ES2208916T3 - Empalmes. - Google Patents
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Abstract
SE EXPONE UNA JUNTA QUE COMPRENDE UN CIERRE PRINCIPAL (9), UN CIERRE SECUNDARIO (15) Y UN ORIFICIO (19) DE ENSAYO DE LA PRESION EXTERIOR, QUE PROPORCIONA ACCESO A UNA CAVIDAD (17) ENTRE EL CIERRE PRINCIPAL (9) Y EL CIERRE SECUNDARIO (15), CARACTERIZADO PORQUE LA INTEGRIDAD DEL CIERRE PRINCIPAL (9) SE PUEDE PROBAR EN SU DIRECCION EN SERVICIO APLICANDOSE PRESION A LA CAVIDAD (17) A TRAVES DEL ORIFICIO DE ENSAYO DE PRESION (19), DE MANERA QUE LA CAVIDAD SE PONGA A PRESION Y SE PRUEBE EL CIERRE PRINCIPAL (9). DESPUES DE ENSAYAR EL CIERRE PRINCIPAL (9), EL CIERRE SECUNDARIO (15) PUEDE QUEDAR REDUNDANTE DURANTE EL USO NORMAL DE LA JUNTA. EN ALGUNAS REALIZACIONES, SIN EMBARGO, SE PUEDE ENSAYAR DE NUEVO LA INTEGRIDAD DEL CIERRE PRINCIPAL (9), EN CUALQUIER MOMENTO, GRACIAS A LA POSIBILIDAD DE REUTILIZAR EL CIERRE SECUNDARIO (15).
Description
Empalmes.
Esta invención se refiere a empalmes con cierres
de estanqueidad, y a un sistema para probar la integridad del cierre
de estanqueidad de un empalme. La invención es particularmente
aplicable a los empalmes con bridas de una canalización de tubería,
por ejemplo, y proporciona un sistema para probar la integridad de
un empalme con bridas sin introducir presión en los propios tubos de
la tubería.
Durante la construcción o la instalación de una
nueva tubería, o después de la modificación o mantenimiento de los
empalmes con bridas montadas con anterioridad, los empalmes suelen
requerir una prueba de estanqueidad. La presente invención está
dirigida a un sistema que permite realizar tales pruebas de manera
segura, rápida y más eficaz. El sistema comprueba la integridad de
un empalme sin necesidad de introducir gas o líquido en el interior
de la tubería.
Además, ciertas configuraciones de cierres de
estanqueidad según la presente invención permiten que los empalmes
con bridas realicen un cierre de alta presión sin que los pernos de
la brida estén sometidos a un par de apriete elevado.
Actualmente, cuando se monta una tubería, los
tramos de tubo individuales están provistos en sus extremos de unas
bridas que se atornillan a las bridas adyacentes de los tubos
adyacentes. Entre las bridas de coloca un cierre de estanqueidad
anular para impedir que el material que circula por la tubería,
tanto si está en forma sólida, líquida o gaseosa, se escape por
entre las bridas. Estos cierres de estanqueidad anulares suelen
colocarse en unos rebajes opuestos existentes en las bridas. Las
bridas se atornillan entre sí, aplicándose una compresión sobre el
cierre de estanqueidad anular para conseguir una hermeticidad
fiable en el empalme con bridas.
El documento
WO-A-92/14058 describe un empalme
que comprende un cierre de estanqueidad principal y un cierre de
estanqueidad secundario, en la cual existe una cavidad entre los
cierres de estanqueidad. En el dispositivo descrito, el cierre de
estanqueidad primario es el cierre interior y por el lado exterior
del mismo se provee un medio de detección de fugas.
En muchos entornos es necesario probar la
integridad del cierre de estanqueidad de los empalmes con bridas.
En el campo petroquímico marino, es imperativo que los empalmes con
bridas sean completamente seguras, y que los hidrocarburos (en
forma de gas o petróleo) que circulan por una tubería no se escapen
de la tubería. Está claro que si se produce una fuga, aunque sea
pequeña, pueden producirse consecuencias catastróficas. Por lo
tanto, es necesario probar todos los cierres de estanqueidad de los
empalmes con bridas antes de su utilización. Actualmente, estas
pruebas son costosas de realizar y consumen mucho tiempo.
Considerando lo anterior, la presente invención
pretende proporcionar un sistema de prueba de la integridad de los
empalmes novedoso e inventivo que es seguro, de funcionamiento
sencillo y virtualmente a prueba de falsas maniobras, sin necesidad
de introducir en la tubería principal ningún material de prueba que
pudiera ser peligroso.
Según la presente invención, se proporciona un
empalme que comprende un cierre de estanqueidad principal que tiene
un sentido de servicio, un cierre de estanqueidad secundario y un
orificio externo para prueba de presión que proporciona acceso a
una cavidad existente entre el cierre de estanqueidad principal y
el cierre de estanqueidad secundario, caracterizado porque el cierre
de estanqueidad secundario, que durante el servicio reposa sobre
una placa de apoyo, está situado en el lado de servicio del cierre
de estanqueidad principal y la integridad del cierre de
estanqueidad principal en el sentido de servicio puede probarse
aplicando una presión sobre la cavidad a través del orificio para
prueba de presión con el fin de presurizar la cavidad y probar el
cierre de estanqueidad principal.
Según apreciarán los expertos en la técnica, la
invención requiere proveer una cavidad, idealmente separada de la
tubería principal, que rodea al cierre de estanqueidad principal de
manera que la presión existente en la cavidad esté aplicada sobre
el cierre de estanqueidad principal. Si el cierre de estanqueidad
secundario (o temporal) se encuentra entre el cierre principal y el
orificio de la tubería, la presión se ejerce sobre el cierre de
estanqueidad secundario en un sentido opuesto al que se ejerce
sobre el cierre de estanqueidad, principal durante el uso normal
del mismo. Esto es algo que, a juicio del presente inventor, nunca
se había previsto hasta el momento en este campo particular.
Alternativamente, por supuesto, en ciertas configuraciones de
empalmes con bridas, el cierre de estanqueidad secundario puede
estar situado por fuera del cierre de estanqueidad principal.
Según podrá apreciarse, un empalme según la
presente invención permite que una vez montada, un operario
utilizando un equipo portátil pueda probar la integridad del
empalme sin necesidad de introducir una presión peligrosa en el
interior de la tubería. Además, los valores de la presión que puede
probarse van desde una presión baja hasta la presión máxima de
diseño del empalme con bridas. Además, aunque la presente invención
es particularmente aplicable a empalmes con bridas, en teoría
podría utilizarse en cualquier campo en el que exista un cierre de
estanqueidad entre dos superficies adyacentes.
Después de la prueba, durante el uso normal del
empalme, el cierre de estanqueidad secundario puede ser redundante.
De hecho, una vez probado el cierre de estanqueidad principal, el
cierre de estanqueidad secundario puede destruirse durante el uso
normal del cierre de estanqueidad principal. Tales cierres de
estanqueidad secundarios (o temporales) se conocen como cierres de
sacrificio.
Preferiblemente, el orificio para la prueba de
presión, al que se accede desde el exterior del empalme, está
roscado para alojar un conector de alta presión. Además, después de
la prueba del cierre de estanqueidad principal, puede enroscarse en
el orificio de prueba de presión un tapón obturador para cerrar el
orificio. Alternativamente, podría montarse un manómetro, por
ejemplo, para poder vigilar la presión de la tubería.
Para comprobar la integridad del cierre de
estanqueidad primario puede incluirse un orificio de detección de
fugas. El orificio de detección de fugas puede estar comunicado con
una cámara situada detrás del cierre de estanqueidad principal.
Alternativamente, el orificio de detección de fugas puede estar
comunicado con una cámara definida por el cierre de estanqueidad
principal.
El cierre de estanqueidad principal puede definir
dos cámaras en el empalme, estando las dos cámaras comunicadas por
un conducto que atraviesa el cierre de estanqueidad principal. En
consecuencia, sólo se requiere un orificio de detección de fugas
situado junto al cierre de estanqueidad principal.
Preferiblemente, el orificio de detección de
fugas está roscado para alojar un sensor. Después de la prueba
inicial del cierre de estanqueidad principal, puede montarse en el
orificio roscado de detección de fugas un manómetro u otro sensor
que permita detectar el fallo del cierre de estanqueidad principal,
posiblemente antes de que el cierre de estanqueidad principal haya
fallado por completo.
En caso necesario, puede proveerse un orificio de
purga comunicado con la cavidad existente entre el cierre de
estanqueidad principal y el cierre de estanqueidad secundario. Si
se provee tal orificio, puede ventearse la cavidad a través del
orificio de purga cuando se introduzca en la cavidad un medio a
presión, tal como un gas, a través del orificio de prueba de
presión.
En una realización particularmente preferida, el
cierre de estanqueidad principal es un cierre anular. También se
prefiere que el cierre de estanqueidad temporal sea un cierre de
anillo tórico. Sin embargo, según se mencionó anteriormente, pueden
preverse cierres de estanqueidad de otras formas y con otras
disposiciones sin por ello salirse del alcance de la presente
invención.
La presente invención es particularmente
aplicable a un empalme con bridas compuesta por dos bridas, estando
el cierre de estanqueidad principal sujeto entre las bridas. Las
bridas están preferiblemente unidas entre sí mediante unos pernos
que pueden utilizarse para comprimir el cierre de estanqueidad
principal entre las bridas.
El cierre de estanqueidad secundario (o temporal)
puede estar colocado dentro de un rebaje definido entre las dos
bridas.
Al menos una de las bridas tiene preferiblemente
una forma para alojar el cierre de estanqueidad secundario. Si se
forma un rebaje en una de las bridas, la segunda brida puede ser
una brida estándar que no necesita ser modificada en modo alguno
para formar un empalme según la presente invención.
Alternativamente, la segunda brida puede incluir una pared anular en
la que apoya el cierre de estanqueidad secundario.
En otra realización, ambas bridas pueden
incorporar un rebaje, para acomodar un respectivo cierre de
estanqueidad secundario, con una pared anular de apoyo situada
entre los dos cierres de estanqueidad.
Según se mencionó anteriormente, en servicio
normal, el cierre de estanqueidad secundario reposa sobre una placa
de apoyo. La placa de apoyo puede ser un disco anular que define
unos escalones para dos cierres de estanqueidad secundarios.
Alternativamente, el disco anular puede incluir un borde en
horquilla sobre el cual reposa el cierre de estanqueidad secundario
durante la prueba del cierre de estanqueidad principal.
En caso necesario, puede colocarse un anillo
rígido por fuera del cierre de estanqueidad secundario para sostener
el cierre de estanqueidad secundario durante el servicio normal del
empalme.
La placa de apoyo puede definir un rebaje para el
cierre de estanqueidad secundario o para cada uno de ellos.
En otra realización, el cierre o cierres de
estanqueidad secundarios pueden estar pegados a la placa de
apoyo.
El diámetro interior de la placa de apoyo es
preferiblemente igual o superior al del orificio de cada brida.
Como consecuencia, la placa de apoyo no restringirá el flujo del
fluido que circula por la tubería.
La placa de apoyo puede incluir unas aletas
superficiales que, durante el servicio, apoyan sobre las bridas
para evitar que la placa de apoyo se mueva con respecto a las
bridas una vez montada. De hecho, en caso necesario, las aletas
pueden aplastarse durante el montaje para que las bridas puedan
aplicar una presión suficiente sobre el cierre de estanqueidad
principal. En consecuencia, la placa de apoyo se quedará
fuertemente apretada entre las bridas, pero no impedirá que el
fluido de la tubería sobrepase la placa de apoyo y llegue hasta el
cierre de estanqueidad principal del empalme con bridas. Con este
propósito, en algunas realizaciones puede ser preferible que el
cierre de estanqueidad principal esté continuamente en contacto con
el fluido u otro material que circule por la tubería.
Durante el servicio normal del empalme, el cierre
de estanqueidad secundario reposa sobre un apoyo. En consecuencia,
el cierre de estanqueidad secundario puede ser reutilizable, con lo
cual permite probar de nuevo en una fecha posterior la integridad
del cierre de estanqueidad principal. De hecho, pueden realizarse
inspecciones y pruebas regulares de los cierres de estanqueidad
principales de una tubería, posiblemente sin vaciar la tubería.
El apoyo para el cierre de estanqueidad
secundario puede ser un escalón discontinuo o almenado que permita
al fluido sobrepasar el cierre de estanqueidad secundario y llegar
hasta el cierre de estanqueidad principal. Alternativa o
adicionalmente, el apoyo puede incluir unos agujeros o aberturas a
través de las cuales puede pasar el fluido hasta el cierre de
estanqueidad principal.
Según se apreciará por la descripción de la
presente invención, el cierre de estanqueidad secundario puede
constituir esencialmente una válvula de retención que permite que
el fluido circule durante el servicio normal de una tubería, pero
que actúa como una válvula de parada cuando es preciso comprobar la
integridad del cierre de estanqueidad principal asociado al
mismo.
Aunque el cierre de estanqueidad principal puede
ser una junta anular según se mencionó anteriormente, también pueden
ser apropiadas otras formas de cierres de estanqueidad, tales como
una junta plana o un material estanco, o incluso una pareja de
anillos tóricos mantenidos en su posición por un apoyo anular.
Según un aspecto de la presente invención, se
proporciona un procedimiento de prueba de un empalme con bridas
definida por dos bridas y un cierre de estanqueidad principal
situado entre ambas, incluyendo el procedimiento proporcionar un
segundo cierre de estanqueidad secundario separado del cierre de
estanqueidad principal, presurizar una cavidad formada por el cierre
de estanqueidad principal, el cierre de estanqueidad secundario y
las bridas, y evaluar la estanqueidad existente entre el cierre
principal y las bridas.
El cierre de estanqueidad secundario puede ser
redundante durante el funcionamiento normal del cierre de
estanqueidad principal. En consecuencia, el cierre de estanqueidad
secundario puede ser una válvula de retención.
La evaluación del cierre de estanqueidad
principal puede efectuarse mediante un manómetro. Naturalmente,
puede utilizarse como alternativa cualquier otro sensor
adecuado.
Preferiblemente, un orificio roscado para prueba
de presión proporciona la comunicación entre la cavidad y el
manómetro u otro sensor. Una vez realizada la prueba del cierre de
estanqueidad principal, puede cerrarse el orificio de prueba de
presión por medio de un tapón obturador. Si se practica un taladro
en el tapón de obturación, puede disminuirse lentamente la presión
de la cavidad a través del taladro del tapón de obturación que
comunica el orificio de prueba de presión con la atmósfera
exterior.
A continuación se describirán realizaciones
específicas de la presente invención, sólo a título de ejemplo, con
referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
la Figura 1 es una vista lateral seccionada de un
empalme con bridas estándar para tuberías de la técnica
anterior;
la Figura 2 es un perfil escalonado de un empalme
con bridas que no entra en el alcance de la presente invención según
aquí se reivindica;
la Figura 3 es una vista de un tapón obturador
que se usa con un empalme con bridas según la presente
invención;
la Figura 4 es una vista lateral seccionada de
una disposición de empalme con bridas alternativa que, al igual que
la realización de la Figura 2, no entra en el alcance de la
presente invención según aquí se reivindica;
la Figura 5 es una vista lateral seccionada de
otra disposición de empalme con bridas que queda fuera del alcance
de las presentes reivindicaciones;
la Figura 6A es una vista lateral seccionada de
una disposición de empalme con bridas, que queda fuera del alcance
de las presentes reivindicaciones;
la Figura 6B muestra unas formas alternativas de
cierre de estanqueidad similares a las representadas en la Figura
6A;
la Figura 7 es una vista lateral seccionada y
esquemática de una realización de un empalme con bridas según la
presente invención que incorpora una placa de apoyo para el cierre
o los cierres de estanqueidad secundarios;
la Figura 8 muestra tres diferentes disposiciones
de placa de apoyo del tipo representado en la Figura 7;
la Figura 9 muestra una vista lateral y una vista
en planta de una placa de apoyo que incorpora unas aletas;
la Figura 10 es una vista lateral seccionada y
esquemática y una vista en planta de parte de un cierre de
estanqueidad temporal reutilizable que se usa en un empalme según
la presente invención;
la Figura 11 es una vista lateral seccionada de
otra realización de placa de apoyo en un empalme con bridas según
la presente invención; y
la Figura 12 es una vista en planta parcial y
esquemática y una sección por la línea A-A de una
brida alternativa para un empalme con bridas según la presente
invención.
Con referencia a la Figura 1 de los dibujos
adjuntos, un empalme con bridas 1 de una tubería 3 comprende un
primer tramo de tubería 3a que lleva una brida final 5a y un
segundo tramo de tubería 3b que lleva una brida final 5b y que están
sujetas entre sí por medio de unos pernos 7 situados alrededor de
la tubería 3. Entre las bridas 5a, 5b, se encuentra un cierre de
estanqueidad principal 9, anular, tal como una junta convencional
de hierro dulce, que se comprime para evitar fugas del fluido de la
tubería durante el servicio. Las realizaciones de empalmes según la
presente invención que se definen a continuación están basadas en
este tipo de empalme con bridas estándar.
Pasando a la Figura 2, el empalme comprende una
primera brida 5a y una segunda brida 5b formadas en el extremo de
unos tubos 3a, 3b que forman parte de una tubería general (no
representada). Un cierre de estanqueidad principal 9 anular está
alojado en unos rebajes 11a, 11b formados en las caras opuestas de
las bridas 5a, 5b. En la realización representada, el cierre de
estanqueidad principal 9 tiene una sección transversal
sustancialmente hexagonal y está comprimido entre las bridas 5a, 5b
por medio de una pluralidad de pernos 7, de los cuales se muestra
uno, situados sobre la periferia de la bridas 5a, 5b. En otras
realizaciones (no representadas), el cierre de estanqueidad
principal puede tener una sección transversal de forma ovalada,
circular o incluso cuadrada, según sea apropiado.
Aunque una de las bridas 5a es de forma estándar,
la segunda brida 5b está provista de un escalón 13 para sostener un
cierre de estanqueidad tórico 15 de sacrificio. El tamaño del
escalón 13, tanto en espesor como en profundidad, dependerá de la
presión nominal de la brida, de la dureza y del tipo de material
con el que esté fabricado el anillo tórico, del diámetro de la
brida, del tipo de material con el que esté fabricada la brida,
etc.. Entre el cierre de estanqueidad 15 de sacrificio y el cierre
de estanqueidad principal 9 está formada una cavidad 17 que se
encuentra separada del orificio principal de la tubería 3 por medio
del cierre de estanqueidad 15 de sacrificio.
Un orificio 19 para prueba de presión, roscado y
externo, está comunicado con la cavidad 17 por un conducto 21 que
puede tener unos 2 mm de diámetro. El orificio roscado 19 para
prueba de presión está preparado para recibir una conexión de alta
presión a la cual puede conectarse una bomba hidráulica o de gas (o
posiblemente un acumulador). En caso de tener que purgar o ventear
la cavidad 17 antes de efectuar la prueba de presión, puede
proveerse un segundo conducto (no representado) entre la cavidad 17
y un orificio de salida (no representado).
Un orificio roscado 23 de detección de fugas está
comunicado con una cámara 25 formada entre el cierre de estanqueidad
principal 9 y el rebaje 11b de la brida 5b. Si se forma una segunda
cámara 25a entre el cierre de estanqueidad principal 9 y el rebaje
11a de la otra brida 5a, puede formarse un conducto de comunicación
(no representado) a través del cierre de estanqueidad principal 9
para unir las dos cámaras 25, 25a. Si falla el cierre de
estanqueidad principal 9, el fluido llegará a las cámaras 25, 25a y
podrá ser detectado a través del orificio 23 de detección de fugas.
En caso necesario, puede montarse en el orificio 23 de detección de
fugas algún tipo de sensor (no representado), tal como un
manómetro.
Aunque la tubería 3 y las bridas 5 pueden estar
hechas de cualquier material adecuado, los materiales típicos son:
acero inoxidable, acero inoxidable aleado (con 6% de molibdeno),
dúplex, superduplex, acero al carbono, acero al carbono para baja
temperatura, inconel, etc.. De igual modo, aunque el cierre de
estanqueidad 15 de anillo tórico puede ser de cualquier material
adecuado, los materiales típicos son: nitrilo alto, medio o bajo,
fluorocarburo, silicona, etileno propileno, viton, estireno
butadieno, policloropreno, etc.
Una vez montada la brida con el cierre de
estanqueidad principal 9 y el anillo tórico 15 en su posición, se
aprietan los pernos 7 hasta la presión recomendada. Un operario con
una bomba de presión (no representado) conectará la bomba de
presión al orificio roscado 19 de prueba de presión. Entonces se
eleva la presión en la cavidad 17 a través del conducto 21 mientras
el cierre de estanqueidad principal 9 y el cierre de estanqueidad
15 de sacrificio evitan la pérdida de la presión. Debido al pequeño
volumen de la cavidad 17, puede utilizarse un acumulador o algún
tipo de depósito de presión como sistema de presurización. Cuando
la cavidad 17 ha alcanzado la presión de prueba requerida, puede
comprobarse la integridad del cierre de estanqueidad principal 9 en
su sentido de servicio mediante el orificio 23 de detección de
fugas. Con este fin, puede seleccionarse el cierre de estanqueidad
15 de sacrificio de manera que procure una estanqueidad al menos
tan buena como la del cierre de estanqueidad principal 9,
asegurando así que el cierre de estanqueidad 15 de sacrificio no
fallará antes de que el cierre de estanqueidad principal 9 haya sido
probado hasta la máxima presión.
Una vez se haya probado la integridad del cierre
de estanqueidad principal 9 y haya resultado ser aceptable, puede
reducirse la presión en la cavidad 17 y puede cerrarse el orificio
19 de prueba de presión con un tapón obturador del tipo
representado en la Figura 3. También puede cerrarse el orificio 23
de detección de fugas con un tapón obturador 27 o,
alternativamente, puede dejarse puesto un manómetro, por ejemplo,
que permita a un observador comprobar la integridad del cierre de
estanqueidad principal 9 durante el servicio normal de la tubería
3.
Según se muestra en la Figura 3, el tapón
obturador 27 puede estar taladrado por un orificio axial 29, de
manera que si se quiere aliviar la presión de la cavidad 17 en una
fecha posterior sin correr el riesgo de que el tapón obturador 27
salga disparado del orificio de prueba 19 al desenroscarlo del
orificio de prueba 19, puede taladrarse en el tapón obturador 27 un
orificio lateral 31 que se junte con el orificio axial 29. De esta
manera, puede efectuarse una reducción lenta de la presión de la
cavidad 17.
Suponiendo que el cierre de estanqueidad
principal 9 haya superado la prueba de presión, puede ponerse en
servicio el empalme con bridas. Cuando esto ocurre, el cierre de
estanqueidad 15 de sacrificio recibe presión por su lado no apoyado
(es decir desde el interior de la tubería 3) y, por lo tanto, puede
reventar a una presión relativamente baja. Entonces el cierre de
estanqueidad principal 9 entrará en contacto con el fluido de la
tubería 3 y el sistema de bridas funcionará tal como fue diseñado
originalmente.
En la Figura 4 se muestra una realización
alternativa de una disposición de bridas, en la cual un empalme con
bridas incluye una brida hembra 5a en la que se aloja una brida
macho 5b. Usando esta disposición de bridas, se provee
automáticamente en la brida macho 5b un escalón 13 en el cual se
apoya el cierre de estanqueidad 15 de sacrificio. Los expertos en
la técnica pueden imaginar otras disposiciones de bridas que pueden
fabricarse y utilizarse en la instalación de tuberías nuevas.
En la Figura 5 se muestra una de tales
disposiciones. En esta realización, la brida macho 5b incluye un
resalto anular 14 de forma adecuada para que se aloje en un rebaje
anular 16 existente en la brida hembra 5a. En el rebaje 16 se aloja
un cierre de estanqueidad secundario 15 que se mantiene allí durante
el servicio gracias al resalto 14. En esta realización, el cierre
de estanqueidad secundario 15 puede no ser de sacrificio, y de
hecho puede proporcionar un grado de estanqueidad durante el
servicio normal del conjunto del empalme.
En la Figura 6A se muestra una versión modificada
de la realización de la figura 5. En esta realización, en lugar de
formar un resalto 14 en una brida 5b, ambas bridas 5a, 5b tienen
formados unos rebajes 16, y un anillo 18 sirve para retener un
cierre de estanqueidad secundario 15 dentro de ambos rebajes 16. El
anillo 18 puede ser troncocónico o puede tener alguna otra forma
que facilite su entrada en los rebajes 16. En consecuencia, las
bridas estándar existentes sólo tienen que ser mecanizadas para
crear los rebajes 16, en lugar de añadirles los resaltos 14.
Puesto que un cierre de estanqueidad secundario
del tipo representado en la Figura 6A proporciona una excelente
estanqueidad en ambos sentidos, es posible efectuar una prueba
hidráulica en el sistema general de tuberías simultáneamente con
una prueba de fuga de gas en el cierre de estanqueidad principal 9.
De esta manera, todo el sistema estará en condiciones activas
durante la prueba del cierre de estanqueidad principal 9.
Puesto que el cierre de estanqueidad secundario
representado en la Figura 6A proporciona una excelente estanqueidad
en ambos sentidos, en teoría el cierre de estanqueidad principal 9
representado en la Figura 6A podría sustituirse por un cierre de
estanqueidad similar al cierre de estanqueidad secundario.
Alternativamente, podría utilizarse un cierre de estanqueidad
principal psicológicamente más seguro, tal como el representado en
la Figura 6B. En esta realización, el cierre de estanqueidad
principal incluye unos anillos tóricos 15 colocados uno en cada
rebaje 16 de cada brida 5a, 5b con un apoyo anular 18 en forma de T
situado entre ambos. Al montar el empalme, se aprietan las bridas
5a, 5b hasta que hagan tope sobre una pata 18a de la T,
proporcionando así una estanqueidad metal-metal
además de la estanqueidad que proporcionan los anillos tóricos 15.
Esta estanqueidad metal-metal podría mejorarse
mecanizando la pata 18a para que muerda en las bridas 5a, 5b;
alternativamente, podría pegarse un material estanco sobre la pata
18a.
La Figura 6B muestra también una realización
alternativa de cierre de estanqueidad secundario en el cual el
anillo 18, cogido entre las dos bridas 5a, 5b, tiene una sección
transversal cruciforme. Además, la pata interior 18b del anillo
cruciforme tiene una longitud que hace que el diámetro interno del
anillo 18 sea idéntico al diámetro interior de la tubería. En
consecuencia, el flujo a través de la tubería será más suave al
evitarse las turbulencias en el empalme con bridas. Además, el
empalme con bridas lisa no tiene huecos en los que puedan
depositarse desechos que circulen por la tubería.
En otra realización (no representada), el cierre
de estanqueidad principal podría adoptar la forma del cierre de
estanqueidad secundario de la Figura 6B, con un anillo 18 de
sección cruciforme. En esta realización, se obtendría de hecho un
sistema de cierres múltiples que incorpora seis cierres de
estanqueidad, ya que cada anillo cruciforme forma tres cierres de
estanqueidad. Más particularmente, cada pata 18a, 18b formaría un
cierre de estanqueidad con las bridas 5a, 5b y cada cruz formaría
también un cierre de estanqueidad con los anillos tóricos 15.
Similarmente, si el cierre de estanqueidad principal y el cierre de
estanqueidad secundario incorporaran ambos unos anillos 18 en forma
de T, resultaría un sistema de cuatro cierres de estanqueidad. Un
sistema de cinco cierres de estanqueidad requeriría un anillo 18 en
forma de T y uno cruciforme.
Con respecto a sistemas de tuberías existentes, o
a sistemas nuevos que utilicen bridas estándar, la Figura 7 muestra
una disposición práctica según la presente invención.
En la Figura 7, las bridas 5a, 5b tienen unas
superficies opuestas sustancialmente planas con una placa de apoyo
33 situada entre ambas. La placa de apoyo 33 es sustancialmente
plana y define un anillo. El diámetro interno del anillo es mayor
que el diámetro interior de la tubería 3, asegurando con ello que
la placa de apoyo 33 no perturbe el flujo del fluido a través de la
tubería. Además, la placa de apoyo 33 define dos escalones 35 para
recibir dos cierres de estanqueidad 37 temporales o de sacrificio.
Durante la prueba del cierre de estanqueidad principal 9, los
cierres de estanqueidad 37 de sacrificio cierran las separaciones
entre la placa de apoyo 33 y las bridas 5a, 5b definiendo una
cavidad estanca 17, al igual que las anteriores realizaciones de
empalmes según la presente invención. Después de haber probado el
cierre de estanqueidad principal 9 y de haber puesto en servicio el
empalme con bridas, la presión existente en el interior de la
tubería 3 empuja hacia fuera los cierres de estanqueidad 37 de
sacrificio, con lo cual el cierre de estanqueidad principal 9 queda
expuesto al fluido presente en el interior de la tubería 3. En ese
momento, los cierres de estanqueidad 37 de sacrificio resultan
redundantes y no importará si fallan.
En la Figura 8 aparece sola la placa de apoyo 33
representada en la Figura 7. Además, también se representan en los
dibujos unas vistas ampliadas A, B, C de la zona de escalones de la
placa de apoyo 33. La vista ampliada A muestra la forma básica
representada en la Figura 7, mientras que la vista ampliada B
muestra los dos cierres de estanqueidad 37 de sacrificio pegados a
los escalones 35 de la placa de apoyo 33. Como consecuencia, los
cierres de estanqueidad 37 pueden volverse a utilizar en las
futuras pruebas del cierre de estanqueidad principal 9. La vista
ampliada C muestra una realización más complicada en la cual los
cierres de estanqueidad 37 están alojados en unos rebajes 41 de la
placa de apoyo 33. Tal como puede apreciarse, cada rebaje 41 incluye
una pared 43,que define un escalón sobre el cual puede apoyar el
cierre de estanqueidad 37 durante la prueba del cierre de
estanqueidad principal 9, y una pared inclinada 45 sobre la cual
apoyan los cierres de estanqueidad 37 durante el servicio normal de
la tubería. En consecuencia, los cierres de estanqueidad 37 no son
sacrificados durante el servicio normal de la tubería y, por lo
tanto, pueden ser reutilizados en futuras pruebas del cierre de
estanqueidad principal 9.
Aunque la placa de apoyo 33 es sustancialmente
plana según se muestra en las Figuras 7 y 8, en una realización
alternativa representada en la Figura 9, la placa soporte 33
incluye unas aletas perpendiculares 47. Al montar el empalme con
bridas, las bridas 5a, 5b apoyan sobre las aletas 47 y hacen que las
aletas 47 se colapsen o se aplasten ligeramente. Como consecuencia,
durante el servicio la placa de apoyo 33 se mantiene en posición
dentro del empalme con bridas, permitiendo a la vez que el fluido
que circula por la tubería atraviese la placa de apoyo 33 y llegue
hasta el cierre de estanqueidad 9.
Según podrá apreciarse, suele ser deseable que el
cierre de estanqueidad temporal 15, 37 actúe como válvula de
retención. Así pues, cuando no se está usando el cierre de
estanqueidad temporal 15, 37, puede ser preferible que el cierre de
estanqueidad 15, 37 apoye sobre un escalón 49 almenado y no estanco,
como el representado en la Figura 10. Este escalón 49 no estanco
puede tener además unas aberturas o venteos 51 a través de las
cuales puede pasar el fluido de la tubería para llegar hasta el
cierre de estanqueidad principal 9. En consecuencia, el cierre de
estanqueidad temporal 15, 37 no restringe el flujo de fluido hacia
el cierre de estanqueidad principal 9.
En otra realización representada en la Figura 11,
una placa de apoyo 33 incluye un borde exterior 48 bifurcado o
ahorquillado sobre el cual se apoya un cierre de estanqueidad
secundario 15 durante la prueba del cierre de estanqueidad
principal 9. Además, este borde bifurcado 48 permite que el cierre
de estanqueidad secundario 15 esté sostenido durante la instalación
de la placa de apoyo 33 en un empalme. Si se desea, puede
proporcionarse una pared anular exterior 50, que define otra
superficie bifurcada 52, para sostener el cierre de estanqueidad
secundario 15 durante el servicio normal del empalme. Como
consecuencia, no es necesario sacrificar el cierre de estanqueidad
secundario 15 tras la prueba inicial del cierre de estanqueidad
principal 9. Además, utilizando una pared exterior 50 bifurcada,
esta puede ser aplicada fácilmente sobre el cierre de estanqueidad
secundario 15 y montada con el mismo durante su instalación en un
empalme de tuberías según la presente invención.
Por último, en la Figura 12 se muestra otra
realización de brida para ser utilizada en un empalme según la
presente invención. En esta realización, el cierre de estanqueidad
principal 9 tiene la forma de una junta de tipo laminar, una junta
de espiral u otro cierre plano que haga contacto con la brida 5b. Se
proporciona un cierre de estanqueidad 15 de anillo tórico, alojado
en un rebaje de la brida, que con el cierre de estanqueidad
principal 9 plano define una cavidad 17 que deberá ser presurizada.
En esta realización, el orificio 19 de prueba de presión está
situado en el lado exterior de la brida 5b y el conducto 21 del
orificio atraviesa radialmente entre los pernos de fijación 7 para
comunicarse con la cavidad 17. En esta realización, debido a la
configuración del cierre de estanqueidad principal 9, no existe un
orificio de detección de fugas.
Según apreciarán los expertos en la técnica, las
ventajas de un sistema de prueba de estanqueidad en empalmes según
la presente invención pueden ser las siguientes:
el sistema es de uso más seguro, al reducirse
ampliamente el volumen del medio a presión utilizado para la
prueba
el coste de la prueba se reduce apreciablemente,
especialmente en aplicaciones de construcción y mantenimiento en
lugares confinados tales como petroquímicas, yacimientos marinos,
etc.
lo maneja una sola persona
es aplicable a cualquier proceso terrestre,
marino, petroquímico, con cualquier medio y en tuberías de alta
presión
la comprobación de la integridad de cada empalme
con bridas puede realizarse inmediatamente después de apretar las
bridas, sin tener que esperar a que esté acabado el resto del
sistema
pueden probarse los empalmes con bridas de acceso
dificultoso antes de que "queden tapadas"
se reduce ampliamente el volumen de gas necesario
para la prueba, el cual puede ser potencialmente peligroso
se reduce en gran medida el tiempo empleado para
la prueba a presión
no es necesario secar y purgar las tuberías
después de la prueba
las pruebas de presión difíciles (sistemas
complejos) ya no son un problema
no es necesario instalar en la tubería puntos de
venteo y de drenaje para las pruebas
no existe el problema de tener que instalar
soportes adicionales como cuando se utiliza agua para las pruebas
(en tuberías de aire o de gas)
se reduce ampliamente la zona esterilizada (área
de acceso prohibido) durante la prueba
las pruebas a presión de las vías de acceso a los
recipientes y a las tuberías de alta presión después de su
inspección o mantenimiento se convierten en un trabajo menor
la prueba a presión puede efectuarse después de
haber colocado el aislamiento sobre las bridas
el desmontaje de tubos o carretes durante la
prueba es menor que con el sistema tradicional
los sistemas de cierres cónicos ya no son los
procedimientos preferidos para las conexiones mecánicas por la
mayoría de los operadores del Mar del Norte, por lo cual es mayor
el uso de bridas tradicionales en las cuales puede utilizarse el
sistema de prueba descrito
es menos agresivo para el ambiente, ya que se
reduce ampliamente el volumen de gas utilizado para probar la
integridad del empalme.
Las aplicaciones con rebajes macho/hembra o con
doble anillo tórico y anillo de acero permiten efectuar conexiones
para alta presión sin necesidad de un alto par de apriete sobre los
pernos. Este es un nuevo sistema de conexiones con bridas para alta
presión que evita tensionar los pernos.
Deberá entenderse, naturalmente, que la presente
invención se ha descrito puramente a título de ejemplo, y que pueden
hacerse modificaciones de detalle dentro del alcance de la
invención. En ciertos casos podrían efectuarse simultáneamente la
prueba de resistencia de una tubería (prueba hidráulica) y la
prueba de fugas de gas, cumpliendo así los requisitos de los
análisis de flexibilidad.
Claims (38)
1. Un empalme (1) que comprende un cierre de
estanqueidad principal (9) que tiene un sentido de servicio, un
cierre de estanqueidad secundario (15) y un orificio externo (19)
para prueba de presión que proporciona acceso a una cavidad (17)
existente entre el cierre de estanqueidad principal (9) y el cierre
de estanqueidad secundario (15), caracterizado porque el
cierre de estanqueidad secundario (15), que durante el servicio
reposa sobre una placa de apoyo (33), está situado en el lado de
servicio del cierre de estanqueidad principal (9) y la integridad
del cierre de estanqueidad principal (9) en el sentido de servicio
puede probarse aplicando presión sobre la cavidad (17) a través del
orificio (19) para prueba de presión con el fin de presurizar la
cavidad (17) y probar el cierre de estanqueidad principal (9).
2. Un empalme (1) según se reivindica en la
reivindicación 1, en el cual el orificio (19) para prueba de
presión está roscado para recibir un conector de alta presión.
3. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquier reivindicación precedente, en el cual se incluye un
orificio (23) para detección de fugas.
4. Un empalme (1) según se reivindica en la
reivindicación 3, en el cual el orificio (23) para detección de
fugas está comunicado con una cámara (25) situada detrás del cierre
de estanqueidad principal (9).
5. Un empalme (1) según se reivindica en la
reivindicación 3 o en la reivindicación 4, en el cual el orificio
(23) para detección de fugas está comunicado con una cámara (25)
definida por el cierre de estanqueidad principal (9).
6. Un empalme (1) según se reivindica en la
reivindicación 5, en el cual el cierre de estanqueidad principal
(9) define dos cámaras (25, 25a) en el empalme (1), estando unidas
las dos cámaras (25, 25a) mediante un conducto que atraviesa el
cierre de estanqueidad principal (9).
7. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el cual el orificio
(23) para detección de fugas está roscado para recibir un
sensor.
8. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquier reivindicación precedente, en el cual se provee un
orificio de purga que comunica con la cavidad (17) existente entre
el cierre de estanqueidad principal (9) y el cierre de estanqueidad
temporal (15).
9. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquier reivindicación precedente, en el cual el cierre de
estanqueidad principal (9) es un cierre anular.
10. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquier reivindicación precedente, en el cual el cierre de
estanqueidad secundario (15) es un cierre de anillo tórico.
11. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquier reivindicación precedente, que constituye un empalme con
bridas que comprende dos bridas (5a, 5b), estando el cierre de
estanqueidad principal (9) sujeto entre las bridas (5a, 5b).
12. Un empalme (1) según se reivindica en la
reivindicación 11, en el cual las bridas (5a, 5b) están unidas
entre sí mediante unos pernos (7).
13. Un empalme (1) según se reivindica en la
reivindicación 11 o la reivindicación 12, en el cual el cierre de
estanqueidad secundario (15) está colocado dentro de un rebaje (16)
definido entre las dos bridas (5a, 5b).
14. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el cual al menos una
de las bridas (5a, 5b) está conformada para alojar el cierre de
estanqueidad secundario (15).
15. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquier reivindicación precedente, en el cual la placa de apoyo
(33) es un disco anular que define unos escalones (35) para dos
cierres de estanqueidad secundarios (37).
16. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquier reivindicación precedente, en el cual la placa de apoyo
(33) define un rebaje para cada uno de los cierres de estanqueidad
secundarios (37).
17. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquier reivindicación precedente, en el cual el cierre de
estanqueidad secundario (15, 37) está pegado a la placa de apoyo
(33).
18. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el cual la placa de
apoyo (33) define una horquilla para alojar el cierre de
estanqueidad secundario (15).
19. Un empalme (1) según se reivindica en la
reivindicación 18, en el cual la horquilla está formada en el borde
exterior de la placa de apoyo (33).
20. Un empalme (1) según se reivindica en la
reivindicación 18, o la reivindicación 19, en el cual un anillo
externo (18) sostiene el cierre de estanqueidad secundario (15)
durante el servicio normal del empalme (1).
21. Un empalme (1) según se reivindica en la
reivindicación 11, o la reivindicación 12, en el cual el diámetro
interior de la placa de apoyo (33) es igual o mayor que el orificio
de cada brida (5a, 5b).
22. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquier reivindicación precedente, en el cual la placa de apoyo
(33) incluye unas aletas superficiales (47).
23. Un empalme (1) según se reivindica en la
reivindicación 22 cuando depende de la reivindicación 11, en el
cual las aletas superficiales (47) pueden aplastarse, durante el
montaje, para que pueda aplicarse una presión suficiente sobre el
cierre de estanqueidad principal (9) por medio de las bridas (5a,
5b).
24. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquier reivindicación precedente, en el cual, durante el
servicio normal del empalme (1), el cierre de estanqueidad
secundario (15,37) reposa sobre un apoyo (43).
25. Un empalme (1) según se reivindica en la
reivindicación 24, en el cual el apoyo (43) es un escalón almenado
(49) para permitir que el fluido sobrepase al cierre de
estanqueidad secundario (15, 37) y se ponga en contacto con el
cierre de estanqueidad principal (9).
26. Un empalme (1) según se reivindica en la
reivindicación 24, en el cual el apoyo (43) es un escalón que tiene
practicadas unas aberturas (51) para permitir que el fluido
sobrepase al cierre de estanqueidad secundario (15, 37) y se ponga
en contacto con el cierre de estanqueidad principal (9).
27. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquier reivindicación precedente, en el cual el cierre de
estanqueidad secundario (15, 37) proporciona una válvula de
retención que sólo actúa cuando debe probarse el cierre de
estanqueidad principal (9).
28. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquier reivindicación precedente, en el cual el cierre de
estanqueidad secundario (15, 37) incluye un apoyo (18) que tiene
una sección cruciforme o en forma de T.
29. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquier reivindicación precedente, en el cual el cierre de
estanqueidad principal (9) es una junta sustancialmente plana o un
material estanco.
30. Un empalme (1) según se reivindica en
cualquier reivindicación precedente, en el cual la placa de apoyo
(33) es un disco plano conformado para recibir al menos un cierre
de estanqueidad secundario (15, 37).
31. Un empalme (1) según se reivindica en la
reivindicación 30, en el cual el disco plano es anular.
32. Un procedimiento para probar un empalme con
bridas definido por dos bridas (5a, 5b) y un cierre de estanqueidad
principal (9) situado entre ambas, comprendiendo el procedimiento
en proporcionar un cierre de estanqueidad secundario (15, 37)
separado del cierre de estanqueidad principal (9) y situado en el
lado interno del mismo, aplicar una presión a través de un orificio
externo (19) para prueba de presión a una cavidad (17) formada por
el cierre de estanqueidad principal (9), el cierre de estanqueidad
secundario (15, 37) y las bridas (5a, 5b), y evaluar la
estanqueidad formada entre el cierre de estanqueidad principal (9)
y las bridas (5a, 5b).
33. Un procedimiento según se reivindica en la
reivindicación 32, en el cual el cierre de estanqueidad secundario
(15, 37) resulta redundante una vez probado el cierre de
estanqueidad principal (9).
34. Un procedimiento según se reivindica en la
reivindicación 32 o la reivindicación 33, en el cual el cierre de
estanqueidad secundario (15, 37) constituye una válvula de
retención.
35. Un procedimiento según se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones 32 a 34, en el cual la
evaluación del cierre de estanqueidad principal (9) se efectúa
utilizando un manómetro.
36. Un procedimiento según se reivindica en la
reivindicación 35, en el cual un orificio roscado (19) para prueba
de presión proporciona una comunicación entre la cavidad (17) y el
manómetro.
37. Un procedimiento según se reivindica en
cualquiera de las reivindicaciones 32 a 36, en el cual, después de
probar el cierre de estanqueidad principal (9) se cierra el
orificio (19) para prueba de presión mediante un tapón obturador
(27).
38. Un procedimiento según se reivindica en la
reivindicación 37, en el cual el tapón obturador (27) está
parcialmente perforado.
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