SUBMARINOS"

- Memoria descriptiva -

Objeto de la invención.

Uno de los objetivos de la presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a una disposición de refuerzo empleada en las uniones de cables submarinos con un diseño novedoso que proporciona a las uniones entre dos extremos de cables una alta resistencia y plasticidad contra los esfuerzos mecánicos o presiones a que se someten comúnmente dichos cables en loa ambientes en que se disponen.

Otro objetivo de la invención es un método o procedimiento mediante el cual se aplica la presente disposición de refuerzo a las uniones de los cables submarinos . Campo de aplicación de la invención.

El campo de aplicación de la invención se enmarca dentro del sector de los cables conductores submarinos destinados al transporte de energía eléctrica, y especialmente en el ámbito de los elementos de protección empleados para proteger las uniones de dichos cables dispuestas sobre el lecho marino.

Antecedentes de la invención.

Es conocido que para la instalación de grandes longitudes de cables conductores submarinos se requiere la unión de tramos menos extensos de dichos cables, lo cual conlleva necesariamente a la existencia de uniones o empalmes entre los citados tramos. Los empalmes generados deben quedar protegidos para poder soportar las condiciones ambientales en aguas profundas, que implican altos esfuerzos mecánicos, y evitar asi que ocurra una rotura en dichos puntos de unión.

En este sentido se conocen en el estado de la técnica la existencia de diferentes tipos de dispositivos, tales como conectores, enchufes herméticos, carcasas, y armazones, y métodos que se emplean para reforzar y proteger las uniones de los cables submarinos. De la patente US4644097 se conoce un cable submarino de alimentación blindado, donde el blindaje rodea exteriormente a uniones de núcleos de cables, la capa de blindaje incluye al menos una sección de armadura pesada que incluye al menos una capa de alambres metálicos pesados, y una sección de armadura ligera, que comprende unos extremos, presentando una región de transición donde se unen ambas secciones de manera que se pueda controlar la rigidez y la flexibilidad del cable.

Otros dispositivos disponibles en el mercado comprenden asimismo armaduras que emplean casquillos de cobre para asegurar el empalme entre los núcleos de los cables .

Estos dispositivos presentan la desventaja de que incrementan tanto el diámetro de la sección transversal, como el peso de los empalmes, por lo general presentan poca resistencia a las tensiones mecánicas y por consiguiente tienden a la rotura de sus estructuras, y en la mayoría de los casos requieren un alto coste de fabricación . Estos inconvenientes quedan superados con la disposición de refuerzo para uniones de cables submarinos de la presente invención, la cual se realiza empleando un cuerpo dispuesto en la zona de unión del cable, sirviendo de aislamiento y refuerzo de gran seguridad y altamente resistente a las tensiones mecánicas, que no se rompen, y que permite a su vez el aligeramiento del peso del cable en las uniones o empalmes, presentando una fuerte resistencia a la corrosión y a la fatiga, y permitiendo reducir el coste en los dispositivos que comúnmente se emplean para el refuerzo de este tipo de uniones.

Descripción de la invención.

La invención preconizada se refiere a una disposición de refuerzo empleada en la unión de dos extremos de cable submarino, incluyendo dichos cables un núcleo conductor de cobre o aluminio con una o más capas poliméricas y metálicas que constituyen aislamientos, pantallas y cubiertas, donde dichos núcleos se unen por métodos conocidos, consistiendo la disposición de refuerzo en un cuerpo que se dispone radialmente sobre la zona de unión del cable y sobre el área adyacente del recubrimiento externo o cubierta del cable, estando formado el cuerpo por un material reforzado con fibras de alta resistencia mecánica, unido a la parte exterior del cable mediante un elemento de fijación mecánica, de manera que la zona de unión del cable soporta un valor de carga de rotura en un rango de entre el 96% y el 100 % del valor de carga de rotura del cable sin unión. Dicho cuerpo le concede a la unión o empalme entre ambos cables una alta resistencia y plasticidad, adecuados para resistir los esfuerzos mecánicos o presiones a los que se someten estas uniones en los ambientes en que se disponen.

La disposición de refuerzo puede comprender más de dos cuerpos formados por dicho material reforzado con fibras de alta resistencia mecánica, disponiéndose estos cuerpos de manera concéntrica en una dirección radial.

El cuerpo puede definir una estructura escogida de entre medias cañas, malla trenzada, fibras longitudinales, o una combinación de las anteriores. Estas disposiciones son adecuadas para garantizar la resistencia a los altos esfuerzos mecánicos a que son sometidas dichas uniones.

Las fibras de alta resistencia mecánica empleadas en la conformación del cuerpo se escogen dentro del grupo formado por fibras de carbono, fibras de vidrio, fibras de aramida, fibras metálicas, fibras de gafreno, y fibras sintéticas, donde el cuerpo reforzado con dichas fibras comprenderá adicionalmente una resina formada por una matriz polimérica, cargas y aditivos, los cuales serán necesarios para conformar dicho cuerpo.

Las fibras pueden estar dispuestas en el cuerpo del dispositivo de refuerzo en una misma dirección o en diferentes direcciones, lo cual estará en función de los valores de resistencia mecánica que se deseen obtener y los valores de tensión que deba soportar la disposición de refuerzo de la invención.

De manera preferente, el cuerpo de la disposición de refuerzo de la invención estará formado por una pluralidad de láminas de un material reforzado con fibras de alta resistencia mecánica, donde la dirección de las fibras entre cada lámina pueden estar dispuesta de manera alternadas o no en diferentes direcciones, aumentando de esta forma la resistencia mecánica de la disposición .

De manera alternativa, la pluralidad de láminas pueden disminuir su longitud en la dirección axial del cable a medida que se disponen en dirección radial, comprendiendo una última lámina superior que recubre todas las láminas inferiores.

El cuerpo de la disposición de refuerzo presentará un grosor definido por su diámetro exterior que varia entre los 0.5 nun y 20 mm de espesor, lo cual garantiza un menor peso a la estructura de refuerzo y por tanto una fácil manipulación en el momento de su disposición en el lugar de trabajo.

Por su parte, el elemento de fijación mecánica usado para unir el cuerpo a la parte exterior del cable por la zona de unión es un adhesivo estructural.

De manera preferente, el cuerpo de la disposición de refuerzo de la invención comprende una estructura en forma de medias cañas donde cada medias cañas comprende una pluralidad de láminas de fibras de carbono dispuestas entre si de manera que la dirección de las fibras de carbono entre láminas quedan alternadas en diferentes direcciones, disponiéndose dichas secciones radialmente exterior y de manera enfrentadas sobre la zona de unión del cable, uniéndose entre si dichas medias cañas y al cable por medio de un adhesivo estructural, de manera que la zona de unión del cable queda adaptada para soportar un valor de carga de rotura de más del 100% del valor de carga de rotura del cable sin unión. β

Opcionalmente , la disposición de refuerzo de la invención puede ser acompañada con otros elementos de refuerzos tales como casquillos, armaduras, o mallas, dispuestos radialmente sobre el cuerpo de manera que ejerzan una presión adicional sobre la disposición de refuerzo y posibiliten un incremento en la resistencia de la estructura.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método para la aplicación de una disposición de refuerzo en la unión de dos extremos de cables conductores cada uno de ellos incluyendo un núcleo conductor de cobre o aluminio con una o más capas poliméricas y metálicas que constituyen aislamientos, pantallas y cubiertas. El método incluye las etapas de preparación de la superficie del cable a reforzar, y de preparación y aplicación de un cuerpo formado por al menos una lámina de un material reforzado con fibras de alta resistencia mecánica.

La primera etapa de preparación de la superficie del cable a reforzar comprende las operaciones de : lijado de la superficie del cable, limpieza neumática, llameado de la superficie, y aplicación de un agente polarizante sobre dicha superficie.

La etapa de preparación y aplicación del cuerpo formado por al menos una lámina de un material reforzado con fibras de alta resistencia mecánica incluye los siguientes pasos:

a) - conformación del cuerpo comprendiendo al menos una lámina del material reforzado con fibras de alta resistencia mecánica donde dicha estructura es escogida de entre: medias cañas, malla trenzada, fibras longitudinales, o una combinación de las anteriores. b) - colocación del cuerpo sobre la zona de unión del cable mediante la aplicación de un elemento de fijación mecánica,

c) - sujeción de las secciones sobre el cable usando medios de sujeción, tales como cintas, muelles, u otros, de manera que se mantenga presionado el cuerpo de la disposición de refuerzo contra la zona de unión del cable .

Adicionalmente, el método para la aplicación de la disposición de refuerzo puede comprender la aplicación de cintas termo retráctiles y tratamientos térmicos a temperaturas entre 50° y 500° celcius, lo cual confiere una alta resistencia e impermeabilidad a la disposición de refuerzo.

Otros detalles y características se irán poniendo de manifiesto en el transcurso de la descripción que a continuación se da, en los que se hace referencia a los dibujos que a esta memoria se acompañan, en los que se muestra a título ilustrativo pero no limitativo una realización práctica de la invención.

Descripción de las figuras .

La figura n° 1 es una vista en planta de la disposición de refuerzo de la invención.

La figura n° 2 es una vista en perspectiva explosionada de una realización de la disposición de la invención .

La figura n° 3 es un vista seccionada según la dirección B-B' de la figura n° 1, donde se ilustra una realización de la invención en la cual la disposición de refuerzo comprende el cuerpo presentando una forma de medias cañas. La figura n° 4 es una vista seccionada donde se ilustra una realización de la invención en la cual se muestran dos cuerpos en forma de medias cañas dispuestos radialmente .

La figura n° 5 es una vista seccionada de una realización de la invención donde el cuerpo está constituido por una pluralidad de láminas reforzadas con fibras de alta resistencia mecánica.

La figura n° 6 ilustra una variante de disposición de las láminas reforzadas con fibras de alta resistencia mecánica .

La figura n° 7 es una vista seccionada donde se muestra otra realización de la invención donde la pluralidad de láminas se disponen según un arreglo donde dichas láminas disminuyen su longitud en la dirección axial del cable a medida que las mismas se van disponiendo en dirección radial.

Realización preferente de la invención.

La invención preconizada, tal y como se ilustra en las figuras n° 1 y n° 2, se refiere a una disposición de refuerzo (10) aplicable a uniones de cables conductores submarinos, donde el cable incluye un núcleo conductor (11,11') de cobre o aluminio con una o más capas (12,12') poliméricas y metálicas que constituyen aislamientos, pantallas y cubiertas, donde las uniones entre los núcleos conductores se realiza por métodos conocidos, como por ejemplo soldaduras.

La disposición comprende un cuerpo (14) que se dispone radialmente sobre la zona de unión del cable y sobre el área adyacente del recubrimiento externo o cubierta del cable. El cuerpo (14) esta formado por un material reforzado con fibras de alta resistencia mecánica, unido a la parte exterior del cable mediante un elemento de fijación mecánica.

La disposición de refuerzo le confiere al empalme de los cables un refuerzo con una alta fortaleza, capaz resistir las altas tensiones mecánicas, presiones y fuerzas a que normalmente son sometidos dichos cables en el medio o ambiente en que se disponen, y a su vez, dicho refuerzo presenta una ligereza y plasticidad tal que facilita la manipulación de estos empalmes durante los trabajos de colocación de los mismos en el fondo marino. Más específicamente, la disposición permite que la zona de unión del cable pueda soportar un valor de carga de rotura en un rango de entre el 96% y el 100%, del valor de carga de rotura del cable sin la unión.

El cuerpo (14) de la disposición de refuerzo (10) puede definir una estructura escogida de entre medias cañas, malla trenzada, fibras longitudinales, o una combinación de las anteriores. En la figura No. 3 se ilustra la realización cuando el cuerpo comprende una estructura de medias cañas (14',14'').

Adicionalmente , la disposición de refuerzo preconizada, tal y como se ilustra en la figura n° 4, puede comprender más de dos cuerpos (14,15) formados por un material reforzado con fibras de alta resistencia mecánica, disponiéndose dichos cuerpos de manera concéntrica en una dirección radial. Específicamente en la figura n° 4 se ilustra la realización de la invención cuando ambos cuerpo (14,15) tienen una configuración de medias cañas. Sin embargo, tal y como se ha mencionado, los cuerpos pueden presentar diferentes configuraciones y pudiéndose combinar para lograr un disposición de refuerzo que permita soportar a la zona de unión altas tensiones mecánicas.

La unión del cuerpo (14) a la zona de unión de los cables y entre los diferentes cuerpos (14,15) se realiza mediante el empleo de un elemento de fijación mecánica, preferiblemente un adhesivo estructural.

Para lograr una mayor resistencia a los esfuerzos mecánicos y tensiones, el cuerpo (14) reforzado con fibras de alta resistencia puede comprender las fibras dispuestas en una misma dirección o en diferentes direcciones .

Adicionalmente, en otra realización de la invención, tal y como se muestra en la figura n° 5, el cuerpo (14) puede comprender una pluralidad de láminas (16) reforzadas con fibras de alta resistencia mecánica, donde las láminas pueden disponerse entre si de manera que la dirección de las fibras entre láminas quedan alternadas o no en diferentes direcciones, tal y como se muestra en la figura n° 6.

En dicha figura n° 6, se ilustra uno de los posibles arreglos que pueden realizarse con las láminas para conformar el cuerpo (14), en este ejemplo se define una lámina interior (17) que recubre la zona de unión del cable, una pluralidad de láminas intermedias (18) y una lámina exterior (19) que recubre las láminas interiores. Esta distribución le confiere a la disposición de refuerzo una alta resistencia a los esfuerzos mecánicos y tensiones, y por tanto, la zona de unión de cables conductores (11,11') quede reforzada, y el cable con la disposición de refuerzo queden adaptados para soportar un valor de carga de rotura en un rango de entre el 96% y el 100% del valor de carga de rotura del cable sin la unión .

Adicionalmente, tal y como se muestra en la figura n° 7, la pluralidad de láminas (16) pueden disponerse según un arreglo donde dichas láminas disminuyen su longitud en la dirección axial del cable a medida que las mismas se van disponiendo en dirección radial, comprendiendo una ultima lámina superior (19) que recubre todas las inferiores.

Con la disposición de refuerzo de la invención se le confiere al empalme de los cables un refuerzo con una alta fortaleza, capaz resistir las altas tensiones mecánicas, presiones y fuerzas a las cuales se ven sometidos dichos cables en el medio o ambiente en que se disponen, y a su vez, gracias a los materiales empleados, se configura un refuerzo ligero de poca dimensión, con un grosor que puede variar entre 0.5 mm y 20 mm, y con una plasticidad tal que facilita la manipulación de estos empalmes durante los trabajos de colocación de los mismos en el fondo marino.

Descrita suficientemente la presente invención en correspondencia con el ejemplo de realización expuesto, fácil es comprender que podrán realizarse en la misma cualesquiera modificaciones de detalle que se estimen convenientes, siempre y cuando no se altere la esencia de la invención que queda resumida en las siguientes reivindicaciones .