajustar continuamente según la ecuación (5) para maximizar la aceleración y finalizar a la velocidad máxima óptima). El mismo valor se encuentra con la ecuación (5) para una velocidad de cable v igual a cero.

La última fórmula también es válida para velocidades de cable mayores que cero y p<1>y p<2>afectadas por pérdidas viscosas. Para una presión p<0>de agua aplicada de 16 bar (que representa un ejemplo de la presión máxima que los conductos pueden soportar), se encuentra una velocidad máxima v<máx>de 30,3 m/min con la ecuación (6). La presión p<m>en la conexión como una función de la velocidad de cable v sigue con la ecuación (5) (véase la Figura 2 ). Obsérvese que la presión p<m>cae considerablemente, desde 9,33 bar a la velocidad de cable cero hasta 5,32 bar a la velocidad de cable máxima.

Pueden abarcarse varias situaciones. Con los medios de comunicación (teléfono, internet, ondas de radio...) entre la plataforma de costa y la plataforma remota, se puede elegir ajustar la segunda presión p<m>en la plataforma remota (automáticamente, sin operador en la plataforma remota) que tenga valores de una primera presión p<0>dada en la entrada del primer conducto (medida en la plataforma de costa) a fin de optimizar la velocidad de cable. También se puede decidir ajustar la primera presión p<0>en el primer conducto y/o la segunda presión p<m>a fin de establecer una fuerza de empuje posterior específica y/o una fuerza de tracción frontal específica sobre el cable a fin de evitar el pandeo o el efecto de cabrestante.

También es posible medir la velocidad de cable con el flujo de líquido y usar este valor en un bucle de retroalimentación para ajustar la segunda presión para alcanzar la velocidad máxima, y/o comparar la velocidad medida actual con la velocidad máxima (calculada) y enviar mensajes de advertencia/o ejecutar etapas adicionales de ajuste de presión si una diferencia entre la velocidad medida actual y la velocidad máxima (calculada) es mayor que un umbral (10 %, 20 %, ...).

La Figura 5 muestra un ejemplo de una red de conductos en un parque eólico. Se muestran veinte aerogeneradores MW en el mar S conectados a una plataforma ShP de costa en tierra L a través de unos segundos conductos 20, unas plataformas remotas ReP1, ReP2, ReP3... y unos primeros conductos 10.

La Figura 5 muestra varios primeros conductos 10 instalados en paralelo entre la plataforma ShP de costa y la primera plataforma remota ReP1 para ofrecer más flexibilidad (pueden instalarse varios cables C entre la plataforma ShP de costa y la primera plataforma remota ReP1) para mejorar la seguridad (aunque un primer conducto 10 esté bloqueado, otros seguirán disponibles) y también podrían instalarse varios tamaños de primeros conductos 10 para poder proponer el proceso de colocación más adecuado aunque los cables C que se van a instalar son diferentes.

En una realización, es posible instalar cables de tres fases en los primeros conductos, pero, en otras realizaciones, se podrían instalar cables de una única fase en conductos especializados, estando estos últimos disponibles hasta que se instale el cable de una única fase respectivo. Además, también puede estar presente un cuarto conducto, como un conducto de repuesto.

También es posible enviar de regreso cables C desde la primera plataforma remota ReP1 hasta la plataforma ShP de costa.

La plataforma ShP de costa y las plataformas remotas ReP1, ReP2, ReP3... están equipadas con unas unidades de bombeo (al menos una bomba de agua, por ejemplo) con, ventajosamente, medidores de flujo, medidores de velocidad, sensores de presión, reguladores de presión, reguladores de flujo, a fin de poder inyectar, en cada uno de los conductos, un flujo de líquido especificado a una presión especificada. Las plataformas remotas ReP1, ReP2, R eP 3. están, opcionalmente, equipadas con las unidades de bombeo, ya que, en los casos más frecuentes (D<1>> D<2>), únicamente es necesario un regulador de presión y una válvula de purgado para drenar el líquido. Sin embargo, en algunos casos donde, todavía, D<2>< D<1>, podría ser ventajoso tener una bomba remota para reducir las pérdidas viscosas y aumentar la velocidad. En tal caso, podrían ser necesarias una unidad de empuje y una cámara de presión.

En la Figura 5, un primer cable C1 está ubicado, actualmente, en la primera plataforma remota ReP1, terminando su desplazamiento a través de un primer conducto 10 y viajando ya a través de un segundo conducto 20. En este caso, se drena algo de líquido fuera del primer conducto 10 en la primera plataforma remota ReP1, mientras que una parte de este líquido se reinyecta directamente en el segundo conducto 20 a una segunda presión pm. Este líquido reinyectado se drena fuera del segundo conducto 20, donde se está desplazando el primer cable C1, en la tercera plataforma remota ReP3.

Simultáneamente, un segundo cable C2 se desenrolla en la plataforma ShP de costa y está al comienzo del desplazamiento a través de un primer conducto 10, distinto del primer conducto 10 donde todavía se está desplazando el primer cable C1. Todo el líquido que sale de este primer conducto 10 se drena en la primera plataforma remota ReP1.

Todavía simultáneamente, un tercer cable C3 se está desplazando a través de los conductos remotos (segundos conductos 20) y está ubicado actualmente en la segunda plataforma remota ReP2, y una parte del líquido se drena, mientras que el tercer cable C3 se instala en un segundo conducto 20B que tiene un tamaño menor que el segundo conducto 20.

La Figura 6 representa una manera alternativa de instalación de un cable en la red de conductos de la Figura 1. En este caso, se elige tener, en la plataforma remota ReP, un equipo RPFE de empuje y flotación remoto con orugas y una cámara de presión para inyectar líquido en el segundo conducto 20 con una presión dada. El cable C es, entonces, empujado directamente hacia el segundo conducto 20, tan pronto como sale del primer conducto 10. Como opción, podría abarcarse bobinar o bobinar parcialmente el cable C después de salir del primer conducto 10 y antes de su introducción en el segundo conducto 20.

Con el uso del equipo RPFE de empuje y flotación remoto, es ventajoso recolectar (al menos parte de) el líquido drenado fuera del primer conducto 10 para reinyectar este líquido en el segundo conducto 20.

En resumen, con el método de la invención, los cables pueden instalarse en conductos submarinos desde tierra sin la necesidad de ir mar adentro. Puesto que las actividades mar adentro son mucho más costosas que las actividades en tierra, y también la ventana de trabajo mar adentro es únicamente, aproximadamente, 100 días (365 para las actividades en tierra), se pueden ahorrar muchos costes y tiempo. Y, por supuesto, también el transporte de todos esos tambores de cable hasta diferentes ubicaciones lejos (mar adentro) tampoco es necesario, lo que ofrece, de nuevo, un ahorro de costes.

Por supuesto, se entiende que pueden implementarse mejoras y/o modificaciones obvias para un experto en la técnica, que todavía estén dentro del alcance de la invención como se define mediante las reivindicaciones adjuntas.

En particular, en el marco de la presente invención, donde la red tiene varios primeros conductos y varios segundos conductos, es posible abarcar el uso de líquido drenado fuera de un conducto para reinyectar este líquido en varios segundos conductos al mismo tiempo, compartiendo al menos uno de estos segundos conductos un cable que sale de dicho primer conducto. Los otros segundos conductos, donde se reinyecta el líquido, podrían recibir un cable que esté insertado por completo, pero propulsado hasta una ubicación adicional, aguas abajo en la red de conductos.

Claims

REIVINDICACIONES i. Método para instalar un cable (C) en una red de conductos que comprende un conducto remoto, comprendiendo el método: •una primera fase con al menos las etapas de: -introducir el cable (C) en un primer conducto (10) que tiene un primer tamaño, tal como un primer diámetro (D1), -introducir al menos un primer rascador (FP) en el primer conducto (10), estando dicho primer rascador (FP) dispuesto para acoplarse con el cable (C), -introducir un líquido a una primera presión y un primer flujo en el primer conducto (10) para transportar el cable (C) equipado con el primer rascador (FP) a través del primer conducto (10), -detener el cable (C) cuando, o después de que, su extremo más anterior haya alcanzado una salida del primer conducto (10), •una segunda fase con al menos las etapas de: -fijar al menos un segundo rascador (SP) al cable (C) e introducir el segundo rascador (SP) en un segundo conducto (20), siendo el conducto remoto, y teniendo un segundo tamaño, tal como un segundo diámetro (D2), diferente del primer tamaño, -introducir de nuevo un líquido a una primera presión y un primer flujo en el primer conducto (10), -introducir el líquido a una segunda presión y un segundo flujo en el segundo conducto (20) para transportar el cable (C) equipado con el segundo rascador (SP) a través del segundo conducto (20), -compensar, hasta que el primer rascador (FP) alcance la salida del primer conducto (10) en una ubicación entre el primer conducto (10) y el segundo conducto (20), una diferencia en un flujo o volumen de líquido, en donde la diferencia en un flujo o volumen la provoca el primer rascador (FP) al desplazarse en el primer conducto (10) con la misma velocidad que el segundo rascador (SP) al desplazarse en el segundo conducto (20), mientras que el primer rascador (FP) todavía está en el primer conducto (10).
2. Método según la reivindicación anterior, en donde una segunda fase comprende una etapa de variación de la segunda presión hasta que la segunda presión alcance un valor predeterminado donde se alcanza una velocidad de cable.
3. Método según la reivindicación anterior, que comprende una etapa de medición o evaluación de un flujo de líquido que sale del primer conducto (10) para evaluar la velocidad de cable a fin de proporcionar un bucle de retroalimentación para el segundo ajuste de presión.
4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 2 o 3, que comprende una etapa de medición o evaluación del volumen o flujo de líquido compensado en la ubicación entre el primer conducto (10) y el segundo conducto (20) para evaluar la velocidad de cable a fin de proporcionar un bucle de retroalimentación para el segundo ajuste de presión.
5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer conducto (10) presenta un tamaño mayor que el segundo conducto (20), y en donde la compensación de un volumen de líquido en la ubicación entre el primer conducto (10) y el segundo conducto (20) es un drenaje de un exceso de líquido que sale del primer conducto (10).
6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el primer conducto (10) presenta un tamaño menor que el segundo conducto (20), y en donde la compensación de un volumen de líquido en la ubicación entre el primer conducto (10) y el segundo conducto (20) es un suministro de líquido al segundo conducto (20).
7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos una parte de, y preferiblemente todo, el líquido suministrado al segundo conducto (20) proviene del primer conducto (10).
8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la instalación comprende: -una plataforma principal con una unidad principal de bombeo; -una plataforma remota con una presión remota y una unidad de ajuste de flujo; -una pluralidad de unidades finales, tales como aerogeneradores; -una pluralidad de primeros conductos (10) instalados en paralelo entre la plataforma principal y la plataforma remota; -una pluralidad de segundos conductos (20), cada uno instalado entre la plataforma remota y una de las unidades finales; en donde al menos una primera o segunda fase de transporte de un cable (C) en uno de los primeros conductos (10) o uno de los segundos conductos (20) se lleva a cabo simultáneamente con otra una primera o segunda fase de transporte de otro cable (C) en otro uno de los primeros conductos (10) o en otro uno de los segundos conductos (20). Método según la reivindicación anterior, en donde los primeros conductos (10) presentan diferentes tamaños, en particular, diámetros interiores diferentes, y/o los segundos conductos (20) presentan diferentes tamaños, en particular, diámetros interiores diferentes. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la segunda fase de transporte comprende una etapa de ajuste de la primera presión aplicada a un lado posterior del primer rascador (FP) y/o la segunda presión aplicada a un lado posterior del segundo rascador (SP) a fin de garantizar que: (Pm-P2N1 e)(P|-Pm) (1) o

donde: Fi es una fuerza aplicada por el líquido al primer rascador; F2es una fuerza aplicada por el líquido al segundo rascador; Dies el diámetro del primer conducto (m), D2es el diámetro del segundo conducto (m); p ies la primera presión en el lado posterior del primer rascador (Pa), pmes la segunda presión de líquido aplicada entre los conductos primero y segundo (Pa), p2 es la tercera presión en el lado frontal del segundo nivel de rascador (Pa). y con: -0,60<£<+1,42; y, preferiblemente, -0,48<£<+0,87 Método según la reivindicación 10, en donde el cable (C) está equipado con únicamente un primer rascador (FP) y únicamente un segundo rascador (SP), y la segunda presión pm se ajusta siguiendo la siguiente fórmula:

donde: Dies el diámetro del primer conducto (m), Lies la longitud del primer conducto (m), D2es el diámetro del segundo conducto (m), L2es la longitud del segundo conducto (m), po es la primera presión (Pa) en la entrada del primer conducto (10), pa es la tercera presión en la salida del segundo conducto (20), preferiblemente la presión atmosférica (Pa), pes la viscosidad dinámica del líquido (Pa.s), p es la densidad del líquido (kg/m3), v es la velocidad del cable (m/s). Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer rascador (FP) y/o el segundo rascador (SP) es un rascador de fuga, comprendiendo el método una etapa preliminar de ajuste de una caída de presión y/o un flujo de fuga para el líquido que se fuga a través del primer rascador (FP) y/o el segundo rascador (SP) una vez instalado en el primer conducto (10) y/o el segundo conducto (20), respectivamente. 13. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la segunda fase comprende una etapa de empuje del cable (C) hacia el segundo conducto (20) con una unidad de empuje a través de una cámara de presión. 14. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una etapa de bobinado al menos parcialmente del cable (C) sobre un carrete después de salir del primer conducto (10) y antes de entrar en el segundo conducto (20). 15. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cable (C) presenta una longitud menor que una longitud del primer conducto (10), preferiblemente menos de la mitad de la longitud del primer conducto (10).