ES2897745T3 - Cisterna estanca y térmicamente aislante que tiene una membrana metálica ondulada en pliegues ortogonales - Google Patents

Abstract

Cisterna estanca y térmicamente aislante integrada en una estructura que tiene una pared portante, teniendo dicha cisterna una pared de la cisterna unida a dicha pared portante (3), teniendo la pared de la cisterna: - una barrera de aislamiento térmico retenida en la pared portante (3) y formada por bloques de aislamiento (1) en forma de paralelepípedos rectangulares, yuxtapuestos en filas paralelas y separados unos de las otros por huecos (10), - una barrera de estanqueidad soportada por la barrera de aislamiento térmico, teniendo dicha barrera de estanqueidad una membrana metálica formada por chapas metálicas (11) soldadas unas a las otras de manera estanca, - portando cada bloque de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico, en su cara opuesta a la pared portante (3), al menos dos bandas de conexión metálicas (5, 6), en esencia, ortogonales, dispuestas en paralelo a los lados del bloque de aislamiento, bandas a las que se sueldan las chapas metálicas (11) de la membrana metálica soportadas por dicho bloque de aislamiento, siendo dichas bandas de conexión parte integrante del bloque de aislamiento que las porta, la cisterna se caracteriza por que cada chapa de las varias chapas metálicas (11) de la membrana metálica tiene al menos dos pliegues ortogonales (12a, 12b) paralelos a los lados de los bloques de aislamiento térmico (1), estando dichos pliegues insertados en los huecos (10) proporcionados entre los bloques de aislamiento.

Description

DESCRIPCIÓN

Cisterna estanca y térmicamente aislante que tiene una membrana metálica ondulada en pliegues ortogonales

La presente invención hace referencia a una cisterna estanca y térmicamente aislante; en particular, la presente invención hace referencia a cisternas para contener líquidos fríos, por ejemplo, cisternas para el almacenamiento y/o el transporte por vía marítima de gases licuados.

Las cisternas estancas y térmicamente aislantes se pueden utilizar en diferentes industrias para almacenar productos calientes o fríos. Por ejemplo, en el campo de la energía, el gas natural licuado (GNL) es un líquido que se puede almacenar a presión atmosférica a aproximadamente -163 °C en cisternas de almacenamiento en tierra o en cisternas a bordo de estructuras flotantes.

Una cisterna de este tipo se describe, por ejemplo, en el documento FR-A-2724623, y en el documento WO2008/147003.

De acuerdo con una forma de realización, la invención proporciona una cisterna estanca y térmicamente aislante integrada en una estructura que tiene una pared portante, comprendiendo dicha cisterna una pared de la cisterna unida a dicha pared portante, comprendiendo la pared de la cisterna:

- una barrera de aislamiento térmico retenida en la pared portante y formada por bloques de aislamiento en forma de paralelepípedos rectangulares, yuxtapuestos a lo largo de filas paralelas y separados unos de otros por huecos,

- una barrera de estanqueidad soportada por la barrera de aislamiento térmico, teniendo dicha barrera de estanqueidad una membrana metálica formada por chapas metálicas soldadas unas a las otras de manera estanca,

- portando cada bloque de aislamiento de una barrera de aislamiento térmico, en su cara opuesta a la pared portante, al menos dos bandas de conexión metálicas, en esencia, ortogonales, dispuestas en paralelo a los lados del bloque de aislamiento, bandas en las que se sueldan las chapas metálicas de la membrana metálica soportada por dicho bloque de aislamiento, siendo dichas bandas de conexión parte integrante del bloque de aislamiento que las porta,

- varias chapas de la membrana metálica, teniendo cada una al menos dos pliegues ortogonales paralelos a los lados de los bloques de aislamiento térmico, siendo insertados dichos pliegues en los huecos proporcionados entre los bloques de aislamiento.

De acuerdo con las formas de realización, una cisterna de este tipo puede tener una o más de las siguientes características.

De acuerdo con una forma de realización, las chapas de la membrana metálica tienen cada una al menos dos pliegues ortogonales paralelos a los lados de los bloques de aislamiento térmico, insertados en los huecos proporcionados entre los bloques de aislamiento.

De acuerdo con una forma de realización, la pared de la cisterna tiene un elemento primario y un elemento secundario dispuesto entre la pared portante y el elemento primario, incluyendo cada uno de los elementos primario y secundario una barrera de aislamiento térmico formada por bloques de aislamiento en forma de paralelepípedos rectangulares yuxtapuestos en filas paralelas y una barrera de estanqueidad dispuesta en la barrera de aislamiento térmico, estando unida la barrera de aislamiento térmico del elemento secundario a la pared portante, estando unida la barrera de aislamiento térmico del elemento primario por medios de enganche conectados a la barrera de aislamiento térmico del elemento secundario.

De acuerdo con una forma de realización, la barrera de estanqueidad del elemento secundario se compone de la membrana metálica que tiene varias chapas, teniendo cada una al menos dos pliegues ortogonales paralelos a los lados de los bloques de aislamiento térmico e insertados en los huecos proporcionados entre los bloques de aislamiento del elemento secundario.

De acuerdo con una forma de realización, las chapas de la membrana metálica del elemento secundario se fabrican de una aleación de ter con níquel o manganeso y que tiene un coeficiente de dilatación inferior o igual a 7■ 10-6 K-1.

De acuerdo con una forma de realización, los pliegues de las chapas metálicas de la barrera de estanqueidad secundaria se insertan en los huecos entre los bloques de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico del elemento secundario.

De acuerdo con una forma de realización, los pliegues de las chapas metálicas de la barrera de estanqueidad primaria se insertan en los huecos entre los bloques de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico del elemento primario. De acuerdo con otras formas de realización, la membrana primaria puede tener un diseño diferente al de la membrana secundaria, por ejemplo, con pliegues que sobresalgan hacia el interior de la cisterna. En otras palabras, la barrera de estanqueidad del elemento primario se compone de chapas metálicas soldadas unas a las otras de manera estanca y que tienen pliegues dirigidos hacia el interior de la cisterna.

De acuerdo con una forma de realización, un bloque de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico tiene una placa inferior sobre la que se dispone una capa de espuma, en particular de poliuretano, con la placa inferior sobresaliendo con respecto a la espuma. Las placas pueden ser de madera contrachapada. El elemento secundario se mantiene apoyado en la pared portante mediante sujeciones soldadas en la pared portante y que cooperan con las zonas sobresalientes de las placas del bloque de aislamiento, posiblemente con la interposición de burletes de resina para compensar las imperfecciones locales de la pared portante.

De acuerdo con una forma de realización, un bloque de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico del elemento secundario se mantiene en la pared portante mediante pegado.

Hay muchas disposiciones posibles de las bandas de conexión en los bloques de aislamiento, en particular en lo que respecta a la posición y al número de bandas de conexión en un bloque de aislamiento. En este sentido, no todos los bloques de aislamiento son necesariamente idénticos.

De acuerdo con una forma de realización, las bandas de conexión de cada bloque de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico del elemento secundario portan dos bandas de conexión que se disponen a lo largo de los dos ejes de simetría del rectángulo definido por una cara principal de dicho bloque de aislamiento.

De acuerdo con una forma de realización, las bandas de conexión de cada bloque de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico del elemento primario se disponen en las proximidades de los bordes de una cara principal de dicho bloque de aislamiento.

De acuerdo con una forma de realización, un bloque de aislamiento tiene tres bandas de conexión dispuestas en la placa de cubierta.

De acuerdo con una forma de realización, las bandas de conexión de un bloque de aislamiento se alojan en huecos proporcionados en la placa o en la capa de espuma que la porta, para no formar un sobreespesor en la cara correspondiente del bloque de aislamiento.

De acuerdo con una forma de realización, una banda de conexión de un bloque de aislamiento se fija en su hueco mediante atornillado, grapado, remachado o pegado.

De acuerdo con una forma de realización, los medios de enganche de la barrera de aislamiento térmico del elemento primario tienen una placa metálica continua, dispuesta en la intersección de las dos bandas de conexión de cada bloque de aislamiento del elemento secundario, y un órgano saliente que pasa a través del nivel de la barrera de estanqueidad del elemento secundario sin subir hasta el nivel de la barrera de estanqueidad del elemento primario.

De acuerdo con una forma de realización, las chapas metálicas adyacentes de las barreras de estanqueidad de los elementos primario y secundario se sueldan con solape en línea con las bandas de conexión portadas por las barreras de aislamiento térmico de los elementos primario y secundario respectivamente.

De acuerdo con una forma de realización, los órganos salientes son espárragos, cuya base se fija en la placa metálica continua del bloque de aislamiento del elemento secundario, interponiéndose una pieza intermedia entre, por un lado, una tuerca que coopera con la rosca proporcionada en el extremo libre del espárrago y, por otro lado, las partes sobresalientes de las placas de los bloques de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico del elemento primario. La base de los espárragos se fija mediante soldadura y/o atornillado a la placa metálica continua del bloque de aislamiento del elemento secundario.

De acuerdo con una forma de realización, las chapas de las membranas metálicas que constituyen la barrera de estanqueidad son rectangulares y cada una tiene dos pliegues dispuestos a lo largo de los ejes de simetría del rectángulo formado por sus bordes.

De acuerdo con una forma de realización, los dos pliegues de una chapa y la barrera de estanqueidad del elemento primario se intersecan en el centro de la chapa rectangular.

De acuerdo con una forma de realización, uno de los pliegues de una chapa es continuo y el otro está interrumpido en su parte central.

De acuerdo con una forma de realización, las chapas de un primer tipo tienen un pliegue continuo en su eje mayor.

De acuerdo con una forma de realización, las chapas de un segundo tipo tienen un pliegue discontinuo a lo largo de su eje principal.

De acuerdo con una forma de realización, las chapas del primer y segundo tipo se alternan uniformemente en una pared de la cisterna, de modo que una chapa de uno de los tipos sea siempre adyacente a una chapa del otro tipo.

De acuerdo con una forma de realización, cada bloque de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico tiene dos series de ranuras ortogonales, estando dispuesta cada una de dichas series ranuras en paralelo a dos lados opuestos del bloque de aislamiento, y las chapas de la membrana metálica tienen cada una dos series de pliegues adicionales, teniendo cada una de dichas series de pliegues adicionales pliegues, ortogonales a los pliegues de la otra serie, paralelos a uno de los dos pliegues insertados en los huecos, e insertados en las ranuras de una de las series de ranuras proporcionadas en el bloque de aislamiento.

De acuerdo con una forma de realización, la membrana metálica tiene un segundo de grupo de chapas, teniendo cada una de las chapas del segundo grupo un único pliegue paralelo a dos lados opuestos de los bloques de aislamiento, estando insertado dicho pliegue en un hueco proporcionado entre dos bloques de aislamiento.

De acuerdo con otra forma de realización, cada bloque de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico tiene una ranura paralela a dos lados opuestos de los bloques de aislamiento y en la que la membrana metálica tiene un segundo grupo de chapas, teniendo cada una de las chapas del segundo grupo un pliegue insertado en una ranura proporcionada en un bloque de aislamiento y un pliegue insertado en un hueco proporcionado entre dos bloques de aislamiento.

Una cisterna de este tipo puede formar parte de una instalación de almacenamiento en tierra, por ejemplo, para almacenar GNL, o se puede instalar en una estructura flotante, en la costa o en aguas profundas, en particular un buque metanero, una unidad flotante de almacenamiento y regasificación (FSRU), una unidad flotante de producción y almacenamiento deportado (FPSO) y otros.

De acuerdo con una forma de realización, un buque para el transporte de un producto líquido frío tiene un doble casco y una cisterna como la mencionada anteriormente dispuesta en el doble casco.

De acuerdo con una forma de realización, la invención también proporciona un método de carga o descarga de un buque de este tipo, en el que un producto líquido frío se transporta a través de canalizaciones aisladas desde o hacia una instalación de almacenamiento flotante o en tierra hasta o desde la cisterna del buque.

De acuerdo con una forma de realización, la invención también proporciona un sistema de transferencia de un producto líquido frío, teniendo el sistema el buque mencionado anteriormente, canalizaciones aisladas dispuestas para conectar la cisterna instalada en el casco del buque a una instalación de almacenamiento flotante o en tierra y una bomba para impulsar un flujo de producto líquido frío a través de las canalizaciones aisladas hacia o desde la instalación de almacenamiento flotante o en tierra hacia o desde la cisterna del buque.

Una idea de base de la invención es proporcionar una estructura multicapa estanca y aislante que sea fácil de fabricar en grandes superficies. Algunos aspectos de la invención se basan en la idea de fabricar bloques de aislamiento cuya geometría sea sencilla y cuya fabricación sea poco costosa. Algunos aspectos de la invención parten de la idea de proporcionar una membrana estanca, en particular una membrana secundaria de chapa de acero con un bajo coeficiente de dilatación, por ejemplo, Invar® u otro, de bajo espesor, en particular inferior o igual a 0,7 mm, permitiendo de este modo obtener una baja rigidez que permita el anclaje a nivel de los bordes de la pared de la cisterna con la ayuda de medios de anclaje relativamente poco voluminosos.

La invención se comprenderá mejor y otros objetivos, detalles, características y ventajas de la misma aparecerán más claros en el curso de la siguiente descripción de varias formas de realización particulares de la invención, dadas únicamente a título demostrativo y no restrictivo, con referencia a los dibujos adjuntos.

En estos dibujos:

- la figura 1 muestra esquemáticamente en perspectiva un ensamblaje de diferentes órganos que constituyen una cisterna estanca y térmicamente aislante de acuerdo con la invención: esta vista general tiene partes retiradas para permitir ver las barreras de aislamiento térmico y de estanqueidad de los elementos secundario y primario de la pared de la cisterna;

- la figura 2 muestra esquemáticamente una sección de una pared de la cisterna de acuerdo con la invención, cuya barrera de estanqueidad primaria tiene pliegues que sobresalen del lado opuesto a la pared portante;

- la figura 3 muestra, en perspectiva, un bloque de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico del elemento secundario de la pared de la cisterna de la figura 1, teniendo dicho bloque, en su zona central, un medio de enganche de los bloques de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico del elemento primario de la pared de la cisterna;

- la figura 4 muestra, en perspectiva, un bloque de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico del elemento primario de la pared de la cisterna de la figura 1;

- la figura 5 representa, en perspectiva de corte al cuarto, las partes constitutivas de las barreras de aislamiento térmico y de estanqueidad de los elementos primario y secundario de una pared de la cisterna de acuerdo con la invención que tiene, en su barrera de estanqueidad del elemento primario, pliegues salientes hacia el interior de la cisterna según se muestra en la figura 2, mostrando dicha figura 5 en detalle la forma de realización de un medio de enganche de la barrera aislante primaria a una banda de conexión de la barrera aislante secundaria;

- la figura 6 muestra una vista similar a la de la figura 5, en la que se muestran dos partes de un medio de enganche desacopladas, en perspectiva estallada;

- la figura 7 muestra esquemáticamente una sección de un medio de enganche de acuerdo con otra forma de realización que la de las figuras 5 y 6;

- la figura 8 muestra una vista en planta de los medios de enganche de la figura 7;

- la figura 9 muestra un diagrama esquemático de ensamblaje, en una pared de la cisterna, de las chapas que constituyen una barrera de estanqueidad, siendo las chapas de un primer y un segundo tipo, de modo que la flexibilidad de la membrana metálica de la barrera de estanqueidad sea relativamente uniforme;

- la figura 10 muestra un diagrama esquemático de ensamblaje similar al de la figura 9, para una forma de realización alternativa en la que los pliegues de las chapas metálicas de la barrera de estanqueidad que se disponen en una primera dirección se alineen, en esencia, de una chapa de la pared de la cisterna a una chapa adyacente, mientras que, en la dirección ortogonal a la primera, los pliegues se interrumpan para evitar una intersección de pliegues;

- la figura 11 muestra, en perspectiva esquemática, un tramo de cisterna poliédrica fabricada en un buque de transporte de GNL utilizando la membrana de estanqueidad mostrada en la figura 10, lo que permite mejorar la flexibilidad de la membrana de estanqueidad para el caso de las deformaciones del eje del buque en el curso de un transporte marítimo;

- la figura 12 muestra esquemáticamente otras dos variantes de chapas metálicas que se pueden utilizar para formar una membrana de estanqueidad;

- la figura 13 es una representación esquemática de corte al cuarto de una cisterna de buque metanero y de una terminal de carga/descarga de esta cisterna;

- las figuras 14 a 16 muestran esquemáticamente todavía otras variantes de chapas metálicas que se pueden utilizar para formar una membrana de estanqueidad;

- la figura 17 muestra de forma esquemática diecisiete formas de realización de chapas metálicas plegadas que se pueden utilizar para formar una membrana de estanqueidad;

- las figuras 18 a 23 muestran esquemáticamente diferentes disposiciones de las chapas metálicas plegadas de la figura 17 que se pueden repetir de manera periódica para fabricar membranas de estanqueidad.

- la figura 24 muestra, en perspectiva, un bloque de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico del elemento secundario, de acuerdo con otra forma de realización.

- la figura 25 ilustra, en perspectiva, las barreras de aislamiento térmico y de estanqueidad del elemento secundario de acuerdo con la forma de realización de la figura 25, con la barrera de estanqueidad mostrada parcialmente retirada.

- la figura 26 es una representación en corte de las barreras de aislamiento térmico y de estanqueidad del elemento secundario de acuerdo con la forma de realización de las figuras 24 y 25.

- la figura 27 ilustra un diagrama esquemático de ensamblaje, en una pared de la cisterna, de las chapas que constituyen una barrera de estanqueidad secundaria, de acuerdo con otra forma de realización.

- la figura 28 ilustra un diagrama esquemático de ensamblaje, en una pared de la cisterna, de las chapas que constituyen una barrera de estanqueidad secundaria, de acuerdo con otra forma de realización.

En las diferentes variantes mostradas en los dibujos, los componentes, que desempeñan el mismo papel, se han designado con los mismos números de referencia, aunque se haya modificado un poco su fabricación.

Con referencia a los dibujos, se puede ver que se ha designado mediante 1 en su conjunto, un bloque aislante de la barrera de aislamiento térmico del elemento secundario de una pared de la cisterna. Este bloque tiene una longitud L y una anchura l, por ejemplo, de 3 m y 1 m respectivamente; tiene la forma de un paralelepípedo rectangular y se compone de una espuma de poliuretano comprendida entre dos placas de madera contrachapada. Una de las placas 2a sobresale de la periferia de la espuma y tiene por objetivo apoyarse en la pared portante 3 con la interposición de burletes de resina 4 que permiten la corrección de los defectos locales de la pared portante 3. La otra placa 2b del bloque de aislamiento 1 tiene, a lo largo de sus dos ejes de simetría, una banda de conexión 6 metálica, que se coloca en un hueco 7 y se fija allí mediante tornillos, remaches, grapas o pegamento. En la zona de intersección de las bandas 5 y 6, se dispone de una placa metálica continua que soporta un espárrago 8 sobresaliendo por encima de la placa 2b en el centro de la intersección de las bandas. La placa 2a se mantiene en la pared portante 3 mediante pegado por medio de burletes de resina 4, así como por medio de espárragos 9 soldados en la pared portante 3. Se procura que, entre dos bloques adyacentes 1, se proporcione un hueco 10, por ejemplo, debido a la presencia de las partes sobresalientes de la placa 2a, pero posiblemente por medio de tacos de colocación.

Si se vuelve ahora a la figura 1, se observa que, partiendo del bloque aislante secundario cubierto que se muestra en la parte superior y a la izquierda de la figura y avanzando en dirección oblicua hacia la derecha y hacia abajo, la perspectiva muestra un bloque aislante secundario 1, que está parcialmente cubierto por una chapa 11 que constituye una parte de la barrera de estanqueidad secundaria de la pared de la cisterna. Esta chapa 11 metálica tiene una forma, en esencia, rectangular y tiene un pliegue 12a, respectivamente 12b a lo largo de cada uno de los dos ejes de simetría de este rectángulo. Los pliegues 12a y 12b forman relieves dispuestos en la dirección de la pared portante 3 y se alojan en los huecos 10 de la barrera aislante secundaria. Las chapas metálicas 11 se fabrican de invar®, cuyo coeficiente de dilatación térmica está comprendido normalmente entre 1,5 10-6 y 210-6 K-1. Tienen un espesor comprendido entre aproximadamente 0,7 mm y aproximadamente 0,4 mm. Dos chapas 11 adyacentes se sueldan entre sí con solape, según se describirá en las figuras 5 y 6. La sujeción de las chapas 11 en los bloques aislantes 1 se realiza por medio de las bandas 5 y 6, a las que se sueldan al menos dos bordes de las chapas 11.

De acuerdo con una forma de realización preferida, las chapas 11 metálicas se fabrican de una aleación a base de manganeso que tiene un coeficiente de expansión térmica, en esencia, igual a 7■ 10-6 K-1. Una aleación de este tipo suele ser menos costosa que las aleaciones con alto contenido en níquel, tales como el invar®.

Haciendo referencia de nuevo a la figura 1, a partir de la zona en la que se encuentran las chapas 11 metálicas de la barrera de estanqueidad del elemento secundario de la pared de la cisterna y dirigiéndose oblicuamente hacia la derecha y hacia abajo, se ve que se muestra una zona en la que la barrera de estanqueidad secundaria está cubierta por un bloque de aislamiento 13 de la barrera aislante térmica del elemento primario de la pared de la cisterna. El bloque de aislamiento 13 se muestra en detalle en la figura 4. Se constata que este bloque tiene una estructura general, que es similar a la del bloque 1, es decir, que se trata de un sándwich formado por espuma de poliuretano entre dos placas de madera contrachapada. La placa inferior 13a, que se apoya en una chapa 11 metálica, tiene partes sobresalientes 30 a nivel de las cuatro esquinas. La fijación de estos bloques aislantes 13 se realiza mediante las partes sobresalientes 30 y los espárragos 8. En la cara superior del bloque aislante 13, se encuentran dos bandas de conexión 14a, 14b; estas bandas de conexión son metálicas y se disponen en huecos proporcionados en el bloque aislante 13 para evitar cualquier sobreespesor en este bloque aislante. Las dos bandas 14a, 14b se disponen en paralelo a los bordes del bloque 13 y se fijan en sus huecos como se ha descrito anteriormente para las bandas 5 y 6.

Por último, la figura 1 muestra, cuando nos desplazamos a partir de un elemento 13 oblicuamente hacia abajo y hacia la derecha, la instalación de una chapa 15 metálica que constituye la barrera de estanqueidad del elemento primario de la cisterna. Esta chapa 15 se puede fabricar de acero inoxidable con un espesor de aproximadamente 1,2 mm; tiene pliegues dispuestos a lo largo de los ejes de simetría del rectángulo que forma, como ya se ha indicado para las chapas 11 metálicas. Estos pliegues pueden estar en relieve en el lado de la pared portante 3, pero también pueden estar en relieve hacia el interior de la cisterna; estos pliegues se han designado por 16a, 16b. En la figura 2, así como en las figuras 5 y 6, los pliegues 16a, 16b se dirigen hacia el interior de la cisterna.

En las figuras 5 y 6, se muestra una forma de realización en la que las chapas 11 metálicas tienen un pliegue 12a dispuesto en el interior de un hueco 10 y mostrado en líneas de puntos. Las chapas adyacentes de la barrera de estanqueidad secundaria se sueldan con solape, designándose la zona de soldadura como 17. La soldadura se realiza en la banda de conexión 6, que además porta unos espárragos 18 soldados a la banda 6 en su base y roscados en su extremo superior para cooperar con un perno de sujeción 19. Este perno de sujeción se dispone en el fondo de un cuenco, cuyo borde periférico 20 se apoya en un hueco 21 practicado en la placa de madera contrachapada 13b, que limita la barrera de aislamiento primario 13 en el interior de la cisterna. En el bloque aislante primario se dispone una chapa 15, que tiene dos líneas de pliegues en relieve hacia el interior de la cisterna, juntándose los pliegues ortogonales para formar nodos; las chapas 15 se sueldan de forma estanca y forman la barrera de estanqueidad primaria de la cisterna.

La banda de conexión 6 es continua a nivel de la intersección con la banda de conexión 5 de manera que forma una zona estanca 39 en la que se pueden soldar las esquinas de cuatro chapas 11 alrededor del espárrago 18. De este modo, no es necesario perforar una chapa 11 para permitir que el espárrago 18 pase en la dirección del elemento primario de la pared de la cisterna. En el resto de su longitud, las bandas de conexión 5 y 6 están formadas preferiblemente por segmentos discontinuos yuxtapuestos, con el fin de limitar las tensiones resultantes de la contracción térmica, en particular las tensiones en las soldaduras con las chapas 11.

Las figuras 7 y 8 muestran una variante de los medios de enganche, que permiten retener los bloques de aislamiento 13 de la barrera aislante térmica primaria apoyada contra la membrana 11 metálica de la barrera de estanqueidad secundaria. Este medio de enganche tiene un espárrago 18, cuya base se une a la placa de madera contrachapada 2b del bloque de aislamiento térmico secundario 1. Entre la tuerca 22 y las partes sobresalientes 30 de las placas de madera contrachapada de los bloques aislantes primarios 13 se interpone un tirante elástico 23. De este modo se garantiza la sujeción de los bloques aislantes 13 de la barrera de aislamiento térmico primaria de la cisterna en el elemento secundario de la cisterna sin que el espárrago 18 se ponga al nivel de las chapas 15 metálicas de la barrera de estanqueidad primaria.

En las figuras, en particular en la figura 2, se muestran ranuras de relajación 40 que atraviesan aproximadamente la mitad del espesor de los bloques aislantes a partir de la placa de cubierta. Estas ranuras de relajación tienen el efecto de subdividir las placas de cubierta 2b y 13b en partes separadas. Sin embargo, estas ranuras de relajación no siempre son necesarias, en función de las propiedades del material utilizado para fabricar los bloques aislantes y de las cargas térmicas que se les apliquen. En una forma de realización no mostrada, un bloque aislante 1 o 13 no tiene ninguna ranura de relajación, de modo que la placa de cubierta 2b o 13b es continua.

Las figuras 9 a 12 hacen referencia a las disposiciones relativas de los pliegues que se han previsto en las chapas metálicas de la barrera de estanqueidad secundaria. Estas disposiciones también se pueden utilizar para la membrana primaria.

La figura 9 muestra el caso en el que se utilizan chapas que tienen un pliegue continuo y un pliegue discontinuo ortogonal al pliegue continuo. Dos tipos de chapas 31 y 32 se disponen de manera alternada. Los bordes de las chapas 31 y 32 se muestran en líneas discontinuas. Los pliegues se muestran en líneas continuas. Se ve que se obtiene una membrana caracterizada por la regularidad de la flexibilidad a lo largo de las dos direcciones.

Por el contrario, en la figura 10, se propone utilizar únicamente el tipo de chapa 32 en la que todos los pliegues a lo largo de una dirección son pliegues continuos, mientras que los pliegues a lo largo de la otra dirección son pliegues discontinuos. En la figura 11, se ve que, para una cisterna que tiene por objetivo ser instalada en un buque, se procura que los pliegues discontinuos sean paralelos al eje del buque y los pliegues continuos perpendiculares a este eje porque, en el curso del transporte, la deformación del casco del buque se produce principalmente por la deformación del eje del buque en un plano vertical debido al cabeceo.

La figura 12 muestra otras dos chapas 51 y 52 que se pueden utilizar para la construcción de la barrera de estanqueidad a nivel de los mamparos transversales al eje del buque, tal como se esboza en la figura 11.

Las figuras 14 y 15 muestran chapas plegadas H y F que se pueden utilizar en lugar de las chapas 51 y 52 de la figura 11 para formar la barrera de estanqueidad a nivel de los mamparos transversales al eje del buque. En este caso, se obtienen líneas de ondulaciones que son continuas en la anchura de la cisterna, en lugar de en su altura.

La figura 16 muestra una chapa plegada E que se puede utilizar sola o en combinación con las formas de realización anteriores para formar barreras de estanqueidad.

La figura 17 muestra diversas chapas plegadas A a R, que incluyen los ejemplos citados anteriormente y otros, que se pueden utilizar solas o combinadas de múltiples formas para formar barreras de estanqueidad.

Cada una de las chapas plegadas A a R tiene pliegues simples o ondulaciones simples, lo que facilita su ensamblaje mediante soldaduras estancas. Se pueden combinar de acuerdo con múltiples disposiciones que permiten obtener cada vez un cierto alargamiento de la membrana metálica en ambas direcciones del plano. En las figuras 18 a 23 se muestran las disposiciones preferidas.

En una variante no mostrada, se realiza una alternancia de dos tipos de chapas de forma similar a las figuras 22 y 23, pero esta vez con las chapas H y 1 de la figura 17.

En una forma de realización ilustrada en las figuras 24, 25 y 26, el bloque de aislamiento 1 de la barrera de aislamiento térmico del elemento secundario tiene dos series de ranuras ortogonales 53a, 53b. Cada una de las series de ranuras 53a, 53b es paralela a dos lados opuestos del bloque de aislamiento 1. Cada bloque de aislamiento 1 tiene en este caso dos ranuras 53a que se extienden en su dirección longitudinal y ocho ranuras 53b que se extienden transversalmente a su dirección longitudinal. Las ranuras 53a se extienden por toda la longitud del bloque de aislamiento 1 y las ranuras 53b se extienden por toda su anchura. Por lo tanto, las bandas de conexión 5, 6, en las que se sueldan los bordes de las chapas 11 de la barrera de estanqueidad secundaria, se fabrican en este caso de manera discontinua.

Además, como se muestra en la figura 25, las chapas 11 metálicas de la barrera de estanqueidad secundaria tienen dos series de pliegues 12a, 12b, 12c, 12d. Cada una de las series tiene pliegues que son perpendiculares a los pliegues de la otra serie. Además, cada serie tiene uno de los pliegues ortogonales 12a, 12b, alojados en los huecos 10 proporcionados entre los bloques de aislamiento 1, y varios pliegues adicionales 12c, 12d que son paralelos a dicho pliegue 12a, 12b. Los pliegues adicionales 12c, 12d son idénticos a los pliegues 12a y 12b y forman relieves en dirección a la pared portante 3. Los pliegues adicionales se insertan en las ranuras 53a, 53b proporcionadas en los bloques de aislamiento 1. Esta forma de realización de este tipo permite aumentar aún más la flexibilidad de la barrera de estanqueidad secundaria.

En la figura 27, los pliegues 12a, 12b de las chapas 11 de la membrana metálica del elemento secundario se muestran en líneas de puntos. Además, se muestra la posición de un bloque de aislamiento 1 de la barrera de aislamiento térmico secundaria 10, mediante transparencia. También se muestra la posición de un bloque de aislamiento 13 de la barrera de aislamiento térmico primaria enganchado a los bloques de aislamiento 1 de la barrera de aislamiento térmico secundario 10. En esta forma de realización, la barrera de estanqueidad primaria tiene más chapas 11 que bloques de aislamiento 1. En este caso, la barrera de estanqueidad primaria tiene el doble de chapas 11 que de bloques de aislamiento 11. Por lo tanto, las chapas 11 tienen una longitud, en esencia, igual a la de los bloques de aislamiento 1 y una anchura que es, en esencia, igual a la mitad de la de los bloques de aislamiento. De este modo, una parte de las chapas 11 se suelda con solape a cuatro bloques de aislamiento 1 adyacentes. La otra parte de las chapas 11 se suelda con solape en sólo dos bloques de aislamiento 1 adyacentes. Con el fin de garantizar la fijación de las chapas en los bloques de aislamiento 1, éstos tienen tres bandas de conexión 5a, 5b, 6. La banda de conexión 5a se orienta transversalmente al bloque de aislamiento 1. Las bandas de conexión 5a, 5b se disponen en la dirección longitudinal del bloque de aislamiento 1.

Las chapas 11 soldadas con solape en cuatro bloques de aislamiento 1 adyacentes tienen cada una dos pliegues ortogonales 12a, 12b insertados en los huecos 10 proporcionados entre los bloques de aislamiento 1. Las chapas 11 soldadas con solape en dos bloques de aislamiento 1 adyacentes tienen cada una un único pliegue 12b insertado entre los dos bloques de aislamiento 1 adyacentes entre los que se extiende.

En el centro de las intersecciones entre la banda de conexión 6 y las bandas de conexión 5a, 5b, los bloques de aislamiento 1 tienen un espárrago 18 que sobresale hacia el interior de la cisterna y que permite enganchar los bloques de aislamiento 13 de la barrera de aislamiento térmico primaria.

La forma de realización ilustrada en la Figura 28 es, en esencia, similar a la de la figura 27. Sin embargo, en esta forma de realización, las chapas 11 son idénticas y cada una tiene dos pliegues ortogonales 12a, 12b. Por lo tanto, los bloques de aislamiento 1 tienen una ranura 53e mediana que se extiende a lo largo de su dirección longitudinal. Las ranuras 53e medianas permiten alojar los pliegues 12a que se extienden en la dirección longitudinal de las chapas 11 soldadas con solape en dos bloques de aislamiento 1 adyacentes.

Aún se pueden diseñar otras variantes de chapas onduladas y otras combinaciones realizando modificaciones de diversas características, en particular, la separación de las ondulaciones, el número de ondulaciones por chapa, la longitud de las ondulaciones discontinuas (número de pasos), la forma de las intersecciones entre las ondulaciones, a saber, la intersección secante o no secante, la orientación de las ondulaciones continuas, a saber, la orientación longitudinal o transversal, y la orientación de las propias chapas, a saber, la orientación horizontal o la orientación vertical (rotación de 90°) y las combinaciones de dichas modificaciones.

Las cisternas descritas anteriormente se pueden utilizar en diferentes tipos de instalaciones, tales como las instalaciones en tierra o en una estructura flotante como un buque metanero u otro buque.

Con referencia a la figura 13, una vista de corte al cuarto de un buque metanero 70 muestra una cisterna estanca y aislada 71 de forma generalmente prismática montada en el doble casco 72 del buque. La pared de la cisterna 71 tiene una barrera estanca primaria que tiene por objetivo estar en contacto con el GNL contenido en la cisterna, una barrera estanca secundaria dispuesta entre la barrera estanca primaria y el doble casco del buque, y dos barreras térmicamente 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 por sí misma, las canalizaciones de carga/descarga dispuestas en la cubierta superior del buque se pueden conectar, por medio de conectores adecuados, a una terminal marítima o portuaria para transferir una carga de GNL desde o hacia la cisterna 71.

La figura 13 muestra un ejemplo de terminal marítima que tiene una estación de carga y descarga 75, un tubo submarino 76 y una instalación en tierra 77. La estación de carga y descarga 75 es una instalación fija en alta mar que tiene un brazo móvil 74 y una torre 78 que soporta el brazo móvil 74. El brazo móvil 74 porta un haz de mangueras aisladas 79 que se pueden conectar a las canalizaciones de carga/descarga 73. El brazo móvil 74 orientable se adapta a todos los tamaños de metaneros. Un tubo de conexión, no mostrado, se extiende en el interior de la torre 78. La estación de carga y descarga 75 permite la carga y la descarga del metanero 70 desde o hacia la instalación en tierra 77. Esta tiene cisternas de almacenamiento de gas licuado 80 y tubos de conexión 81 conectados por el tubo submarino 76 a la estación de carga o descarga 75. El tubo submarino 76 permite la transferencia de gas licuado entre la estación de carga o descarga 75 y la instalación en tierra 77 a lo largo de una gran distancia, por ejemplo 5 km, lo que permite mantener el buque metanero 70 a una gran distancia de la costa durante las operaciones de carga y descarga.

Para generar la presión necesaria para la transferencia del 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 conexión con varias formas de realización particulares, es muy evidente que no se limita en modo alguno a ellas y que incluye todos los equivalentes técnicos de los medios descritos, así como las combinaciones de los mismos, si éstos entran en el ámbito de la invención.

La utilización del verbo "tener", "comprender" o "incluir" y sus formas conjugadas no excluye la presencia de otros elementos u otras etapas de las enunciadas en una reivindicación. La utilización del artículo indefinido "un" o "una" para un elemento o etapa no excluye la presencia de varios de dichos elementos o etapas, a menos que se indique lo contrario.

En las reivindicaciones, cualquier signo de referencia entre paréntesis no se interpretará como una limitación de la reivindicación.

Claims (27)

REIVINDICACIONES

1. Cisterna estanca y térmicamente aislante integrada en una estructura que tiene una pared portante, teniendo dicha cisterna una pared de la cisterna unida a dicha pared portante (3), teniendo la pared de la cisterna:

- una barrera de aislamiento térmico retenida en la pared portante (3) y formada por bloques de aislamiento (1) en forma de paralelepípedos rectangulares, yuxtapuestos en filas paralelas y separados unos de las otros por huecos (10),

- una barrera de estanqueidad soportada por la barrera de aislamiento térmico, teniendo dicha barrera de estanqueidad una membrana metálica formada por chapas metálicas (11) soldadas unas a las otras de manera estanca,

- portando cada bloque de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico, en su cara opuesta a la pared portante (3), al menos dos bandas de conexión metálicas (5, 6), en esencia, ortogonales, dispuestas en paralelo a los lados del bloque de aislamiento, bandas a las que se sueldan las chapas metálicas (11) de la membrana metálica soportadas por dicho bloque de aislamiento, siendo dichas bandas de conexión parte integrante del bloque de aislamiento que las porta,

la cisterna se caracteriza por que cada chapa de las varias chapas metálicas (11) de la membrana metálica tiene al menos dos pliegues ortogonales (12a, 12b) paralelos a los lados de los bloques de aislamiento térmico (1), estando dichos pliegues insertados en los huecos (10) proporcionados entre los bloques de aislamiento.

2. Cisterna de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la pared de la cisterna tiene un elemento primario y un elemento secundario dispuesto entre la pared portante y el elemento primario, incluyendo cada uno de los elementos primario y secundario una barrera de aislamiento térmico formada por bloques de aislamiento (1,13) en forma de paralelepípedos rectangulares, yuxtapuestos a lo largo de filas paralelas y cada uno de los elementos primario y secundario incluye una barrera de estanqueidad dispuesta sobre la barrera de aislamiento térmico, estando la barrera de aislamiento térmico del elemento secundario unida en la pared portante (3), estando la barrera de aislamiento térmico del elemento primario unida por medios de enganche (8, 18) conectados a la barrera de aislamiento térmico del elemento secundario.

3. Cisterna de acuerdo con la reivindicación 2, en la que la barrera de estanqueidad del elemento secundario se compone de la membrana metálica que tiene varias chapas (11) cada una de las cuales tiene al menos dos pliegues ortogonales (12a, 12b) paralelos a los lados de los bloques de aislamiento térmico (1), y que se insertan en los huecos (10) proporcionados entre los bloques de aislamiento del elemento secundario.

4. Cisterna de acuerdo con la reivindicación 3, en la que las chapas (11) de la membrana metálica del elemento secundario se fabrican en una aleación de hierro con níquel o manganeso y tienen un coeficiente de dilatación inferior o igual a 7 ■ 10-6 K-1.

5. Cisterna de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en la que la barrera de estanqueidad del elemento primario se compone de chapas metálicas (15) soldadas unas a las otras de manera estanca y que tiene pliegues (16a, 16b) dirigidos hacia el interior de la cisterna.

6. Cisterna de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en la que un bloque de aislamiento (1, 13) de la barrera de aislamiento térmico tiene una placa inferior (2a, 13a) sobre la que se dispone una capa de espuma, sobresaliendo la placa inferior con respecto a la espuma.

7. Cisterna de acuerdo con la reivindicación 6, en la que un bloque de aislamiento (1) de la barrera de aislamiento térmico del elemento secundario se mantiene apoyado en la pared portante (3) mediante sujeciones (9) soldadas en la pared portante y que cooperan con las zonas sobresalientes de las placas inferiores (2a) del bloque de aislamiento.

8. Cisterna de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 7, en la que un bloque de aislamiento (1) de la barrera de aislamiento térmico del elemento secundario se mantiene en la pared portante mediante pegado.

9. Cisterna de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 8, en la que cada bloque de aislamiento (1) de la barrera de aislamiento térmico del elemento secundario porta dichas dos bandas de conexión (5, 6) que se disponen a lo largo de los dos ejes de simetría del rectángulo definido por una cara principal de dicho bloque de aislamiento (1).

10. Cisterna de acuerdo con la reivindicación 9, en la que los medios de enganche de la barrera de aislamiento térmico del elemento primario tienen una placa metálica continua dispuesta en la intersección de las dos bandas de conexión (5, 6) en el centro del rectángulo de cada bloque de aislamiento (1) del elemento secundario para formar una zona estanca (39) en la que se pueden soldar las esquinas de cuatro chapas (11) alrededor de dichos medios de enganche, y un órgano saliente (8, 18) que pasa por el nivel de la barrera de estanqueidad del elemento secundario sin subir hasta el nivel de la barrera de estanqueidad del elemento primario.

11. Cisterna de acuerdo con la reivindicación 10 en combinación con la reivindicación 6, en la que los órganos salientes son espárragos (8, 18), cuya base se fija a la placa metálica continua dispuesta en la intersección de dos bandas de conexión del bloque de aislamiento del elemento secundario, interponiéndose una pieza intermedia entre, por una parte, una tuerca (19, 22) que coopera con la rosca proporcionada en el extremo libre del espárrago y, por otra parte, las partes sobresalientes de las placas de los bloques de aislamiento de la barrera de aislamiento térmico del elemento primario.

12. Cisterna de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 11, en la que cada bloque de aislamiento (13) de la barrera de aislamiento térmico del elemento primario porta dos bandas de conexión (14a, 14b) que se disponen en las proximidades de los bordes de una cara principal de dicho bloque de aislamiento.

13. Cisterna de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, en la que las bandas de conexión (5, 6, 14a, 14b) de un bloque de aislamiento (1, 13) se alojan en huecos proporcionados en el bloque de aislamiento que las porta para no constituir un sobreespesor en la cara correspondiente del bloque de aislamiento.

14. Cisterna de acuerdo con la reivindicación 13, en la que una banda de conexión (5, 6, 14a, 14b) de un bloque de aislamiento se fija en su hueco mediante atornillado, remachado, grapado o pegado.

15. Cisterna según una de las reivindicaciones 1 a 14, en el que las chapas metálicas adyacentes (11, 15) de la barrera de estanqueidad se sueldan con solape en línea con las bandas de conexión (5, 6, 14a, 14b) portadas respectivamente por la barrera de aislamiento térmico.

16. Cisterna de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 15, en la que las chapas metálicas (11) que constituyen la barrera de estanqueidad son rectangulares y tienen cada una dos pliegues dispuestos a lo largo de los ejes de simetría del rectángulo formado por los bordes de la chapa rectangular.

17. Cisterna de acuerdo con la reivindicación 16, en la que los dos pliegues de una chapa (11) de la barrera de estanqueidad son secantes en el centro de la chapa rectangular.

18. Cisterna de acuerdo con la reivindicación 16, en la que uno de los pliegues de una chapa (11) de la barrera de estanqueidad es continuo y el otro está interrumpido en su parte central.

19. Cisterna de acuerdo con la reivindicación 18, en la que la barrera de estanqueidad tiene chapas (31) de un primer tipo que tienen un pliegue continuo en su eje mayor y chapas (32) de un segundo tipo que tienen un pliegue continuo en su eje menor, estando las chapas del primer y segundo tipo (31,32) uniformemente alternadas en una pared de la cisterna de manera que una chapa de uno de los tipos esté siempre rodeada por cuatro chapas del otro tipo dispuestas a lo largo de sus cuatro lados.

20. Cisterna de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 19, en la que cada bloque de aislamiento (1) de la barrera de aislamiento térmico tiene dos series de ranuras ortogonales (53a, 53b), teniendo cada una de dichas series ranuras (53a, 53b) dispuestas en paralelo a dos lados opuestos del bloque de aislamiento (1), y en la que las chapas de la membrana metálica (11) tienen cada una dos series de pliegues adicionales (12c, 12d), teniendo cada una de dichas series de pliegues adicionales pliegues (12c, 12d), ortogonales a los pliegues (12d, 12c) de la otra serie, paralelos a uno de los dos pliegues (12a, 12b) insertados en los huecos (10), e insertados en las ranuras (53a, 53b) de una de las series de ranuras (53a, 53b) proporcionadas en el bloque de aislamiento (1).

21. Cisterna de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en la que la membrana metálica tiene un segundo grupo de chapas (11), teniendo cada una de las chapas del segundo grupo un único pliegue (12a) paralelo a dos lados opuestos de los bloques de aislamiento, (1) estado dicho pliegue insertado en un hueco (10) proporcionado entre dos bloques de aislamiento.

22. Cisterna de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 19, en la que cada bloque de aislamiento (1) de la barrera de aislamiento térmico tiene una ranura paralela a dos lados opuestos de los bloques de aislamiento y en la que la membrana metálica tiene un segundo grupo de chapas, teniendo cada una de las chapas del segundo grupo un pliegue (12a) insertado en una ranura (53e) proporcionada en un bloque de aislamiento (1) y un pliegue (12b) insertado en un hueco (10) proporcionado entre dos bloques de aislamiento.

23. Cisterna de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 22, en la que cada una de las dos bandas de conexión (5, 6) es discontinua.

24. Cisterna de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, en la que cada una de las dos bandas de conexión es continua a nivel de la intersección con la otra de las dos bandas de conexión (5, 6) y se compone de segmentos discontinuos yuxtapuestos fuera de la intersección.

25. Buque (70) para el transporte de un producto líquido frío, teniendo el buque un doble casco (72) y una cisterna (71) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 24 dispuesta en el doble casco.

26. Utilización de un buque (70) de acuerdo con la reivindicación 25 para cargar o descargar un producto líquido frío, en el que el producto líquido frío se transporta a través de canalizaciones aisladas (73, 79, 76, 81) desde o hacia una instalación de almacenamiento flotante o en tierra (77) hasta o desde la cisterna del buque (71).

27. Sistema de transferencia para un producto líquido frío, teniendo el sistema un buque (70) de acuerdo con la reivindicación 25, canalizaciones aisladas (73, 79, 76, 81) dispuestas para conectar la cisterna (71) instalada 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 canalizaciones aisladas desde o hacia la instalación de almacenamiento flotante o en tierra hacia o desde la cisterna del buque.