ES3069873T3 - Modularized subsea seawater desalination system - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema modularizado de desalinización submarina. Una plantilla de desalinización submarina incluye zonas de módulos de desalinización submarina 41 y acoplamientos de fluidos de módulos 46. Una salida de agua desalinizada está conectada mediante fluidos al acoplamiento de fluidos del módulo 46 en la zona del módulo de desalinización submarina. Los módulos de desalinización submarina 5 con cartuchos de ósmosis inversa 23 están conectados mediante fluidos a un acoplamiento de fluidos de la plantilla submarina 47, una sección de entrada de agua de mar y una sección de salida de agua de mar concentrada. Un conjunto de bomba de transporte 48 para agua desalinizada en un módulo de bomba 17 está conectado mediante fluidos a la plantilla de desalinización submarina 1 y a los módulos de desalinización 5. Una bomba de circulación de agua de mar 49 está conectada mediante fluidos al lado de agua de mar de al menos un cartucho de ósmosis inversa 23. Una tubería de agua desalinizada 2 transporta el fluido desde el conjunto de bomba de transporte de agua desalinizada 48 hasta una ubicación por encima del nivel del mar. Además, la invención se refiere a un módulo de desalinización submarina 5 y a un método para sustituir un módulo de desalinización submarina 5 que requiera mantenimiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Sistema modularizado de desalinización submarina de agua de mar

[0003] La presente invención se refiere a un sistema modular de desalinización submarina. El sistema incluye plantillas submarinas con módulos designados para la desalinización, el bombeo, el control, la inyección de productos químicos y el transporte de fluidos. La invención también se refiere a un módulo de desalinización submarina y a un método que intercambia dichos módulos.

[0004] Las membranas de ósmosis inversa (RO) pueden colocarse en el agua de mar a una profundidad de agua que proporcione una presión hidrostática superior a la presión osmótica (π). Puede utilizarse una presión hidrostática superior a π en un proceso de desalinización para empujar moléculas de agua a través de las membranas de RO sin requerir presión adicional. La desalinización submarina es favorable, ya que la bomba que proporciona el flujo a través de las membranas de RO puede ubicarse aguas abajo de las membranas de RO, bombeando así solo el flujo de agua desalinizada en lugar de bombear el flujo completo de agua de mar. El documento WO2012 131621 describe una planta desalinizadora flotante de energía undimotriz. El agua desalinizada se produce por el proceso de ósmosis inversa impulsado por la presión hidrostática a profundidad y aumentado por la energía de una planta desalinizadora flotante de energía undimotriz, y que se suministra a bombas en una bandeja. Un elevador móvil sirve y llena la bandeja con cartuchos de ósmosis inversa (RO) que se bajan a la bandeja desde la superficie del océano. Las bombas en la estructura de bandeja bombean agua desalinizada a una tubería o un buque cisterna.

[0005] El documento OTC 24273 "SPRINGS: Subsea Seawater Treatment - Case Study", Pierre PEDENAUD et al., describe un sistema de tratamiento de agua de mar submarina para la desulfatación de agua de mar por una unidad de nanofiltración y transporte a un depósito. Las aguas de depósito contienen a menudo concentraciones elevadas de bario o calcio. Los sistemas de tratamiento necesitan membranas para eliminar cualesquiera sulfatos que puedan formarse en el agua de mar antes de inyectarla en el depósito para evitar las acumulaciones severas. Un bloque requerido para el desarrollo de los yacimientos petrolíferos submarinos es el tratamiento del agua de mar para inyección, que a veces llega hasta la desulfatación, si el agua de embalse contiene niveles significativos de bario o calcio para mantener la presión y optimizar la recuperación de reservas.

[0006] La presente invención está basada en la utilización de una presión hidrostática mayor que la presión osmótica π en un proceso de desalinización para empujar moléculas de agua a través de membranas de RO sin requerir presión adicional. El sistema de desalinización de la invención está adaptado para ubicarse a una profundidad de agua designada en el fondo marino. Una bomba de circulación impulsa un flujo de agua de mar a través de una matriz de membranas de RO. El retenido (agua de mar concentrada) de las membranas de RO se descarga localmente. El permeado (agua desalinizada) se bombea con una bomba de transporte a emplazamientos de recepción de agua desalinizada. La bomba de transporte genera una diferencia de presión. Esto reduce la presión de entrada de la bomba, por lo que la presión de permeado de las membranas de RO es igual a la presión de entrada de la bomba de transporte. Esto proporciona la presión diferencial necesaria sobre las membranas de RO para impulsar la ósmosis inversa. Con esta configuración, puede desalinizarse agua de mar utilizando la presión hidrostática presente en el agua de mar circundante.

[0007] Las plantas desalinizadoras de alta capacidad requieren una superficie de tierra sustancial, y típicamente dichas áreas de tierra no están disponibles o son caras cerca de donde se requiere agua desalinizada. Por lo tanto, también es una ventaja ubicar plantas de desalinización bajo el mar.

[0008] En consecuencia, la presente invención se refiere a un sistema de desalinización submarina. El sistema de desalinización submarina para proporcionar agua desalinizada a una ubicación por encima del nivel del mar. Una plantilla de desalinización submarina está diseñada como una estructura base permanente ubicada en el fondo marino, adaptada para ubicarse en una estructura base permanente separada instalada en el fondo marino por delante de la plantilla, o para ubicarse en la parte superior de una cimentación de fondo marino instalada por delante de la plantilla de desalinización submarina en el fondo marino. La plantilla de desalinización submarina incluye al menos una zona de módulo de desalinización submarina, al menos un módulo de acoplamiento de fluido y tuberías de plantilla en conexión de fluido con el al menos un acoplamiento de fluido de módulo. Al menos un módulo de desalinización submarina recuperable colocado en la al menos una zona de módulo de desalinización submarina de la plantilla de desalinización submarina, y el al menos un módulo de desalinización submarina recuperable que incluye un acoplamiento de fluido de plantilla submarina conectado al al menos un acoplamiento de fluido de módulo. Al menos un cartucho de ósmosis inversa está en conexión de fluido con el acoplamiento de fluido de plantilla submarina. Al menos un conjunto de bomba de circulación de agua de mar está en conexión de fluido con un lado de agua de mar del al menos un cartucho de ósmosis inversa. El conjunto de bomba de circulación está corriente abajo del al menos un cartucho de ósmosis inversa. Al menos un conjunto de bomba de transporte de agua desalinizada está en conexión de fluido con un lado de agua desalinizada del al menos un cartucho de ósmosis inversa en el módulo de desalinización submarina recuperable y al menos una tubería de agua desalinizada. Al menos un módulo de bomba de agua submarina recuperable incluye al menos uno del conjunto de bomba de transporte de agua desalinizada y el al menos un conjunto de bomba de circulación de agua de mar. Al menos un acoplamiento de fluido de plantilla en el al menos un módulo de bomba de agua submarina recuperable conectado a al menos un acoplamiento de fluido de módulo en la plantilla que tiene una zona de módulo de bomba. La al menos una tubería de agua desalinizada se extiende hasta una ubicación por encima del nivel del mar.

[0009] El sistema de desalinización submarina puede incluir, además, una cimentación de fondo marino permanente asegurada a elementos de anclaje al fondo marino, y la plantilla de desalinización submarina puede adaptarse para ubicarse en la parte superior de la cimentación de fondo marino permanente.

[0010] La plantilla de desalinización submarina puede adaptarse para ubicarse en una plantilla base adicional en conexión de fluido con la tubería de agua desalinizada y una salida de agua de mar concentrada. La plantilla incluye conductos de plantilla y puede incluir válvulas.

[0011] La plantilla base submarina adicional puede adaptarse para ubicarse en la parte superior de una cimentación de fondo marino permanente y puede incluir conductos de plantilla y válvulas.

[0012] La plantilla de desalinización submarina puede incluir, además, elementos de anclaje al fondo marino asegurados a la plantilla de desalinización submarina.

[0013] Los elementos de anclaje al fondo marino pueden incluir anclajes por succión.

[0014] La plantilla con una zona de módulo de bomba puede ser la plantilla de desalinización.

[0015] El al menos un conjunto de bomba de circulación de agua de mar y el al menos un conjunto de bomba de transporte de agua desalinizada pueden estar ubicados en un módulo de bomba de agua submarina recuperable común.

[0016] El al menos un conjunto de bomba de circulación de agua de mar puede estar ubicado en un módulo de bomba de circulación de agua de mar recuperable. El al menos un conjunto de bomba de transporte de agua desalinizada puede estar ubicado en un módulo de bomba de transporte de agua desalinizada submarina recuperable. El módulo de bomba de transporte recuperable está ubicado, a continuación, en una zona de módulo de bomba de transporte de agua desalinizada, y el módulo de bomba de circulación submarina recuperable está ubicado en una zona de módulo de bomba de circulación.

[0017] Al menos un módulo de control recuperable está ubicado en al menos una zona de módulo de control en la plantilla de desalinización.

[0018] El al menos un módulo de desalinización submarina puede incluir, además, un filtro de entrada de agua de mar dispuesto para filtrar agua de mar que entra en el al menos un cartucho de ósmosis inversa.

[0019] El filtro de entrada de agua de mar puede estar ubicado en la parte superior del al menos un módulo de desalinización submarina.

[0020] La plantilla con una zona de módulo de bomba puede ser una plantilla de bombeo separada y una vía de flujo de agua desalinizada puede, a continuación, extenderse entre la plantilla de bombeo separada y la plantilla de desalinización submarina.

[0021] Una plantilla de bombeo separada con el al menos un módulo de bombeo puede estar ubicada en un lado corriente abajo de la plantilla de desalinización submarina e incluye una entrada de agua desalinizada y una salida de agua desalinizada, por lo que la plantilla de bombeo separada con el al menos un módulo de bombeo porta agua desde la plantilla de desalinización a un emplazamiento de parte superior.

[0022] Además, la invención se refiere a un módulo de desalinización submarina para un sistema de desalinización como el descrito anteriormente que comprende una pluralidad de cartuchos de ósmosis inversa, una salida de agua de mar concentrada, una salida de agua desalinizada, una entrada de agua de mar y un acoplamiento de fluido de plantilla submarina adaptado para conectarse a al menos un acoplamiento de fluido de módulo en una plantilla de desalinización.

[0023] Un método para reemplazar módulos submarinos instalados en un sistema de desalinización submarina por módulos submarinos revisados puede incluir las etapas de:

[0024] identificar que el módulo submarino requiere revisión basándose en parámetros predefinidos; proporcionar una embarcación por encima del sistema de desalinización submarina;

[0025] bajar una herramienta de elevación de módulo submarino al módulo submarino seleccionado; elevar el módulo submarino seleccionado hasta la embarcación;

[0026] bajar el módulo submarino revisado a la plantilla submarina;

[0027] asegurar el módulo submarino reparado a la plantilla submarina.

[0028] La identificación puede estar basada en parámetros seleccionados del grupo de parámetros: caudal de agua desalinizada, caída de presión de agua en el módulo de desalinización submarina, salinidad de agua desalinizada e intervalos de tiempo regulares; asegurar los medios de elevación de módulo de desalinización submarina al módulo de desalinización submarina usado, liberar el módulo de desalinización submarina usado de un medio de desalinización submarina, elevar los medios de elevación de módulo de desalinización submarina y el módulo de desalinización submarina usado a la embarcación, bajar los medios de elevación de módulo de desalinización submarina y el módulo de desalinización submarina revisado a la plantilla de desalinización submarina, y liberar los medios de elevación de módulo de desalinización submarina del módulo de desalinización submarina revisado.

[0029] Los medios de elevación pueden ser un marco de elevación estándar, una herramienta de elevación de liberación, cables simples con ojales, etc.

[0030] La recuperabilidad de los módulos (y, en algunos casos, de las plantillas) en el sistema modular proporciona un sistema robusto y fiable.

[0031] El diseño permite instalar y recuperar partes del sistema en diferentes campañas de intervención, en una serie de operaciones o en una sola operación con todos los módulos en su lugar. Esto proporciona flexibilidad con respecto a la selección de embarcaciones de instalación. Partes del sistema pueden aislarse con válvulas y recuperarse para mantenimiento mientras el resto del sistema está en operación. Con módulos de repuesto listos para la operación en una embarcación de revisión, el módulo recuperado puede ser reemplazado inmediatamente por otro módulo. Esto proporciona mayor disponibilidad (tiempo de actividad). El trabajo de mantenimiento y revisión en módulos puede realizarse en otros lugares, tal como en una base de suministro o en otro lugar, y ofrece flexibilidad con respecto a la ubicación del trabajo de mantenimiento.

[0032] Los módulos con las mismas funciones están estandarizados. Los módulos estandarizados pueden intercambiarse entre cualquier ranura del mismo tipo. Módulos de repuesto pueden estar listos para ser desplegados en cualquier ubicación de ranura cuando se necesite el reemplazo. El diseño modular también proporciona la oportunidad de expansión escalonada de la capacidad de producción total del sistema de desalinización durante la vida útil de la planta submarina.

[0033] Los conectores de elevación montados en los marcos de módulo, un sistema de guiado, las zonas de módulo en la plantilla o plantillas, el uso de una embarcación de instalación o revisión, etc., proporcionan un medio rápido, robusto y fiable para instalar y recuperar módulos (y, en algunos casos, plantillas y/o plantillas base). La intervención puede realizarse a intervalos específicos o se desencadena por eventos basados en parámetros monitorizados.

[0034] Breve descripción de las figuras adjuntas:

[0035] La Fig. 1 es una representación esquemática de una primera etapa de una instalación de una parte de un sistema de desalinización submarina de la invención en un fondo marino;

[0036] La Fig.2 es una representación esquemática de una segunda etapa de la instalación iniciada en la Fig.1; La Fig. 3 es una representación esquemática de un sistema de desalinización submarina instalado de la invención;

[0037] La Fig. 4 es una representación esquemática de una primera etapa de una instalación de un sistema de desalinización submarina completo de la invención;

[0038] La Fig. 5 es una representación esquemática de un sistema de desalinización submarina de la invención con doce plantillas de sistema de desalinización;

[0039] La Fig.5b es un diagrama de flujo de control de desalinización submarina;

[0040] La Fig.6 muestra un detalle de la Fig.5 con tres plantillas;

[0041] La Fig.6b es un diagrama de flujo de desalinización submarina;

[0042] La Fig. 7 es una representación esquemática de una configuración alternativa de un sistema de desalinización de la invención con una plantilla de bombeo separada;

[0043] La Fig.8 es una representación esquemática de un sistema de desalinización en una realización alternativa con un emplazamiento flotante de recepción de agua desalinizada;

[0044] La Fig.9 muestra la realización de la Fig.8 durante una etapa de intercambio de módulos;

[0045] La Fig. 10 muestra la realización de la Fig. 8 incluyendo, además, una unidad flotante de generación de energía;

[0046] La Fig. 11 muestra una realización alternativa de la invención con una entrada de agua de mar en una ubicación remota en relación a una plantilla;

[0047] La Fig. 12 muestra una realización alternativa de la invención con una entrada de agua de mar en una ubicación remota por encima de una plantilla;

[0048] La Fig. 13 muestra una realización alternativa de la invención con una entrada de agua de mar en una estación de filtrado y bombeo separada;

[0049] La Fig.13b es un diagrama de flujo de desalinización submarina;

[0050] La Fig.14 muestra una realización alternativa de la invención con una plantilla de bomba de transporte de agua desalinizada separada de una plantilla de desalinización de agua;

[0051] Las Figs. 15a-15d muestran detalles de módulos de desalinización para el sistema de desalinización de la invención;

[0052] Las Figs. 16a-16c muestran detalles de módulos de desalinización alternativos para el sistema de desalinización de la invención;

[0053] La Fig.17 es una representación esquemática de una plantilla submarina en una configuración de 3x3 para 9 módulos en una elevación y desde el lado;

[0054] La Fig.18 es una representación esquemática de una plantilla submarina en una configuración de 3x6 para 18 módulos en una elevación y desde el lado;

[0055] Las Figs.19a-c son representaciones esquemáticas de módulos de bomba de agua de la invención; La Fig.20 es una representación esquemática de un flujo entre una plantilla, un módulo de desalinización, un módulo de circulación y un módulo de transporte;

[0056] La Fig.21 es una representación esquemática de un sistema de desalinización submarina con una plantilla en una cimentación de fondo marino permanente y puentes entre módulos;

[0057] La Fig.22 es una representación esquemática de un sistema de desalinización submarina con una plantilla de desalinización y una plantilla de bomba en una plantilla base ubicada en una cimentación de fondo marino permanente; y

[0058] La Fig.23 es una representación esquemática de un sistema de desalinización submarina con una plantilla de desalinización ubicada en una cimentación de fondo marino permanente.

[0059] Descripción detallada de realizaciones de la invención con referencia a los dibujos adjuntos:

[0060] Las secuencias de instalación mostradas en las figuras 1, 2 y 4 son relevantes para la instalación de todas las plantillas y módulos.

[0061] La Fig.1 muestra una primera etapa de instalación de una plantilla 1 de desalinización submarina. La plantilla 1 de desalinización submarina se baja desde una embarcación 6 de instalación/revisión hacia un fondo marino. La plantilla 1 de desalinización submarina está prefabricada y se instala a una profundidad de agua designada. La plantilla se instala como un evento único que la desembarca en su ubicación usando la embarcación 6 de instalación/revisión. La plantilla está diseñada para soportar el peso total de un sistema, incluidas herramientas y equipos de instalación y operativos. La plantilla puede contener tuberías o conductos internos, cables, válvulas y conexiones para agua, energía, datos y productos químicos. Alternativamente, la plantilla se desembarca en una cimentación o base de fondo marino permanente (no mostrada en la Fig.1) y la cimentación de fondo marino representa, a continuación, la estructura instalada como un evento único en su ubicación usando la embarcación 6 de instalación.

[0062] La plantilla 1 de desalinización submarina o la cimentación de fondo marino están adaptadas para ubicarse en el fondo marino y esto puede implicar diseñar la plantilla de desalinización submarina/cimentación como una estructura base permanente ubicada en el fondo marino con ranuras o zonas de instalación para módulos y que sirva como base de desembarco y operativa para los módulos (incluidos módulos de desalinización, módulos de bomba, módulos de entrada, módulos de productos químicos y módulos de instrumentación y control). Alternativamente, la plantilla puede adaptarse para ubicarse en el fondo marino adaptándola para estar ubicada en una estructura base permanente separada instalada en el fondo marino por delante de la plantilla. La plantilla 1 de desalinización submarina (o la cimentación de fondo marino) se fija al fondo marino con anclajes por succión. Otros mecanismos de fijación (no mostrados) pueden incluir alfombras de lodo, alambres, vertidos de hormigón, cargas o pilares. Una plantilla 1 de desalinización submarina normalmente se instala en su lugar permanentemente o durante un período prolongado, tal como el tiempo de operación o la vida útil del sistema de desalinización. La plantilla 1 de desalinización submarina en la Fig. 1 se muestra instalada sin los módulos.

[0063] Alternativamente, la plantilla 1 de desalinización submarina puede estar ubicada en la parte superior de la cimentación de fondo marino instalada por delante de la plantilla de desalinización submarina en el fondo marino.

[0064] La plantilla 1 de desalinización submarina puede ser recuperada del fondo marino por la embarcación 6 de revisión. La estructura y cimentación dependen de las condiciones y requisitos reales del fondo marino. Cuando los diversos elementos submarinos se instalan y fijan en el fondo marino, puede instalarse y conectarse a la(s) plantilla(s) una tubería de transporte para agua desalinizada, cables de energía y datos para bombas y equipos submarinos, y líneas de suministro de productos químicos.

[0065] La plantilla 1 de desalinización submarina puede instalarse en el fondo marino con una tubería y cables (ya) conectados a ella.

[0066] La Fig.2 muestra la plantilla 1 de desalinización submarina de la Fig.1 instalada en un fondo marino. La plantilla 1 de desalinización submarina incluye anclajes por succión u otros elementos adecuados que forman una cimentación para la plantilla. Los módulos estandarizados, que incluyen módulos 5 de desalinización, se bajan desde la embarcación 6 de revisión (embarcación de instalación) a la plantilla 1 de desalinización submarina. La instalación escalonada facilita los requisitos de la embarcación 6 de revisión. La instalación también incluye instalar una línea de conexión que incluye una línea de energía y una tubería 2 de agua desalinizada desde la plantilla 1 de desalinización submarina a un emplazamiento 4 de recepción de agua desalinizada en tierra. También puede ir una línea para productos químicos de limpieza desde el emplazamiento de recepción de agua desalinizada hasta la plantilla 1 de desalinización submarina junto con la línea de conexión que incluye la línea de energía y la tubería 2 de agua desalinizada. El emplazamiento 4 de recepción de agua desalinizada puede incluir un emplazamiento de postratamiento y embotellado si el sistema de desalinización producirá agua potable. También pueden usarse minerales y otros aditivos para proporcionar un agua más sabrosa. El emplazamiento 4 de recepción de agua desalinizada puede incluir una estación de bombeo. El sistema también puede incluir una base 7 de suministro para operaciones en alta mar y para transportar agua desalinizada a otra ubicación. El agua desalinizada puede usarse para otros fines, tales como aplicaciones agrícolas o industriales. Una salida 3 de agua de mar concentrada con un tubular o cualquier clase de conducto o canal desde la plantilla conduce el agua de mar concentrada lejos del sistema de desalinización para impedir un aumento de salinidad alrededor del sistema de desalinización.

[0067] El emplazamiento 4 de recepción de agua desalinizada también proporciona energía y comunicación de datos bidireccional a la plantilla. La comunicación de datos puede incluir señales relativas al estado de los diversos componentes de la plantilla 1 de desalinización submarina y señales relativas a los parámetros operativos de la plantilla 1 de desalinización submarina.

[0068] Los módulos incluyen al menos un módulo 5 de desalinización con una pluralidad de cartuchos de filtro de RO y un módulo de bombeo con una bomba de circulación para la alimentación continua de agua de mar a los cartuchos de filtro de RO y una bomba de transporte que bombea agua desalinizada al emplazamiento 4 de recepción de agua desalinizada. Los módulos, que incluyen el módulo 5 de desalinización, se insertan en la plantilla 1 de desalinización submarina con conexiones de inserción, p. ej., bien conocidas en los emplazamientos de producción de hidrocarburos submarinos. Las conexiones de inserción pueden conectar el módulo 5 de desalinización a la plantilla 1 de desalinización submarina al desembarcar el módulo 5 de desalinización en una zona de módulo de desalinización en la plantilla 1 de desalinización submarina.

[0069] Alternativamente, estas conexiones pueden sustituirse por conexiones conectadas usando un vehículo operado remotamente (ROV). Para los módulos de desalinización con cartuchos de filtro de RO, las conexiones típicamente incluyen una conexión para agua de mar, una conexión para agua desalinizada, una conexión para agua de mar concentrada y conexiones para transferir señales relativas al estado del módulo. También pueden incluirse conexiones para productos químicos de limpieza.

[0070] Típicamente se usa un ROV para facilitar la instalación y la conexión de los módulos a la plantilla 1 de desalinización submarina.

[0071] Se instala una salida 3 de agua de mar concentrada con una tubería de descarga extendida junto con las plantillas 1 de desalinización submarina para conducir el agua de mar concentrada lejos del sistema de desalinización. Los módulos 5 de desalinización y los módulos de bomba, control y productos químicos se instalan en la plantilla 1 de desalinización submarina en el fondo marino usando, p. ej., la embarcación 6 de revisión. La embarcación 6 de revisión tiene una grúa con la capacidad de elevación requerida para alcanzar la plantilla 1 de desalinización submarina en el fondo marino. Es ventajoso si la embarcación de revisión tiene capacidad para transportar varios módulos en una campaña.

[0072] La energía al sistema de desalinización submarina se suministra bien desde la costa mediante cables de energía submarinos, bien por generación de energía marina local, p. ej., energía fósil, eólica, solar o undimotriz. Los cables de energía e instrumentación pueden estar integrados en la línea de conexión como un mazo de cables o tendidos juntos. La plantilla 1 de desalinización submarina puede estar ubicada en un soporte en la cimentación para localizar la plantilla a una cierta distancia por encima del fondo marino para impedir que lodo y desechos del fondo marino sean arrastrados en el flujo de agua hasta los módulos de desalinización.

[0073] La Fig.3 muestra un sistema de desalinización submarina con la plantilla 1 de desalinización submarina y los módulos 5 de desalinización y otros módulos instalados en el fondo marino. Una bomba en un módulo 17a de bomba de transporte bombea agua desalinizada representada por una flecha que apunta hacia la derecha a lo largo de la línea de conexión que incluye la tubería 2 de agua desalinizada en la forma de líneas de transporte de agua a un emplazamiento 4 de recepción de agua desalinizada. Una flecha que apunta hacia la izquierda a lo largo de las líneas de conexión representa energía eléctrica para las bombas en los módulos 17a de bombas de transporte. El agua de mar concentrada se expulsa a través del tubular de agua de mar concentrada con la salida 3 de agua de mar concentrada.

[0074] La Fig.4 muestra un método de instalación alternativo que incluye la instalación de un sistema de desalinización submarina completo con la plantilla 1 de desalinización submarina y módulos que incluyen los módulos 5 de desalinización desde una embarcación 6 de revisión en una única operación. El método de instalación dependerá, por ejemplo, de la capacidad de carga permitida de la embarcación 6 de revisión. Un módulo 17 de bomba puede incluir tanto una bomba de transporte para agua desalinizada como una bomba de circulación para bombear agua de mar a través de los módulos de desalinización.

[0075] La Fig. 5 muestra una planta de desalinización submarina con doce plantillas 1 de desalinización como se ve desde arriba. Cada plantilla 1 de desalinización incluye nueve módulos, entre ellos seis módulos 5 de desalinización, un módulo 17 de bomba, un módulo 18 de control recuperable y un módulo 29 de inyección química recuperable. Las plantillas 1 de desalinización están conectadas a tuberías de derivación de agua desalinizada que alimentan una formación de una línea 2 de agua desalinizada común que porta agua desalinizada a un emplazamiento de recepción de agua desalinizada. Cada módulo 5 de desalinización también está conectado a cables de suministro de energía y cables de control. Los tubulares de descarga con la salida 3 de agua de mar concentrada descargan agua de mar concentrada. Cada cuadrado representa un módulo. La Fig. 5 ilustra que la planta es fácilmente escalable y adaptable a diferentes aplicaciones. El módulo 17 de bomba incluye tanto la bomba de transporte para agua desalinizada como la bomba de circulación para bombear agua de mar a través de los módulos de desalinización.

[0076] El módulo 18 de control incluye los circuitos electrónicos y lógicos para monitorizar y controlar el sistema de desalinización, comunicarse con una sala de control en la parte superior y ejecutar comandos. El módulo 18 de control incluye conectores eléctricos que conectan los cables de control para entrada/salida (E/S) a la superficie y conectores para E/S a los sensores y equipos en la plantilla. Cada función de control, p. ej., abrir y cerrar una válvula, tendrá un bucle de control dedicado.

[0077] Podría ser un control de bucle abierto simple, o un control de bucle cerrado más avanzado con retroalimentación de sensor.

[0078] El diagrama de flujo de control de desalinización submarina de la Fig.5b muestra cómo puede configurarse un control de bucle abierto.

[0079] Las funciones de control son iniciadas normalmente desde la sala de control de la parte superior por un operador humano, pero, alternativamente, pueden automatizarse completamente y ser ejecutadas por el sistema de control. El módulo 18 de control aloja toda la electrónica en recipientes a presión de una atmósfera, diseñados para soportar la presión hidrostática a la profundidad de instalación. Los módulos 18 de control son recuperables, intercambiables y reemplazables.

[0080] Los productos químicos para limpieza pueden suministrarse a través de la línea 12 de productos químicos que se extiende desde un depósito de productos químicos en tierra o en la embarcación de revisión.

[0081] En algunos casos, puede ser una ventaja o ser necesario el suministro de productos químicos local. En estos casos, un módulo 29 de inyección de productos químicos contiene uno o varios contenedores de productos químicos y las bombas, tuberías/conductos, instrumentaciones y sistemas de control requeridos para fines de limpieza, mantenimiento y desinfección. Se inyectan y mezclan productos químicos con el flujo de agua desalinizada para fines de limpieza, mantenimiento y desinfección. Se utilizan diferentes tipos de productos químicos en "solución de limpiezain situ" para retrolavar módulos de desalinización con cartuchos de RO o conjuntos de prefiltro. Los módulos 29 de inyección de productos químicos son recuperables, intercambiables y reemplazables.

[0082] Las funciones de control pueden integrarse en al menos un módulo para omitir un módulo de control separado. La Fig.6 corresponde en gran medida a un detalle de la Fig.5 con tres plantillas 1 de desalinización, incluyendo cada una un acoplamiento 32 de línea de agua desalinizada que conecta la tubería 2 de agua desalinizada, un acoplamiento 34 de línea de energía que conecta una línea 14 de energía, un acoplamiento 33 de línea de productos químicos que conecta una línea 12 de productos químicos y una salida 3 de agua de mar concentrada con una línea de descarga. Sin embargo, en la Fig.6 hay un módulo 17a de bomba de transporte recuperable separado y un módulo 17b de bomba de circulación de agua de mar recuperable separado. El módulo 29 de inyección de productos químicos se proporciona para limpiar el sistema de desalinización. Los seis cuadrados abiertos representan los módulos 5 de desalinización. Un sistema de control puede incluir sensores que monitorizan presiones, flujos volumétricos, salinidad, consumo de energía, temperaturas, etc.

[0083] El diagrama de flujo de desalinización submarina de la Fig. 6b muestra cómo el agua fluye a través de los diversos elementos del sistema de desalinización en una realización específica con una bomba de circulación corriente abajo del filtro de desalinización/la filtración por ósmosis inversa.

[0084] El módulo 17a de bomba de transporte recuperable con una bomba de transporte se energiza por la electricidad suministrada desde el emplazamiento de recepción. En una realización alternativa, Fig. 5, un módulo 17 de bomba incluye tanto la bomba de transporte que transporta agua desalinizada a la superficie como la bomba de circulación que produce un flujo de agua de mar más allá de los filtros de RO. Las conexiones de inserción incluyen conexiones para la bomba de agua desalinizada, la energía de la bomba y la señalización. El módulo 17a de bomba de transporte empuja el agua desalinizada a los emplazamientos de recepción en superficie. La bomba de transporte se asegura de que no haya o que haya muy poca contrapresión en los cartuchos de filtro de RO evacuando el agua desalinizada corriente abajo de los módulos de desalinización. La bomba de transporte en el módulo 17a de bomba de transporte proporciona una diferencia de presión sobre los filtros de RO que es mayor que la presión osmótica.

[0085] El módulo 17a de bomba de transporte incluye un motor eléctrico sumergible y una bomba conectada por un eje/acoplamiento de transmisión. La bomba proporciona la altura necesaria en el agua desalinizada. La energía para el motor eléctrico puede proporcionarse mediante puentes eléctricos desde una terminación del cable de energía (no mostrado) en lugar de desde conexiones de inserción. Estos puentes pueden ser conectados y desconectados por un ROV.

[0086] La bomba incluye una carcasa con la máquina hidráulica que proporciona la altura y el caudal especificados en el fluido. La bomba está conectada a las tuberías/conductos de la plantilla con una entrada de fluido y una salida de fluido.

[0087] El módulo 17a de bomba de transporte contiene sistemas y dispositivos auxiliares para garantizar una operación fiable de la bomba y el motor, p. ej., sistema de refrigeración de motor, sistema de lubricación, válvulas e instrumentación para monitorización y control. Los módulos 17 de bomba son recuperables, intercambiables y reemplazables. El módulo de bomba está ubicado corriente abajo de los módulos 5 de desalinización.

[0088] En una realización alternativa, la bomba de circulación para agua de mar está ubicada corriente arriba de los módulos de desalinización o corriente arriba del módulo de desalinización.

[0089] La Fig.7 muestra una configuración alternativa de un sistema de desalinización de la invención con una plantilla 16 de bombeo separada que sirve a varias plantillas 20 de desalinización sin bombas ni módulos de control. La plantilla 16 de bombeo incluye un módulo 29 de inyección de productos químicos recuperable, un módulo 17a de bombeo de agua desalinizada de transporte recuperable, un módulo 17b de bomba de circulación de agua de mar recuperable y un módulo 18 de control recuperable. El módulo 17b de bomba de circulación de agua de mar recuperable y el módulo 17a de bomba de transporte se muestran en módulos de bomba de circulación recuperables separados, pero podrían haber estado ubicados en el mismo módulo, como se muestra en la Fig. 5. En el último caso, la plantilla de bombeo con cuatro zonas puede alojar dos módulos 17 de bombeo, cada uno con una bomba de circulación de agua de mar y una bomba de transporte para proporcionar un sistema a prueba de fallos con redundancia integrada que permita intercambiar componentes sin detener la producción. Las plantillas 20 de desalinización solo incluyen módulos 5 de desalinización. La salida 3 de agua de mar concentrada con tubulares de descarga conduce el agua de mar concentrada lejos del sistema, como se explicó anteriormente. La línea 14 de alimentación eléctrica, el cable 19 de control y la línea de conexión con la tubería 2 de agua desalinizada van al emplazamiento de recepción de agua desalinizada en una embarcación de revisión o un emplazamiento en la parte superior. La plantilla 16 de bombeo proporciona una vía de flujo entre la admisión 38 de agua de mar y la bomba 11 de circulación de agua de mar. El tubular 8 de entrada proporciona la vía de flujo para agua de mar desde la plantilla 16 de bombeo separada y a las plantillas 20 de desalinización. El agua de mar se bombea desde la entrada 9 de agua de mar, a través de la plantilla 16 de bombeo, a través de la bomba 11 de circulación de agua de mar, a través de la plantilla 16 de bombeo, a través del tubular 8 de entrada, a través de la plantilla 20 de desalinización, a través del filtro de agua de mar en el módulo 5 de desalinización, más allá y parcialmente a través de los cartuchos de RO para separarse en agua de mar concentrada y agua desalinizada, por lo que el agua de mar concentrada fluye a través de la plantilla y fuera de la salida 3 de agua de mar concentrada. El agua desalinizada fluye hacia la plantilla 20 de desalinización, la línea de conexión con la tubería 2 de agua desalinizada, a través de la plantilla 16 de bomba, a través del módulo 17a de bomba de transporte, a través de la plantilla 16 de bomba, a través de la tubería 2 de agua desalinizada y al emplazamiento de recepción de agua desalinizada (no mostrado en la Fig.7).

[0091] El módulo 29 de inyección de productos químicos incluye un tanque o varios tanques con productos químicos a inyectar en los módulos 5 de desalinización, en particular en el lado de agua de mar de los cartuchos para eliminar incrustaciones, acumulaciones, etc., que reduce o impide el flujo de agua a través de los cartuchos. También pueden inyectarse productos químicos como ácido cítrico en el lado desalinizado de los cartuchos para lavar los cartuchos en una dirección de flujo inversa.

[0093] En la Fig. 7, la plantilla 16 de bombeo separada sirve a tres plantillas 20 de desalinización sin bombas ni módulos de control, pero claramente puede servirse a un número mayor o menor de plantillas de desalinización.

[0094] La Fig. 8 muestra el sistema de desalinización de la invención en una realización alternativa con un emplazamiento flotante 10 de recepción de agua desalinizada. El agua desalinizada se bombea al emplazamiento flotante 10 de recepción de agua desalinizada a través de la tubería 2 de agua desalinizada. La línea 12 de productos químicos, el cable 14 de energía y el cable 19 de control portan los consumibles requeridos a la plantilla 1 de desalinización con los módulos 5 de desalinización. La salida 3 de agua de mar concentrada con el tubular de descarga conduce el agua de mar concentrada a una distancia lejos de la plantilla 1 de desalinización y a una ubicación donde el agua de mar concentrada no tendrá una influencia negativa en la vida marina local.

[0096] La Fig.9 muestra la realización de la Fig.8 y destaca que también puede usarse un emplazamiento flotante 10 de recepción de agua desalinizada para intercambiar los módulos, tales como los módulos 5 de desalinización, para su revisión y mantenimiento. A través de la línea 12 de productos químicos se portan productos químicos de limpieza. El agua de mar concentrada se conduce fuera de la salida 3 de agua de mar concentrada lejos de la plantilla con el tubular de descarga.

[0098] La Fig. 10 muestra la realización de las Figs. 8 y 9, además de mostrar también una unidad flotante 13 de generación de energía separada. La unidad 13 de generación de energía puede incluir sistemas que proporcionan energía renovable a partir de las olas, el viento, el sol, las mareas, etc. Alternativamente, la unidad 13 de generación de energía puede incluir un motor de combustión y un generador. La línea de energía se extiende desde la unidad flotante 13 de generación de energía y hasta el sistema de desalinización en el fondo marino.

[0100] La Fig. 11 muestra una realización alternativa de la invención con la entrada de agua de mar de la plantilla 1 de desalinización conectada a un tubular 8 de entrada con una admisión 38 de agua de mar en una ubicación remota en relación con la plantilla 1 de desalinización submarina. El tubular 8 de entrada conectado a la entrada 9 de agua de mar en la plantilla 1 de desalinización submarina puede usarse para proporcionar agua de mar con una calidad más favorable a los módulos 5 de desalinización, incluyendo menor concentración de contaminación, material biológico, sal u otras sustancias no deseadas. La salida 3 de agua de mar concentrada está ubicada lejos de la admisión 38 de agua de mar para impedir que el agua de mar concentrada entre en la admisión 38 de agua de mar. El emplazamiento 4 de recepción de agua desalinizada ubicado en tierra conectado a la plantilla 1 de desalinización a través de la tubería 2 de agua desalinizada requiere una huella pequeña en comparación con una planta de desalinización completa.

[0102] La Fig. 12 muestra una realización alternativa que corresponde a la realización de la Fig. 11, pero donde el tubular 8 de entrada con una admisión 38 de agua de mar está elevado del fondo marino y el tubular 8 de admisión está asegurado a una boya flotante amarrada al fondo marino.

[0104] La Fig.13 muestra una realización alternativa que corresponde a la realización de las Figs.11 y 12, pero donde el tubular 8 de entrada está conectado a una estación 21 de filtrado y bombeo separada con una admisión de agua de mar separada. La estación 21 de filtrado y bombeo incluye uno o varios módulos en una plantilla de filtrado y bombeo separada con uno o varios filtros 22 de entrada y una bomba de agua de mar corriente arriba, que alimenta agua de mar a través de los módulos de desalinización desde el lado de entrada. La estación 21 de filtrado y bombeo proporciona una unidad de entrada con una admisión de agua de mar en una estructura o plantilla separada lejos de la plantilla 1 de desalinización submarina. El agua de mar fluye a través de la estación 21 de filtrado y bombeo para su prefiltración o pretratamiento antes de entrar en los módulos de desalinización. La estación 21 de filtrado y bombeo contiene uno o más módulos de entrada (no mostrados). Cada módulo de entrada contiene conjuntos de filtros para la filtración y el pretratamiento de agua de mar. Un conjunto de filtros incluye uno o más filtros con diferentes propiedades. Los módulos de entrada son recuperables, intercambiables y reemplazables. La estación 21 de filtrado y bombeo también incluye una bomba de alimentación. La bomba de alimentación opera como una bomba de circulación para el sistema de desalinización y posibilita la descarga de agua de mar concentrada desde el sistema de desalinización. La bomba de alimentación puede estar integrada en un módulo de bomba de alimentación recuperable y reemplazable.

[0106] El diagrama de flujo de desalinización submarina de la Fig. 13b muestra cómo el agua fluye a través de los diversos elementos del sistema de desalinización en una realización específica con una toma/admisión de agua de mar y una bomba de circulación corriente arriba del filtro de precirculación y el filtro de desalinización/la filtración por ósmosis inversa.

[0108] La Fig. 14 muestra la solución de la Fig. 7 con una plantilla 16 de módulo de bomba separada con el módulo 17a de bomba de transporte para agua desalinizada ubicado corriente abajo de la plantilla 1 de desalinización con la salida 3 de agua de mar concentrada y los módulos 5 de desalinización, y corriente arriba del emplazamiento 4 de recepción de agua desalinizada. El módulo 17b de bomba de circulación recuperable está ubicado en la plantilla 1 de desalinización.

[0110] Las Figs.15a, 15b, 15c muestran detalles de un módulo 5 de desalinización para el sistema de desalinización de la invención. El módulo 5 de desalinización incluye una pluralidad de cartuchos 23 de RO ubicados en una matriz dentro del módulo 5 de desalinización. La Fig.15b muestra un cartucho que se extiende por la longitud del módulo, y la Fig. 15b muestra tres cartuchos 23 de RO que se extienden por la longitud del módulo. La cantidad y el tamaño de los cartuchos dependen de los cartuchos de RO disponibles comercialmente y de los parámetros de diseño del módulo. También pueden usarse cartuchos de RO a medida. Un filtro 22 de entrada para agua de mar ambiente está ubicado en la parte superior de los módulos y una rejilla 26 de entrada protege el filtro 22 de entrada para agua de mar. El filtro 22 de entrada está diseñado para impedir la obstrucción prematura de los cartuchos de RO. El módulo 5 de desalinización incluye un marco exterior 27 y conectores 28 de elevación superiores usados comúnmente para módulos submarinos. Una salida 24 de agua desalinizada y una salida 25 de agua de mar concentrada están ubicadas en el lado inferior 37 del módulo y están adaptadas para la conexión con la plantilla. Estas salidas pueden formar el acoplamiento 47 de plantilla que está diseñado para insertarse en el acoplamiento de módulo en la zona de plantilla de desalinización de la plantilla de desalinización.

[0112] El módulo 5 de desalinización con la pluralidad de cartuchos 23 de filtro de RO incluye un conjunto de conductos dispuestos en paralelo donde uno (Fig.15b) o más (Fig.15c) cartuchos 23 de filtro de RO se conectan a cada conducto en serie. El agua de mar entra en el módulo de desalinización a través del conjunto de prefiltro o filtro 22 de entrada, donde el agua de mar se filtra a la calidad deseada. A continuación, el agua de mar prefiltrada se distribuye sobre el conjunto de RO, donde entra en un conjunto de cartuchos 23 de filtro de RO en los conductos individuales. Dentro de los conductos, el agua de mar es separada por los cartuchos 23 de filtro de RO en la parte de agua desalinizada (permeado) y la parte de agua de mar concentrada (retenido). La parte de agua desalinizada y la parte de agua de mar concentrada salen por salidas separadas 24, 25, respectivamente, y cada parte se recoge en sus propias tuberías de recogida o sistema colector. El módulo 5 de desalinización está conectado a la plantilla mediante conectores de flujo.

[0114] El agua desalinizada de los módulos 5 de desalinización es recogida y bombeada a la superficie por la bomba de transporte. La bomba de circulación se asegura de que entre continuamente suficiente agua de mar en los módulos 5 de desalinización, y de que el agua de mar concentrada abandone los módulos y sea transportada a una ubicación desde donde se descarga al mar.

[0116] Los prefiltros o filtros 22 de entrada que mejoran la calidad del agua se colocan corriente arriba de los cartuchos 23 de filtro de RO. Los filtros 22 de entrada de los prefiltros están formados como un conjunto que incluye uno o más elementos de filtro. La forma, el tamaño, la composición de material, el número de capas y la funcionalidad exacta de un conjunto de prefiltro dependen de las condiciones de agua locales, los requisitos operativos para los cartuchos de filtro de RO y la frecuencia de cambio de módulos de desalinización requerida.

[0117] El conjunto de prefiltro se muestra como una parte integrada del módulo de desalinización.

[0118] Esto se opone a la realización mostrada en la Fig.13, donde un conjunto de prefiltro separado forma una parte de un módulo de filtro ubicado en una ubicación diferente. Como alternativa, el conjunto de prefiltro podría colocarse en la misma plantilla que los módulos de desalinización, en una estructura diferente, en una plantilla diferente o como una unidad separada en su propia plantilla.

[0119] La Fig. 15d muestra una realización del módulo 5 de desalinización de la invención con una admisión 31 de agua de mar en el acoplamiento 47 de fluido de plantilla submarina para permitir que el agua de mar se bombee de la bomba de circulación al módulo de desalinización. En consecuencia, esta realización no incluye la toma de agua de mar en la parte superior del módulo de desalinización. Este módulo es adecuado, por ejemplo, para la configuración mostrada en la Fig.13, donde una unidad externa incluye la bomba de circulación y el prefiltro de entrada, que bombean el agua de mar a baja presión (por debajo de la presión osmótica π) a la plantilla de desalinización y, desde allí, a la toma 31 de agua de mar en el acoplamiento 47 de fluido de plantilla submarina. De manera similar, la Fig.16 también muestra un módulo de desalinización. La Fig.16 muestra una realización con varias salidas para agua desalinizada y agua de mar concentrada. La Fig. 16a también muestra una realización con una tapa superior 30 que permite bombear agua de mar al módulo de desalinización en lugar de bombear agua desalinizada fuera del módulo. Las conexiones 28 de elevación estandarizadas en la parte superior del marco de módulo de desalinización permiten conectar un marco de elevación estandarizado al módulo de desalinización para fines de instalación y recuperación. La tapa superior 30 incluye una conexión 35 de entrada de agua de mar para permitir que el agua de mar filtrada entre en la tapa superior y en los cartuchos de RO.

[0120] La Fig. 16a muestra un acoplamiento 47 de plantilla y la Fig. 16b muestra tres acoplamientos 47 de plantilla separados adaptados para conectarse a los acoplamientos de módulo de las zonas de módulo de las plantillas en el lado inferior 37 de los módulos. Los módulos de bomba pueden tener acoplamientos similares.

[0121] La bomba de circulación también puede estar ubicada corriente arriba del módulo de desalinización y la salida de la bomba de circulación puede estar en conexión de fluido con la conexión 35 de entrada de agua de mar. Las Figs. 17 y 18 muestran las plantillas 1 de desalinización en una elevación superior y desde el lado con espacio para nueve y dieciocho módulos, respectivamente. Las plantillas incluyen elementos 40 de anclaje al fondo marino, tales como cuatro anclajes por succión para fijar las plantillas 1 de desalinización al fondo marino. Un acoplamiento 32 de salida de agua de mar concentrada está ubicado en un extremo de la plantilla y conecta la tubería 2 de agua desalinizada a la plantilla 1 de desalinización. Un acoplamiento 34 de línea de energía conecta el cable 14 de energía y el acoplamiento 33 de línea de productos químicos conecta la línea 12 de productos químicos a la plantilla. Los cuadrados de las plantillas representan enchufes o acoplamientos para módulos, permitiendo instalar un módulo en cada cuadrado. Los cuadrados con una cruz representan zonas con enchufes para funciones técnicas, y los cuadrados sin una cruz representan zonas 41 de módulo de desalinización. Los enchufes para módulos técnicos pueden incluir una zona 42 de módulo de bomba, una zona 43 de módulo de inyección de productos químicos y una zona 44 de módulo de control. Cada zona incluye al menos un módulo de acoplamiento 46 de fluido de módulo con conexiones para un módulo. Los acoplamientos 46 de fluido de módulo para las al menos una o más zonas 42 de módulo de bomba y las una o más zonas 41 de módulo de desalinización incluyen conexiones de agua. Las una o más zonas 42 de módulo de bomba incluyen acoplamientos 46 de fluido (agua) de módulo para cables de energía y control. La zona 44 de módulo de control puede incluir conexiones para varios sensores y también puede incluir hardware de control para controlar el motor eléctrico en el módulo de bomba. El módulo de control también controla las válvulas dentro de la plantilla (no mostradas), posibilitando el corte completo de una conexión de módulo para permitir el intercambio de módulos sin que se filtre agua de mar al sistema de agua desalinizada. El módulo de control también controla válvulas que permiten la entrada de fluidos de limpieza en los componentes, y las válvulas que permiten el retrolavado de los módulos de desalinización para impedir que se obstruyan. El módulo de control también puede monitorizar sensores de presión y sensores de flujo para identificar cuándo debe lavarse o intercambiar un módulo de desalinización y comunicar con sensores de salinidad para identificar el acceso no deseado de agua de mar en los circuitos de agua desalinizada.

[0122] Los módulos pueden "limpiarsein situ" mientras están ubicados en el fondo marino. Se bombea un fluido de limpieza a los módulos a través de la plantilla, bien desde un módulo de limpieza, bien desde una línea de fluido de limpieza separada de la superficie. Un módulo puede seleccionarse y limpiarse mientras otros módulos están en operación.

[0123] Además de lo que se muestra en la Fig. 17, la Fig. 18 muestra un enchufe para un módulo de bomba de circulación. El módulo de bomba de circulación puede bombear agua fuera de la salida 3 de agua de mar concentrada y, por lo tanto, obligar a que el agua de mar fluya más allá de los filtros de RO en los módulos de desalinización. Alternativamente, el módulo de bomba de circulación podría estar ubicado corriente arriba de los filtros de RO en los módulos de desalinización. La plantilla de tuberías o conductos con válvulas 36 se indica esquemáticamente en la plantilla de desalinización, reconociendo que todas las plantillas de las figuras incluyen alguna clase de tuberías o conductos de plantilla con válvulas 36 para acomodar diferentes modos de operación y situaciones de flujo, incluyendo intercambio de módulos, lavado con productos químicos, baipasear módulos que no funcionan, etc. Las tuberías de plantilla con válvulas 36 están integradas en la plantilla o se extienden parcial o completamente en el exterior de la plantilla, y la representación esquemática no está completa y no pretende representar unas tuberías de plantilla con válvulas reales.

[0124] Las Figs.19a-c muestran un módulo 17 de bomba de agua con un marco 27 de módulo y un conjunto de bomba de agua eléctrica sellado que incluye una bomba y un motor. Las conexiones 28 de elevación estandarizadas están aseguradas al marco 27 de módulo. El acoplamiento 47 de plantilla submarina proporciona un acoplamiento de fluido e incluye al menos una de una entrada de agua y una salida de agua. El acoplamiento 47 de plantilla submarina puede incluir, además, una conexión de control y una conexión de energía. Las conexiones se encuentran típicamente en un lado inferior 37 del módulo 17 de bomba de agua. Las conexiones se adaptan a la plantilla y pueden formar la interfaz entre la zona de módulo de plantilla y el módulo 17 de bomba. El módulo de bomba de agua puede ser un módulo 17a de bomba de transporte de agua desalinizada con un conjunto 48 de bomba de transporte de agua desalinizada como se muestra en la Fig. 19a, un módulo 17b de bomba de circulación de agua de mar con un conjunto 49 de bomba de circulación de agua de mar como se muestra en la Fig.19b o un módulo 17ab combinado de bomba de transporte de agua desalinizada y bomba de circulación de agua de mar como se muestra en la Fig.19c. En el último caso, el módulo de bomba de agua incluye tanto el conjunto 48 de bomba de transporte de agua desalinizada como el conjunto 49 de bomba de circulación de agua de mar.

[0125] La Fig.20 es una representación esquemática del sistema modularizado de desalinización submarina de agua de mar de la invención, que indica el flujo de agua. La entrada de agua de mar se indica con una flecha que apunta hacia abajo por encima del módulo 5 de desalinización con el cartucho 23 de RO. El agua de mar concentrada del módulo 5 de desalinización fluye a través del acoplamiento 47 de fluido de plantilla submarina conectado al acoplamiento 46 de fluido de módulo en la zona 41 de módulo de desalinización submarina, a través de la plantilla 1 de desalinización, a través del módulo 17b de bomba de circulación submarina con un conjunto 49 de bomba de circulación y abandona la plantilla 1 de desalinización a través del acoplamiento 15 de salida de agua de mar concentrada, como indica la flecha que apunta a la izquierda.

[0126] El agua desalinizada del módulo 5 de desalinización fluye a través del acoplamiento 47 de fluido de plantilla submarina conectado al acoplamiento 46 de fluido de módulo en la zona 41 de módulo de desalinización submarina, a través de la plantilla 1 de desalinización, el módulo 17a de bomba de transporte submarino con un conjunto 48 de bomba de transporte y abandona el acoplamiento 32 de línea de agua desalinizada de la plantilla 1 de desalinización, como indica la flecha que apunta a la derecha.

[0127] El módulo 5 de desalinización, el módulo 17b de bomba de circulación y el módulo 17a de bomba de transporte deben instalarse en sus respectivas zonas de módulo 41, 45, 42 en la plantilla de desalinización. Cada zona incluye un acoplamiento 46 de fluido de módulo, y cada módulo incluye un acoplamiento 47 de fluido de plantilla. La plantilla 1 de desalinización incluye elementos 40 de anclaje al fondo marino, tales como anclajes por succión, pilotes, etc.

[0128] La Fig. 21 muestra una realización alternativa donde la plantilla 1 de desalinización es recuperable y está ubicada en una cimentación 50 de fondo marino permanente asegurada a elementos 40 de anclaje al fondo marino. La cimentación 50 de fondo marino permanente no incluye ninguna tubería ni otras características que requieran mantenimiento y revisión. Un marco 61 de soporte de plantilla en la cimentación 50 de fondo marino permanente localiza la plantilla 1 de desalinización en la cimentación 50 de fondo marino permanente. Se permite recuperar la plantilla 1 de desalinización recuperable para su revisión y reparación mientras que la cimentación 50 de fondo marino permanente garantiza que la plantilla 1 de desalinización mantenga su posición después del despliegue.

[0129] Los puentes 62 y 63 conectan el módulo 5 de desalinización en la zona 41 de módulo de desalinización, el módulo 17b de bomba de circulación con conjunto 49 de bomba de circulación en la zona 45 de módulo de bomba de circulación y el módulo 17a de bomba de transporte con conjunto 48 de bomba de transporte en la zona de módulo 42 de bomba de transporte para indicar que no se necesita realizar todas las conexiones con la plantilla 1 de desalinización.

[0130] La Fig. 22 muestra otra realización donde la plantilla 1 de desalinización con una zona 41 de módulo de desalinización es recuperable y está ubicada en la parte superior de una plantilla base 55 separada con una zona de plantilla de desalinización. La plantilla base 55 incluye tuberías (no mostradas), es recuperable y está ubicada en la cimentación 50 de fondo marino permanente asegurada a elementos 40 de anclaje al fondo marino. Una conexión 64 de plantilla forma una interfaz y una conexión entre la plantilla 1 de desalinización y la plantilla base 55. El acoplamiento 32 de salida de agua desalinizada y el acoplamiento 15 de salida de agua de mar concentrada están ubicados en la plantilla base 55 y las tuberías dentro de/en la plantilla base 55 conectan la plantilla base y la plantilla 1 de desalinización. Un marco 67 de soporte de plantilla de desalinización en la plantilla base 55 localiza la plantilla 1 de desalinización en la plantilla base 55.

[0131] De manera similar, una plantilla 68 de bomba con el módulo 17b de bomba de circulación y el módulo 17a de bomba de transporte instalados en sus respectivas zonas 45, 42 de módulo de bomba se instala en la plantilla base 55 con una zona de plantilla de bomba. Una conexión 54 de plantilla forma una interfaz y una conexión entre la plantilla 54 de bomba y la plantilla base 55. Un marco 61 de soporte de plantilla en la cimentación 50 de fondo marino permanente localiza la plantilla base 55 en la cimentación 50 de fondo marino permanente. Un marco 67 de soporte de plantilla de bomba en la plantilla base 55 localiza la plantilla 68 de bomba en la plantilla base 55.

[0132] La Fig.23 es una representación esquemática del sistema de desalinización submarina con una plantilla 1 de desalinización ubicada en una cimentación 50 de fondo marino permanente. Todas las conexiones de fluido entre la plantilla 1 de desalinización y los módulos 5, 17a, 17b pasan a través de los acoplamientos 47 de fluido de plantilla submarina y los acoplamientos 46 de fluido de módulo. Los acoplamientos adicionales para energía y control también pasan por la plantilla y hacia los módulos. El marco 61 de soporte de plantilla en la cimentación 50 de fondo marino permanente mantiene la plantilla 1 en su lugar.

[0133] Evidentemente, todos los componentes están diseñados para uso submarino con un valor nominal de presión que permite que los componentes operen de manera fiable a la profundidad prevista. Una profundidad de típicamente más de 300 m para proporcionar una presión hidrostática de alrededor de 30 bar que debería ser suficiente para superar la presión osmótica π del agua de mar común en todo el mundo.

[0134] Es importante distribuir el agua de mar concentrada uniformemente en el mar y lejos del sistema de producción de agua desalinizada para proporcionar una solución de descarga respetuosa con el medio ambiente. Una solución de descarga incluye una salida de agua de mar concentrada conectada a una tubería de descarga con múltiples salidas o difusores o una red de tuberías de descarga y tubos con múltiples salidas para distribuir el agua de mar concentrada (no mostrados). Tal solución de descarga limita o reduce el impacto medioambiental del agua de mar concentrada.

[0135] Una unidad de descarga (no mostrada) puede incluir módulos de descarga a medida ubicados en una plantilla para facilitar una descarga de agua controlada y bien distribuida. La unidad de descarga está conectada a la plantilla de agua desalinizada. Los módulos de descarga son recuperables y reemplazables.

[0136] El sistema de desalinización descrito anteriormente con referencia a las figuras adjuntas se monitoriza, controla y opera remotamente desde un centro de control en tierra o desde una embarcación de superficie en alta mar. El centro de control puede estar en cualquier lugar y puede estar conectado al centro de control en tierra del sistema de desalinización, p. ej., mediante Internet. El centro de control está conectado al sistema submarino mediante un cable de datos e instrumentos en alta mar. Todas las bombas, equipos eléctricos e instrumentación se supervisan y controlan típicamente mediante el cable de datos e instrumentación, o mediante satélites y una boya flotante. La comunicación entre la boya flotante y el satélite podría realizarse, por ejemplo, mediante una antena/unidad de envío-recepción en la superficie del mar conectada a los equipos submarinos.

[0137] El equipo eléctrico y la instrumentación pueden monitorizarse y controlarse desde una embarcación que opera el sistema de desalinización.

[0138] La embarcación de revisión puede desplazarse entre una base de suministro en tierra y la ubicación del sistema de desalinización submarina. La base de suministro de almacenamiento en tierra puede estar ubicada cerca del sistema de desalinización submarina, donde hay módulos de desalinización y módulos de bombeo de repuesto listos para su envío. Los módulos de desalinización se reemplazan de forma regular o cada vez que hay un problema con un cierto módulo. La embarcación de revisión puede transportar uno o varios módulos de desalinización nuevos/revisados desde la base de suministro en tierra hasta la ubicación del sistema de desalinización submarino y bajar el uno o varios módulos de desalinización a la plantilla de desalinización. El módulo de desalinización nuevo/revisado se instala, a continuación, en la plantilla submarina reemplazando al módulo de desalinización recuperado. Esta operación puede continuar hasta que todos los módulos submarinos seleccionados sean reemplazados por módulos de desalinización de reemplazo. El reemplazo de los módulos de bomba, control y productos químicos se ejecuta de la misma manera. Los módulos de bomba submarina, de productos químicos y de control se elevan a bordo de la embarcación de suministro antes de bajar un módulo de bomba, de productos químicos o de control de reemplazo e instalarlo en la plantilla submarina reemplazando al módulo de bomba o de control recuperados. Todos los módulos recuperados se llevan a la base de suministro en tierra para su revisión.

[0139] Las realizaciones anteriores de la invención se describen con módulos y ubicaciones específicos. Sin embargo, se pretende que las diversas soluciones puedan combinarse en un sistema de la invención. Por ejemplo, la solución con una línea que porta productos químicos desde el emplazamiento de recepción de agua o la solución con un módulo que contiene uno o varios tanques que contienen productos químicos en el fondo marino pueden combinarse con cualquiera de las realizaciones. De manera similar, todas las realizaciones pueden incluir una bomba de circulación en un módulo dedicado, o en un módulo de bombeo combinado tanto con una bomba de circulación como con una bomba de transporte. Todas las realizaciones pueden utilizarse como un emplazamiento flotante de recepción de agua desalinizada o como un emplazamiento de recepción en tierra, todas las realizaciones pueden utilizar una admisión de agua de mar remota, etc. De manera similar, las diversas plantillas con zonas de módulo o zonas de plantilla pueden combinarse también.

Claims (12)

1. REIVINDICACIONES

1. Un sistema de desalinización submarina para proporcionar agua desalinizada a una ubicación por encima del nivel del mar que comprende:

una plantilla (1) de desalinización submarina está diseñada como una estructura base permanente ubicada en el fondo marino, o adaptada para ubicarse en una estructura base permanente separada instalada en el fondo marino por delante de la plantilla, o para ubicarse en la parte superior de una cimentación de fondo marino instalada por delante de la plantilla de desalinización submarina en el fondo marino, incluyendo la plantilla de desalinización submarina:

al menos una zona (41) de módulo de desalinización submarina, al menos un módulo (46) de acoplamiento de fluido y tuberías (36) de plantilla en conexión de fluido con el al menos un acoplamiento (46) de fluido de módulo;

al menos un módulo (5) de desalinización submarina recuperable colocado en la al menos una zona (41) de módulo de desalinización submarina de la plantilla (1) de desalinización submarina, y el al menos un módulo (5) de desalinización submarina recuperable que incluye un acoplamiento (47) de fluido de plantilla submarina conectado al al menos un acoplamiento (46) de fluido de módulo, y al menos un cartucho (23) de ósmosis inversa en conexión de fluido con el acoplamiento (47) de fluido de plantilla submarina; al menos un conjunto (49) de bomba de circulación de agua de mar en conexión de fluidos con, y corriente abajo de, el al menos un cartucho (23) de ósmosis inversa;

al menos un conjunto (48) de bomba de transporte de agua desalinizada en conexión de fluido con un lado de agua desalinizada del al menos un cartucho (23) de ósmosis inversa en el módulo (5) de desalinización submarina recuperable y al menos una tubería (2) de agua desalinizada;

al menos un módulo (17) de bomba de agua submarina recuperable que incluye al menos uno del conjunto (48) de bomba de transporte de agua desalinizada, y el al menos un conjunto (49) de bomba de circulación de agua de mar;

al menos un acoplamiento (47) de fluido de plantilla en el al menos un módulo (17) de bomba de agua submarina recuperable, conectado a al menos un acoplamiento (46) de fluido de módulo en la plantilla que tiene una zona (42) de módulo de bomba; y

en donde, durante el uso, la al menos una tubería (2) de agua desalinizada se extiende hasta una ubicación por encima del nivel del mar.

2. El sistema de desalinización submarina de la reivindicación 1, que incluye, además, una cimentación (50) de fondo marino permanente asegurada a elementos (40) de anclaje al fondo marino, y en donde la plantilla (1) de desalinización submarina se adapta para ubicarse en la parte superior de la cimentación (50) de fondo marino permanente.

3. El sistema de desalinización submarina de la reivindicación 1, en donde la plantilla (1) de desalinización submarina se adapta para ubicarse en una plantilla base (55) adicional en conexión de fluido con la tubería (2) de agua desalinizada y una salida (3) de agua de mar concentrada.

4. El sistema de desalinización submarina de la reivindicación 3, en donde la plantilla base (55) submarina adicional se adapta para ubicarse en una cimentación (50) de fondo marino permanente.

5. El sistema de desalinización submarina de la reivindicación 1, en donde la plantilla (1) de desalinización submarina incluye, además, elementos (40) de anclaje al fondo marino asegurados a la plantilla (1) de desalinización submarina.

6. El sistema de desalinización submarina de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la plantilla con una zona (42) de módulo de bomba es la plantilla (1) de desalinización.

7. El sistema de desalinización submarina de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el al menos un conjunto (49) de bomba de circulación de agua de mar está ubicado en un módulo (17b) de bomba de circulación de agua de mar recuperable;

el al menos un conjunto (48) de bomba de transporte de agua desalinizada está ubicado en un módulo (17a) de bomba de transporte de agua desalinizada submarina recuperable; y

en donde módulo (17a) de bomba de transporte recuperable está ubicado en una zona (42) de módulo de

bomba de transporte de agua desalinizada, y el módulo (17b) de bomba de circulación submarina recuperable está ubicado en una zona (45) de módulo de bomba de circulación.

8. El sistema de desalinización submarina de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye, además, al menos un módulo (18) de control recuperable ubicado en al menos una (44) zona de módulo de control en la plantilla (1) de desalinización.

9. El sistema de desalinización submarina de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el al menos un módulo (5) de desalinización submarina incluye un filtro (22) de entrada de agua de mar dispuesto para filtrar agua de mar que entra en el al menos un cartucho (23) de ósmosis inversa.

10. El sistema de desalinización submarina de la reivindicación 9, en donde el filtro (22) de entrada de agua de mar está ubicado en la parte superior del al menos un módulo (5) de desalinización submarina.

11. El sistema de desalinización submarina de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la plantilla con una zona (42) de módulo de bomba es una plantilla (16) de bombeo separada, y en donde una vía de flujo de agua desalinizada se extiende entre la plantilla (16) de bombeo separada y la plantilla (1) de desalinización submarina.

12. El sistema de desalinización submarina de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos una plantilla (16) de bombeo separada con el al menos un módulo (17) de bombeo está ubicada en un lado corriente abajo de la al menos una plantilla (1) de desalinización submarina e incluye una entrada de agua desalinizada y una salida de agua desalinizada, por lo que la plantilla (16) de bombeo separada con el al menos un módulo (17) de bombeo se adapta para portar el agua desalinizada desde la plantilla (1) de desalinización.