ES2999540T3 - Thermally insulating sealed tank - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un tanque sellado térmicamente aislante que comprende una pared inferior (2) unida a una pared de soporte (1), comprendiendo la pared inferior (2): una membrana de sellado (3) que comprende una pluralidad de láminas metálicas corrugadas soldadas, una barrera térmicamente aislante (4), estando interrumpidas la membrana de sellado (3) y la barrera térmicamente aislante (4) en una zona singular por una ventana (7), comprendiendo el tanque una estructura hueca (15) insertada en la ventana (7), estando dispuesta la estructura hueca (15) a través del cuerpo de la pared del tanque (2), comprendiendo el tanque (71) una placa de cierre metálica (23), comprendiendo la placa de cierre metálica (23) un borde interior (24) soldado por todo el contorno de la estructura hueca (15), comprendiendo la placa de cierre metálica (23) un borde exterior (25) colocado debajo de la membrana de sellado (3) de manera que forme una zona de superposición, estando soldada de forma estanca la placa de cierre metálica (23) con la membrana de sellado (3) en la zona de superposición, y estando la placa de cierre metálica (23) soldada de forma estanca ... (23) queda libre con respecto a la barrera térmicamente aislante (4). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Tanque estanco y aislado térmicamente
Campo técnico
La invención se refiere al campo de los tanques estancos y aislados térmicamente con membrana. En particular, la invención se refiere al campo de los tanques para almacenar y/o transportar gas licuado a baja temperatura, tales como tanques para transportar Gas Licuado de Petróleo (también conocido como GLP) con, por ejemplo, una temperatura de entre -50°C y 0°C, o para transportar Gas Natural Licuado (GNL) a alrededor de -162°C a presión atmosférica. Estos tanques pueden instalarse en tierra o en una estructura flotante. En el caso de una estructura flotante, el tanque puede estar diseñado para transportar gas licuado o para recibir gas licuado utilizado como combustible para propulsar la estructura flotante.
Técnica anterior
Antecedentes tecnológicos
Los tanques estancos y aislados térmicamente se conocen, por ejemplo, por WO2016/001142. Dicho tanque está situado dentro de una pared de soporte, por ejemplo el casco de un buque, y fijado a ella. El tanque sellado y aislado térmicamente comprende una estructura de varias capas superpuestas en una dirección de espesor que comprende una membrana de sellado y una barrera térmicamente aislante dispuesta entre la membrana de sellado y la pared de soporte.
Para maximizar la eficiencia operativa de un tanque de este tipo, es deseable optimizar el volumen útil de carga que puede cargarse en el tanque y descargarse del mismo. El uso de una bomba de descarga que succiona el líquido hacia arriba desde el tanque significa que debe mantenerse una cierta altura de líquido en el fondo del tanque, ya que, de lo contrario, el elemento de succión de la bomba entrará en contacto con la fase gaseosa, lo que inutilizará y/o dañará la bomba. Por esta razón, se conoce una estructura de sumidero que se proporciona en la pared inferior de dicho tanque interrumpiendo localmente la membrana de sellado, la estructura de sumidero que comprende un recipiente que se extiende a través de la pared inferior del tanque de modo que el líquido en el recipiente está en el nivel más bajo del tanque. Por ello, la bomba de descarga se coloca en una estructura de sumidero de este tipo, que maximiza la eficacia de funcionamiento del tanque.
Por tanto, la membrana de sellado se suelda firmemente a la estructura del sumidero para formar una continuidad estanca del tanque en el sumidero. A modo de ejemplo, en el documento WO 2016/001142 A1 que describe un tanque de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, la membrana de sellado está soldada de forma estanca a un reborde que tiene la estructura del sumidero.
En el caso de una membrana de sellado que tiene ondulaciones, las ondulaciones son capaces de deformarse para compensar la contracción o expansión térmica de la membrana de sellado. Sin embargo, la membrana de sellado que se fija a la estructura de un sumidero también debe poder deformarse en esta zona.
Este problema también se aplica a todas las estructuras huecas que atraviesan la pared de un tanque, como la cúpula de gas o la estructura de soporte de los mástiles de carga/descarga.
Sumario
Una idea detrás de la invención es mejorar la fijación de una membrana de sellado a una estructura rígida hueca, y en particular a una estructura de sumidero, cabezal de vapor o pata de soporte.
Según una realización, la invención proporciona un tanque estanco y aislado térmicamente para el almacenamiento de un gas licuado, comprendiendo el tanque una pared del tanque unida a una pared de soporte, teniendo la pared del tanque una estructura de varias capas superpuestas en una dirección de espesor que incluye al menos una membrana de sellado y al menos una barrera térmicamente aislante dispuesta entre la pared de soporte y la membrana de sellado,
la membrana de sellado que comprende una pluralidad de chapas metálicas onduladas soldadas entre sí de forma estanca,
la barrera térmicamente aislante que comprende una pluralidad de paneles aislantes yuxtapuestos, cada uno de los cuales tiene una cara interior que forma una superficie de apoyo para la membrana de sellado, la membrana de sellado y la barrera de aislamiento térmico interrumpidas en una zona singular por una ventana, placas metálicas de anclaje fijadas en el interior de los paneles aislantes y chapas onduladas con bordes soldados a las placas de anclaje para retener la membrana de sellado contra la superficie de apoyo, el tanque comprende una estructura hueca insertada en la ventana, estando la estructura hueca dispuesta a través del espesor de la pared del tanque, comprendiendo la estructura hueca un recipiente rígido o una cáscara rígida, comprendiendo el recipiente rígido o la cáscara una pared lateral y un borde que sobresale del recipiente o de la cáscara alrededor de la pared lateral,
en el que el tanque tiene una placa metálica de cierre,
la placa de cierre metálica tiene un borde interior soldado al reborde alrededor de la pared lateral, la placa de cierre metálica tiene un borde exterior situado debajo de la membrana de sellado para formar una región de solapamiento,
la placa de cierre metálica se suelda firmemente a la membrana de sellado en la zona de solapamiento, y la placa de cierre metálica se deja libre de la barrera de aislamiento térmico.
Gracias a estas características, la placa de cierre metálica proporciona una unión estanca entre la membrana de sellado y la estructura hueca. Además, como la placa metálica de cierre queda libre de la barrera de aislamiento térmico, las ondulaciones en las proximidades de la estructura hueca no se fijan a una pluralidad de zonas de fijación estrechamente espaciadas. Esto permite que las ondulaciones se deformen y absorban la dilatación y contracción térmica de la pared del tanque.
Según las realizaciones, dicho tanque puede comprender una o más de las siguientes características.
Según una realización, la pared del tanque es una pared inferior del tanque.
Según una realización, la pared del tanque es una pared del techo del tanque.
Según una realización, la placa de cierre comprende al menos dos porciones soldadas entre sí de forma solapada, preferentemente exactamente dos porciones.
Según una realización, el tanque comprende un revestimiento de protección térmica no soldable situado entre la placa de cierre metálica y la barrera de aislamiento térmico al menos en una zona en la que la membrana de sellado cubre la placa de cierre, para evitar dañar la cara interior de los paneles aislantes al realizar la soldadura entre la placa de cierre metálica y la membrana de sellado.
Gracias a estas características, el revestimiento de protección térmica permite, al tiempo que protege los paneles aislantes de las temperaturas de soldadura, evitar cualquier soldadura accidental entre la placa metálica de cierre y la barrera térmicamente aislante.
Según una realización, la estructura hueca comprende una carcasa rígida y un borde que se proyecta hacia el exterior alrededor de toda la carcasa rígida. En una realización, la carcasa rígida puede formar un colector de vapor, en particular en una pared superior del tanque, o un pie de apoyo para una bomba de descarga, en particular en una pared inferior del tanque.
Según una realización, el borde interior de la placa metálica de cierre está soldado al borde de la carcasa rígida en todo su perímetro.
Según una realización, la estructura hueca comprende un recipiente rígido que comprende una pared lateral y un borde que se proyecta hacia el exterior del recipiente alrededor de toda la pared lateral.
Según una realización, el borde interior de la placa de cierre metálica está soldado al borde del recipiente en todo el contorno de la pared lateral del recipiente.
Según realizaciones, la estructura hueca forma parte de una estructura de sumidero o de una cúpula de gas, o de una estructura que soporta mástiles de carga/descarga.
Según una realización, el recipiente o carcasa rígida tiene una forma cilíndrica, la ventana de la membrana de sellado tiene una forma cuadrada y en la que la placa de cierre tiene una forma cuadrada con una dimensión de un lado de la placa de cierre mayor que una dimensión de un lado de la ventana, teniendo la placa de cierre un orificio formado complementario a la forma del recipiente o carcasa rígida.
Según una realización, en una zona del tanque alejada de la zona singular, la membrana de sellado tiene una primera serie de ondulaciones rectilíneas paralelas equidistantes que se extienden a lo largo de una primera dirección del plano de la pared de soporte y una segunda serie de ondulaciones rectilíneas paralelas equidistantes que se extienden a lo largo de una segunda dirección del plano de la pared de soporte, la segunda dirección es perpendicular a la primera dirección, la distancia entre dos ondulaciones adyacentes de la primera serie y la distancia entre dos ondulaciones adyacentes de la segunda serie es igual a un intervalo de ondulación predeterminado io.
Según una realización, al menos una, algunas o todas las chapas metálicas onduladas tienen formas rectangulares cuyos lados son paralelos a la primera dirección y a la segunda dirección respectivamente del plano de la pared de soporte y cuyas dimensiones son sustancialmente iguales a múltiplos enteros del intervalo de corrugación io, estando situado al menos uno o cada borde de una chapa metálica ondulada entre dos corrugaciones adyacentes paralelas a dicho borde.
Según una realización, la placa de cierre está orientada de manera que tiene un lado paralelo a la primera dirección y otro lado paralelo a la segunda dirección, siendo cada lado de una dimensión menor o igual a 3io, preferentemente igual a 3io, y en la que la placa de cierre interrumpe al menos una, preferentemente dos ondulaciones de la membrana de sellado en la primera dirección y al menos una, preferentemente dos ondulaciones de la membrana de sellado en la segunda dirección.
Según una realización, en el área singular, una ondulación directamente adyacente a la ondulación interrumpida por la placa de cierre tiene una porción singular que está desplazada alejándose de la placa de cierre con respecto a una directriz de dicha ondulación fuera del área singular, para no ser interrumpida por la placa de cierre.
Así, el desvío de ciertas ondulaciones para evitar ser interrumpidas por la placa de cierre optimiza la flexibilidad de la membrana de sellado en particular para deformarse durante la contracción o la dilatación térmica.
Según una realización, la membrana de sellado comprende, a cada lado de la placa de cierre en la primera dirección, dos chapas metálicas onduladas rectangulares con muescas que tienen una dimensión de 1 io en la primera dirección y de 7io en la segunda dirección, siendo dichas chapas con muescas simétricas entre sí con respecto a un eje de simetría paralelo a la segunda dirección que pasa por el centro de la ventana, y en el que cada chapa con muescas tiene un borde interior soldado a la placa de cierre y con una hendidura formada para evitar cortar la ventana, teniendo dicha hendidura una dimensión de 1io en la primera dirección y una dimensión de 3io en la segunda dirección, de modo que el borde interior con muescas discurre a lo largo de la ventana.
De este modo, las chapas festoneadas permiten conformar la placa de cierre para formar una continuidad óptima con la membrana.
Según una realización, al menos una de o cada chapa metálica con muescas tiene un borde exterior opuesto al borde interior con muescas en la primera dirección, estando el borde exterior soldado a una chapa metálica ondulada adyacente de forma solapada y en la que en la soldadura del borde exterior de la chapa metálica con muescas a la chapa metálica ondulada adyacente, el tanque tiene un revestimiento protector térmico no soldable sobre la barrera térmicamente aislante.
Gracias a estas características, y del mismo modo que en el solapamiento entre la chapa de cierre y la membrana de sellado, el revestimiento de protección térmica permite, al tiempo que protege los paneles aislantes de las temperaturas de soldadura, evitar cualquier soldadura accidental entre la chapa con muescas y la chapa ondulada adyacente.
Según una realización, el revestimiento de protección térmica está hecho de un material compuesto que comprende al menos una capa de fibra de vidrio fijada a, preferiblemente cosida a, una lámina de aluminio.
Según una realización, la membrana de sellado es una membrana de sellado primario, la barrera de aislamiento térmico es una barrera de aislamiento térmico primaria y los paneles aislantes son paneles aislantes primarios, en la que la pared del tanque comprende una barrera de aislamiento térmico secundaria situada contra la pared de soporte y comprende también una membrana de sellado secundaria situada entre la barrera de aislamiento térmico secundaria y la barrera de aislamiento térmico primaria, en la que la membrana de sellado secundaria y la barrera de aislamiento térmico secundaria están interrumpidas en la zona singular por la ventana.
De acuerdo con una realización, el recipiente es un recipiente primario, el reborde es un primer reborde, y la estructura de sumidero comprende un recipiente secundario rígido que rodea el recipiente primario de tal manera que una porción inferior del recipiente primario está situada dentro del recipiente secundario, comprendiendo el recipiente secundario una pared lateral y un segundo reborde que se proyecta hacia fuera del recipiente secundario todo alrededor de la pared lateral del recipiente secundario, donde el segundo reborde del contenedor secundario se extiende en un plano coincidente con un plano formado por la membrana de sellado secundaria, estando el segundo reborde configurado para estar unido de forma estanca a la membrana de sellado secundaria.
Según una realización, la barrera de aislamiento térmico primaria comprende una pluralidad de ranuras de relajación situadas en las ondulaciones de la membrana de sellado primaria y estando configuradas para permitir que la membrana de sellado primaria se deforme sin imponer tensión sobre la barrera de aislamiento térmico primaria.
Según una realización, en la zona singular, la barrera de aislamiento térmico secundaria y el recipiente secundario de la estructura de sumidero están separados entre sí por una chimenea de regulación y en la que la barrera de aislamiento térmico primaria comprende ranuras de relajación, al menos algunas de las ranuras de relajación de la barrera de aislamiento térmico primaria están interrumpidas en la zona singular al nivel de la chimenea de regulación, en particular interrumpidas en la zona en la que una ondulación de la membrana de sellado primaria recubre la chimenea de regulación.
Según una realización, la membrana de sellado, una de las membranas de sellado o las membranas de sellado están hechas de un metal de entre acero inoxidable, aluminio, invar®: es decir, una aleación de hierro y níquel cuyo coeficiente de dilatación es típicamente del orden de 1,210-6 y 2,10-6 K-1, o una aleación de hierro con alto contenido en manganeso cuyo coeficiente de dilatación es del orden de 7 a 9,10-6 K-1.
Según una realización, la estructura hueca comprende al menos un medio de fijación dispuesto para fijar la carcasa rígida o el recipiente o el segundo recipiente a la pared de soporte en un punto de fijación de la pared lateral.
Según una realización, al menos un medio de fijación está configurado para permitir un desplazamiento relativo de la pared lateral del recipiente o carcasa rígida con respecto a la pared de soporte en una dirección transversal perpendicular a la pared lateral en el punto de fijación del recipiente o carcasa rígida, siendo el desplazamiento relativo superior a 1 mm, por ejemplo entre 1 y 5 mm.
Según una realización, la estructura hueca comprende una pluralidad de medios de fijación distribuidos de manera uniforme o irregular alrededor de la circunferencia del recipiente o carcasa rígida, por ejemplo tres o cuatro medios de fijación.
Dicho tanque puede formar parte de una instalación de almacenamiento en tierra, por ejemplo para almacenar GNL o estar instalado en una estructura flotante, costera o de aguas profundas, incluyendo un buque metanero, una unidad flotante de almacenamiento y regasificación (FSRU), una unidad flotante de producción y almacenamiento remoto (FPSO) y similares. Un tanque de este tipo también puede utilizarse como tanque de combustible en cualquier tipo de embarcación.
Según una realización, un buque para transportar un producto líquido frío comprende un doble casco y un tanque antes mencionado dispuesto en el doble casco.
Según una realización, la invención también proporciona un sistema de trasvase para un producto líquido frío, comprendiendo el sistema el citado buque, tuberías aisladas dispuestas para conectar el tanque instalado en el casco del mismo con una instalación de almacenamiento flotante o en tierra y una bomba para impulsar un flujo de producto líquido frío a través de las tuberías aisladas desde o hacia la instalación de almacenamiento flotante o en tierra hacia o desde el tanque del buque.
Según una realización, la invención también proporciona un procedimiento de carga o descarga de dicho buque, en el que un producto líquido frío se transporta a través de tuberías aisladas desde o hacia una instalación de almacenamiento flotante o en tierra hacia o desde el tanque del buque.
Breve descripción de los dibujos
Breve descripción de las figuras
La invención se comprenderá mejor, y otros propósitos, detalles, características y ventajas de la misma se harán más claros en el curso de la siguiente descripción de varias realizaciones particulares de la invención, dadas únicamente a modo de ilustración y no de limitación, con referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra una sección transversal esquemática de una estructura de sumidero integrada en la pared inferior de un tanque a lo largo de la línea I-I de la figura 5.
La figura 2 muestra una vista superior de la pared inferior del tanque en la que se han omitido la membrana de sellado primaria y la estructura del sumidero.
La figura 3 muestra una vista superior de la pared inferior del tanque en la que se ha omitido la membrana de sellado primaria.
La figura 4 muestra una vista transversal parcial de la pared inferior del tanque a lo largo de las líneas IV-IV de la figura 3.
La figura 5 muestra una vista superior de la pared inferior del tanque, mostrando un área más amplia que en las figuras 2 y 3.
La figura 6 es una representación esquemática seccionada de un tanque de un buque metanero y de una terminal de carga/descarga de este tanque.
Descripción de las realizaciones
En la descripción que sigue, se describirá un tanque 71 sellado y aislado térmicamente que comprende una estructura de sumidero 9 que puede emplearse en la pared inferior 2 de un tanque de almacenamiento y/o transporte de GNL. La pared del fondo 2 se refiere a una pared 2, preferentemente plana en su conjunto, situada en el fondo del tanque en relación con el campo gravitatorio terrestre. La geometría general del tanque también puede ser de distintos tipos. Las geometrías poliédricas son las más comunes.
Como puede observarse en la figura 1, la pared del tanque 2 está montada sobre una pared de soporte 1, hecha por ejemplo de chapa de acero gruesa, tal como el casco interior de un buque de doble casco 70. La pared del tanque 2 tiene una estructura multicapa que incluye, sucesivamente, una barrera de aislamiento térmico secundaria 6 fijada a la pared de soporte 1, por ejemplo con cordones de masilla interpuestos, una membrana de sellado secundaria 5 soportada por la barrera de aislamiento térmico secundaria 6, una barrera de aislamiento térmico primaria 4 que cubre la membrana de sellado secundaria 5 y una membrana de sellado primaria 3 soportada por la barrera de aislamiento térmico primaria 4. La membrana de sellado primaria 3 está destinada a estar en contacto con el gas natural licuado contenido en el tanque 71.
Las barreras térmicamente aislantes 4, 6 pueden fabricarse de muchas maneras, a partir de muchos materiales. La barrera térmicamente aislante secundaria 6 comprende una pluralidad de paneles aislantes secundarios 12 que se anclan al muro de carga 1 mediante dispositivos de retención (no mostrados) conocidos en otros lugares. La barrera térmicamente aislante primaria 4 también comprende una pluralidad de paneles aislantes primarios 11 que se fijan a los paneles aislantes secundarios 12 o al muro de carga 1 mediante dispositivos de retención (no mostrados).
Los paneles aislantes 11, 12 de estas barreras térmicamente aislantes 4, 6 forman conjuntamente superficies de apoyo planas 13 para las membranas de sellado 3, 5. Estos paneles aislantes (11, 12) se fabrican, por ejemplo, con bloques de espuma de poliuretano. Dichos paneles aislantes 11, 12 hechos de bloques de espuma de poliuretano también pueden incluir una placa de cubierta y/o una placa base, por ejemplo de madera contrachapada.
A modo de ejemplo, tales tanques se describen en las solicitudes de patente WO14057221 o FR2691520.
Según una realización, la membrana de sellado secundaria 5 está formada por un material compuesto que comprende una lámina de aluminio intercalada entre dos láminas de tejido de fibra de vidrio. La membrana de sellado primaria 3 se obtiene ensamblando una pluralidad de chapas metálicas onduladas 8, soldadas entre sí a lo largo de sus bordes, y que comprenden ondulaciones 9, 10 que se extienden en dos direcciones perpendiculares, a saber, una primera serie de ondulaciones 9 y una segunda serie de ondulaciones 10. Las dos series de ondulaciones 9, 10 pueden estar regularmente espaciadas o periódicamente espaciadas de forma irregular. Las chapas metálicas son, por ejemplo, de acero inoxidable o aluminio, moldeadas por plegado o estampado.
En el documento FR2861060se describen en particular más detalles de una membrana metálica ondulada de este tipo.
En otra realización, la membrana de sellado secundaria 5 también puede comprender una capa continua de tirantes metálicos, con bordes elevados. Los bordes elevados de las tracas se sueldan a soportes de soldadura paralelos que se fijan en ranuras en las placas de cubierta de los paneles aislantes secundarios 7, 107. Los tirantes son, por ejemplo, de Invar® : es decir, una aleación de hierro y níquel cuyo coeficiente de dilatación suele estar entre 1,2,10-6 y 2,10-6 K-1. También es posible utilizar aleaciones de hierro y manganeso, que suelen tener un coeficiente de dilatación de entre 7 y 9,10-6 K-1.
La figura 1 también muestra una estructura de sumidero 15 insertada en una ventana 7. La ventana 7 interrumpe las membranas de sellado 3, 5 y las barreras de aislamiento térmico 4, 6 en una zona singular. La ventana 7 tiene forma cuadrada en la membrana de sellado primaria 3, mientras que tiene forma circular en las barreras de aislamiento térmico 4, 6 y la membrana de sellado secundaria 5 y el muro de carga 1.
La estructura de sumidero 15 comprende un primer recipiente 16 en comunicación con el interior del tanque 71, y un segundo recipiente 17 que rodea la parte inferior del primer recipiente 16. El primer recipiente 16 está conectado de forma continua a la membrana de sellado primario 5 mediante una placa de cierre metálica 23, con lo que el primer recipiente 16 y la placa de cierre metálica 23 completan herméticamente la membrana de sellado primario 3. Del mismo modo, el segundo recipiente 16 está conectado de forma continua a la membrana de sellado secundaria 5, que completa de forma estanca.
Más concretamente, el primer recipiente 16 comprende una pared lateral cilíndrica 18 cuyo eje es perpendicular a la pared de soporte 1. Una pared inferior paralela a la pared de soporte 1 cierra la pared lateral cilíndrica 18 por la parte inferior. Del mismo modo, el segundo recipiente 17 tiene una pared lateral cilíndrica 18, cuyo eje es perpendicular a la pared de soporte 1. Una pared inferior paralela a la pared de soporte 1 cierra por abajo la pared lateral cilíndrica 18 del segundo recipiente 17. La pared lateral cilíndrica 18 del segundo recipiente 17 rodea la pared lateral cilíndrica 18 del primer recipiente 16 a una distancia de éste.
Además, la pared lateral 18 del segundo recipiente 17 comprende un segundo reborde 20 que se proyecta desde la pared lateral 18 a todo su alrededor hacia la membrana de sellado secundaria 5. El borde de la membrana de sellado secundaria 5 que delimita la ventana 7 al nivel de la membrana de sellado secundaria 5 está unido de manera estanca a la segunda pestaña 20, por ejemplo por encolado, llegando la segunda pestaña 20 a quedar parcialmente por debajo de la membrana de sellado secundaria, tal como puede verse en la figura 1.
La pared lateral 18 del primer recipiente 16 comprende un primer reborde 19 que se proyecta desde la pared lateral 18 en todo su contorno hacia la membrana de sellado primaria 3.
La placa de cierre metálica 23 se compone de dos porciones soldadas entre sí de forma solapada. Un borde interior 24 de la placa de cierre metálica 23 está soldado firmemente, es decir, con una costura de soldadura continua, al primer borde 19 alrededor de toda la pared lateral 18 del primer recipiente 16. Además, la placa metálica de cierre 23 tiene un borde exterior 25 situado por debajo de la membrana de sellado primaria 3 para formar una zona de solapamiento, como se muestra en la figura 6. De este modo, la placa metálica de cierre 23 queda firmemente soldada a la membrana de sellado primaria 3 en la zona de solapamiento. Sin embargo, la placa metálica de cierre 23 no está fijada a la barrera de aislamiento térmico primario 4. La placa de cierre metálica 23 tiene una forma cuadrada complementaria a la ventana cuadrada 7 de la membrana de sellado primaria 3. Además, la placa metálica de cierre 23 comprende un orificio 26 que tiene una forma complementaria a la del primer recipiente 16, de modo que el contorno del orificio 26 correspondiente al borde interno 24 de la placa está situado en el primer reborde 19.
En la pared del tanque 2, el espacio entre la pared de soporte 1 y la membrana de sellado secundaria 5 es un espacio secundario que contiene la barrera térmicamente aislante secundaria 6. En la estructura de sumidero 15, el espacio entre el segundo recipiente 17 y la pared de soporte 1 es también un espacio secundario. Los materiales aislantes se alojan en el espacio secundario de la estructura del sumidero 15 para completar el aislamiento térmico secundario de la pared del tanque 2 en la estructura del sumidero 15. Es probable que la membrana de sellado secundaria 5 y el segundo recipiente 17 estén en contacto con el gas licuado en caso de fuga accidental en la membrana de sellado primaria 3.
De forma similar, el espacio entre la membrana de sellado secundaria 5 y la membrana de sellado primaria 3 es un espacio primario que contiene la barrera térmicamente aislante primaria 4. En la estructura del sumidero 15, el espacio entre el segundo contenedor 17 y el primer recipiente 16 es también un espacio primario. En el espacio primario de la estructura del sumidero 15 se alojan materiales aislantes para complementar el aislamiento térmico primario de la pared del tanque 2 en la estructura del sumidero 15. La membrana de sellado primario 3 y el primer recipiente 16 están en contacto con el GNL durante su uso.
Diversos materiales aislantes pueden ser adecuados para completar el aislamiento térmico primario y secundario de esta manera, por ejemplo lana de vidrio o de roca, espumas poliméricas, en particular poliuretano o PVC, madera de balsa, madera contrachapada, , y otros.
La barrera térmicamente aislante secundaria 6 y el recipiente secundario 17 están espaciados entre sí para formar una chimenea de regulación 34. En la chimenea de regulación 34, la membrana de sellado secundaria 5 no está soportada por la barrera de aislamiento térmico secundaria 6.
Como puede observarse comparando las figuras 2 y 5, la barrera térmicamente aislante primaria 4 comprende una pluralidad de ranuras de relajación 33. Las ranuras de relajación están situadas en línea con una ondulación 9, 10 en la membrana de sellado primaria 3 y permiten que la membrana de sellado primaria 3 se deforme sin imponer tensión sobre la barrera térmicamente aislante primaria 4. Sin embargo, para evitar la falta de soporte de la membrana de sellado secundaria 5 en la chimenea de regulación 34, donde la membrana de sellado secundaria 5 no está soportada por la barrera de aislamiento térmico secundaria 6, los paneles aislantes primarios 11 no tienen ranuras de relajación 33 debajo de las ondulaciones 9, 10 de la membrana de sellado primaria 3. De hecho, la membrana de sellado secundaria 5 situada entre la chimenea de regulación y una ranura de relajación podría estar insuficientemente sujeta contra la deformación por flexión por la barrera de aislamiento térmico primaria 4 a la que está unida la membrana de sellado secundaria 5.
La figura 2 muestra una vista superior de la pared inferior 2 en la que se han omitido la estructura de sumidero 15 y la membrana de sellado primario 3 con el fin de visualizar mejor la estructura de la pared inferior por debajo de estos elementos.
Como se muestra en la Figura 2, un revestimiento protector térmico no soldable 27 está situado entre la placa de cierre metálica 23 y la barrera térmicamente aislante primaria 4. El revestimiento de protección térmica 27 situado bajo la placa de cierre 23 puede tener una forma similar a la de la placa de cierre 23 para proporcionar protección térmica a los paneles de aislamiento primario 11, como se muestra en la figura 2. Sin embargo, el revestimiento de protección térmica 27 también puede ser mayor que la placa de cierre 23, como se muestra en la figura 4. Este revestimiento puede estar hecho de un material compuesto como la mencionada membrana de sellado secundaria 5.
Las placas de anclaje metálicas 14 se fijan a las caras interiores de los paneles aislantes primarios 11, por ejemplo atornilladas o remachadas, de modo que los bordes de las chapas metálicas onduladas 8 se sueldan a las placas de anclaje 14 y fijan así la membrana de sellado primaria 3 a la barrera térmicamente aislante primaria 4. Estas placas de anclaje metálicas 14 se ilustran en las figuras 2 y 3.
La figura 3 muestra una vista superior de la pared inferior 2, en la que esta vez sólo se ha omitido la membrana de sellado primaria 3. En esta figura, por tanto, es posible observar el posicionamiento de la placa metálica de cierre 23 sobre la barrera de aislamiento térmico primario 4.
La figura 4 muestra una vista en sección transversal de la pared de la figura 3, en la que puede observarse que la placa de cierre metálica 23 está así soportada en una parte por el primer borde 19 del primer recipiente 16 y en la otra parte por la barrera térmicamente aislante primaria 4.
Como se muestra en la figura 5, una vista superior de una pared posterior 2 muestra la disposición de la membrana de sellado primaria 3 alrededor de una estructura de sumidero 15 en la zona singular.
En una zona del tanque 71 alejada de la estructura de sumidero 15, es decir, una zona regular, la membrana de sellado primaria 3 presenta una primera serie de ondulaciones rectilíneas paralelas equidistantes 9 que se extienden en una primera dirección del plano de la pared de soporte y una segunda serie de ondulaciones rectilíneas paralelas equidistantes 10 que se extienden en una segunda dirección del plano de la pared de soporte. La segunda dirección es perpendicular a la primera, de modo que las dos series de ondulaciones 9, 10 se cruzan en ángulo recto. La distancia entre dos ondulaciones adyacentes de la primera serie 9 y la distancia entre dos ondulaciones adyacentes de la segunda serie 10 son iguales a un intervalo de ondulación predeterminado io, representado por el signo 28.
Las chapas onduladas 8 tienen formas rectangulares cuyos lados son paralelos a la primera dirección y a la segunda dirección respectivamente del plano de la pared de soporte 1 y cuyas dimensiones son sustancialmente iguales a múltiplos enteros del intervalo de ondulación io.
En la zona singular alrededor de la estructura de sumidero 15, la placa de cierre 23 está orientada de manera que tiene un lado paralelo a la primera dirección y otro lado paralelo a la segunda dirección. Además, cada lado de la placa de cierre 23 tiene una dimensión igual a 3io. Como puede verse en la figura 5, la placa de cierre 23 interrumpe dos ondulaciones 9 de la membrana de sellado primaria 3 en la primera dirección y dos ondulaciones 10 de la membrana de sellado primaria 3 en la segunda dirección.
En vista del tamaño de la placa de cierre 23, la estructura de sumidero 15 podría interrumpir cuatro ondulaciones en cada dirección, lo que disminuiría la flexibilidad de la membrana de sellado primaria 3 en la zona singular. Para evitarlo, las ondulaciones 9, 10 directamente adyacentes a las ondulaciones interrumpidas por la placa de cierre 23 tienen una porción singular 29 que está desplazada a una distancia de la placa de cierre 23 con respecto a una directriz de dicha ondulación fuera de la zona singular. Las porciones singulares 29 de las ondas desplazadas se desvían de su línea direccional mediante elementos desviadores de ondas 30, como se muestra en la figura 5.
Además, la membrana de sellado primaria 3 comprende, a ambos lados de la placa de cierre 23 en la primera dirección, dos chapas metálicas onduladas rectangulares con muescas 31 que tienen unas dimensiones de 1 io en la primera dirección y 7io en la segunda dirección. Las chapas con muescas 31 son simétricas entre sí con respecto a un eje de simetría paralelo a la segunda dirección que pasa por el centro de la ventana 7. Las chapas con muescas tienen un borde interior soldado a la placa de cierre 23 y una muesca 32 formada para evitar el corte de la ventana 7 y para adaptarse a la forma de la placa de cierre 23 con un solapamiento que permite la soldadura entre las chapas con muescas y la placa de cierre. El recorte 32 tiene una dimensión de 1io en la primera dirección y una dimensión de 3io en la segunda dirección.
Las chapas metálicas con muescas 31 tienen un borde exterior opuesto al borde interior con muescas en la primera dirección. El borde exterior se suelda a una chapa ondulada 8 adyacente mediante solapamiento. Cuando el borde exterior de la chapa con muescas 31 está soldado a la chapa ondulada adyacente 8, se coloca un revestimiento protector térmico no soldable 27 sobre la barrera térmicamente aislante primaria 4, como se muestra en las figuras 2 y 3. Debido a su tamaño, la chapa con muescas 31 sólo tiene una única ondulación 10 en la segunda dirección. Para permitir que esta ondulación 10 se deforme en caso de dilatación o contracción térmica, es preferible que la chapa con muescas 31 no esté demasiado unida a la barrera térmicamente aislante primaria 4. El revestimiento de protección térmica 27 también actúa aquí como protección contra las altas temperaturas de soldadura de la barrera térmicamente aislante primaria 4.
En una realización adecuada para gas menos frío, la membrana de sellado secundaria y la barrera térmicamente aislante secundaria podrían omitirse.
La técnica que se ha descrito anteriormente para realizar la conexión entre una membrana de sellado primaria y una estructura de sumidero también puede utilizarse alrededor de cualquier otra estructura hueca que se extienda a través del espesor de la pared del tanque, por ejemplo un colector de gas o una pata de soporte, en diferentes tipos de tanques, por ejemplo en un tanque con una sola membrana de sellado, un tanque de doble membrana para gas natural licuado (GNL) en una instalación en tierra o en una estructura flotante tal como un buque metanero o similar.
Con referencia a la figura 6, una vista en piel de un buque metanero 70 muestra un tanque 71 sellado y aislado de forma generalmente prismática montado en el doble casco 72 del buque. La pared del tanque 71 comprende una barrera estanca primaria destinada a estar en contacto con el GNL contenido en el tanque, una barrera estanca secundaria dispuesta entre la barrera estanca primaria y el doble casco 72 del buque, y dos barreras aislantes dispuestas respectivamente entre la barrera estanca primaria y la barrera estanca secundaria y entre la barrera estanca secundaria y el doble casco 72.
De una manera conocida per se, las tuberías de carga/descarga 73 dispuestas en la cubierta superior del buque pueden conectarse, mediante conectores adecuados, a una terminal marítima o portuaria para transferir una carga de GNL desde o hacia el tanque 71.
La figura 6 muestra un ejemplo de terminal marítima que comprende una estación de carga y descarga 75, una tubería submarina 76 y una instalación en tierra 77. La estación de carga y descarga 75 es una instalación fija en alta mar que comprende un brazo móvil 74 y una torre 78 que soporta el brazo móvil 74. El brazo móvil 74 lleva un haz de mangueras flexibles aisladas 79 que pueden conectarse a las tuberías de carga/descarga 73. El brazo giratorio 74 puede adaptarse a todos los tamaños de metaneros. Un conducto de conexión (no mostrado) se extiende dentro de la torre 78. La estación de carga y descarga 75 permite cargar y descargar el buque metanero 70 desde o hacia la instalación en tierra 77. Comprende tanques de almacenamiento de gas licuado 80 y tuberías de conexión 81 unidas por la tubería submarina 76 a la estación de carga o descarga 75. La tubería submarina 76 permite transferir gas licuado entre la estación de carga o descarga 75 y la instalación en tierra 77 a gran distancia, por ejemplo 5 km, lo que significa que el buque metanero 70 puede mantenerse a gran distancia de la costa durante las operaciones de carga y descarga.
Para generar la presión necesaria para transferir el gas licuado, se utilizan bombas a bordo del buque 70 y/o bombas que equipan la instalación en tierra 77 y/o bombas que equipan la estación de carga y descarga 75.
Aunque la invención se ha descrito en relación con varias realizaciones particulares, está bastante claro que no está de ninguna manera limitada a las mismas y que incluye todos los equivalentes técnicos de los medios descritos, así como combinaciones de los mismos, si éstos caen dentro del alcance de la invención, que se define por las reivindicaciones.
El uso del verbo "comprender", "contener" o "incluir" y sus formas conjugadas no excluye la presencia de elementos o etapas distintos de los establecidos en una reivindicación.
En las reivindicaciones, cualquier signo de referencia entre paréntesis no se interpretará como una limitación de la reivindicación.
Claims (17)
1. Tanque (71) estanco y aislado térmicamente para el almacenamiento de un gas licuado, comprendiendo el tanque (71) una pared de tanque (2) fijada a una pared de soporte (1), comprendiendo la pared del tanque una estructura multicapa superpuesta en una dirección de espesor que incluye al menos una membrana de sellado (3) y al menos una barrera térmicamente aislante (4) dispuesta entre la pared de soporte y la membrana de sellado (3),
comprendiendo la membrana de sellado (3) una pluralidad de chapas metálicas onduladas (8) soldadas entre sí de forma estanca,
comprendiendo la barrera térmicamente aislante (4) una pluralidad de paneles aislantes yuxtapuestos (11) cada uno de los cuales tiene una cara interior que forma una superficie de apoyo (13) para la membrana de sellado (3),
estando la membrana de sellado (3) y la barrera de aislamiento térmico (4) interrumpidas en una zona singular por una ventana (7),
estando placas metálicas de anclaje (14) fijadas en las caras internas de los paneles aislantes (11) y teniendo las chapas onduladas (8) bordes soldados a las placas de anclaje (14) para retener la membrana de sellado (3) contra la superficie de apoyo (13),
comprendiendo el tanque una estructura hueca (15) insertada en la ventana (7), estando la estructura hueca (15) dispuesta a través del espesor de la pared del tanque (2), comprendiendo la estructura hueca (15) un recipiente rígido (16) o una cáscara rígida, comprendiendo el recipiente rígido (16) o cáscara una pared lateral (18) y un borde (19) que sobresale hacia el exterior del recipiente (16) o cáscara alrededor de la pared lateral (18), estando el tanque (71)caracterizado porquecomprende una placa metálica de cierre (23), comprendiendo la placa metálica de cierre (23) un borde interior (24) soldado al reborde (19) alrededor de toda la pared lateral (18),
comprendiendo la placa metálica de cierre (23) un borde exterior (25) situado debajo de la membrana de sellado (3) para formar una zona de solapamiento,
estando la placa metálica de cierre (23) soldada de forma estanca a la membrana de sellado (3) en la región de solapamiento, y quedando la placa metálica de cierre (23) libre respecto de la barrera de aislamiento térmico (4).
2. Tanque según la reivindicación 1, en el que el tanque comprende un revestimiento de protección térmica no soldable (27) situado entre la placa de cierre metálica (23) y la barrera de aislamiento térmico (4) al menos en una zona en la que la membrana de sellado (3) cubre la placa de cierre (23), para evitar dañar la cara interior de los paneles aislantes (11) mediante soldadura entre la placa de cierre metálica (23) y la membrana de sellado (3).
3. Tanque según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la estructura hueca es una estructura de sumidero (15), comprendiendo la estructura de sumidero (15) un recipiente rígido (16).
4. Tanque según la reivindicación 3, en el que el recipiente (16) tiene forma cilíndrica, la ventana (7) de la membrana de sellado (3) tiene forma cuadrada y en el que la placa de cierre (23) tiene forma cuadrada con una dimensión en un lado de la placa de cierre (23) mayor que una dimensión en un lado de la ventana (7), teniendo la placa de cierre (23) un orificio formado complementario a la forma del recipiente (16).
5. Tanque según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que, en una zona del tanque alejada de la zona singular, la membrana de sellado (3) presenta una primera serie de ondulaciones rectilíneas paralelas equidistantes (9) que se extienden en una primera dirección del plano de la pared de soporte y una segunda serie de ondulaciones rectilíneas paralelas equidistantes (10) que se extienden en una segunda dirección del plano de la pared de soporte, siendo la segunda dirección perpendicular a la primera dirección, siendo la distancia entre dos ondulaciones adyacentes de la primera serie (9) y la distancia entre dos ondulaciones adyacentes de la segunda serie (10) iguales a un intervalo de ondulación predeterminado io (28).
6. Tanque según la reivindicación 5, en el que las chapas metálicas onduladas (8) tienen forma rectangular, cuyos lados son paralelos respectivamente a la primera dirección y a la segunda dirección del plano de la pared de soporte y cuyas dimensiones son sustancialmente iguales a múltiplos enteros del intervalo de ondulación io, estando situado cada borde de una chapa metálica ondulada (8) entre dos ondulaciones adyacentes paralelas a dicho borde.
7. Tanque según la reivindicación 6, en el que la placa de cierre (23) está orientada de manera que tiene un lado paralelo a la primera dirección y otro lado paralelo a la segunda dirección, siendo cada lado de una dimensión igual a 3io, y en el que la placa de cierre (23) interrumpe dos ondulaciones de la membrana de sellado (3) en la primera dirección y dos ondulaciones de la membrana de sellado (3) en la segunda dirección.
8. Tanque según una de las reivindicaciones 5 a 7, en el que en la zona singular, una ondulación directamente adyacente a la ondulación interrumpida por la placa de cierre (23) tiene una porción singular (29) que está desplazada a una distancia de la placa de cierre (23) con respecto a una directriz de dicha ondulación fuera de la zona singular, de modo que no queda interrumpida por la placa de cierre (23).
9. Tanque según una de las reivindicaciones 5 a 8, en el que la membrana de sellado (3) comprende, a cada lado de la placa de cierre (23) en la primera dirección, dos chapas metálicas onduladas rectangulares con muescas (31) que tienen una dimensión de 1io en la primera dirección y de 7io en la segunda dirección, siendo dichas chapas con muescas (31) simétricas entre sí con respecto a un eje de simetría paralelo a la segunda dirección que pasa por el centro de la ventana (7), y en el que cada chapa con muescas (31) comprende un borde interior soldado a la placa de cierre (23) y que comprende una muesca (32) prevista para evitar cortar la ventana (7), teniendo dicha muesca (32) una dimensión de 1io en la primera dirección y una dimensión de 3io en la segunda dirección, de manera que el borde interior con muescas discurre a lo largo de la ventana (7).
10. Tanque según la reivindicación 9, en el que cada chapa con muescas (31) tiene un borde exterior opuesto al borde interior con muescas en la primera dirección, estando el borde exterior soldado a una chapa metálica ondulada adyacente (8) de forma solapada y en el que en la soldadura del borde exterior de la chapa con muescas (31) con la chapa metálica ondulada adyacente (8) el tanque tiene un revestimiento protector térmico no soldable (27) sobre la barrera térmicamente aislante (4).
11. Tanque según la reivindicación 2 o la reivindicación 10, en el que el revestimiento de protección térmica (27) está hecho de un material composite que comprende al menos una capa de fibra de vidrio fijada a una lámina de aluminio.
12. Tanque según una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la membrana de sellado (3) es una membrana de sellado primaria, la barrera térmicamente aislante (4) es una barrera térmicamente aislante primaria y los paneles aislantes (11) son paneles aislantes primarios, en el que la pared del tanque comprende una barrera térmicamente aislante secundaria (6) situada contra la pared de soporte y comprende también una membrana de sellado secundaria (5) situada entre la barrera térmicamente aislante secundaria (6) y la barrera térmicamente aislante primaria (4), en el que la membrana de sellado secundaria (5) y la barrera térmicamente aislante secundaria (6) están interrumpidas en la zona singular por la ventana (7).
13. Tanque según las reivindicaciones 3 y 12 tomadas en combinación, en el que el recipiente (16) es un recipiente primario, el reborde (19) es un primer reborde, y la estructura del sumidero (15) comprende un recipiente secundario rígido (17) que rodea el recipiente primario (16) de tal manera que una porción inferior del recipiente primario (16) está situada dentro del recipiente secundario (17), comprendiendo el recipiente secundario (17) una pared lateral (18) y un segundo reborde (20) que sobresale hacia el exterior del recipiente secundario (16) alrededor de la pared lateral (18) del recipiente secundario (17) en el que el segundo reborde (20) del recipiente secundario (17) se extiende en un plano coincidente con un plano formado por la membrana de sellado secundaria (5), estando el segundo reborde (20) configurado para estar unido de forma estanca a la membrana de sellado secundaria (5).
14. Tanque según la reivindicación 13, en el que en la zona singular la barrera térmicamente aislante secundaria (6) y el recipiente secundario (16) de la estructura del sumidero (15) están separados por una chimenea de regulación (34) y en el que la barrera térmicamente aislante primaria comprende ranuras de relajación (33), interrumpiéndose al menos algunas de las ranuras de relajación (33) de la barrera térmicamente aislante primaria (4) en la zona singular a la derecha de la chimenea de regulación (34).
15. Buque (70) para el transporte de un producto líquido frío, que comprende un doble casco (72) y un tanque según una de las reivindicaciones 1 a 14 dispuesto en el doble casco (72).
16. Sistema de trasvase de un producto líquido frío, que comprende un buque (70) según la reivindicación 15, tuberías aisladas (73, 79, 76, 81) dispuestas para conectar el tanque (71) instalado en el casco del buque a una instalación de almacenamiento flotante o en tierra (77) y una bomba para impulsar un flujo de producto líquido frío a través de las tuberías aisladas desde o hacia la instalación de almacenamiento flotante o en tierra hacia o desde el tanque del buque.
17. Procedimiento de carga o descarga de un buque (70) según la reivindicación 15, en el que un producto líquido frío se transporta a través de tuberías aisladas (73, 79, 76, 81) desde o hacia una instalación de almacenamiento flotante o en tierra (77) hacia o desde el tanque del buque (71).
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