ES2220985T3 - Metodo para reemplazar un tubo enterrado. - Google Patents
Metodo para reemplazar un tubo enterrado.Info
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Abstract
UN METODO PARA CAMBIAR UN TUBO ENTERRADO (1) POR UN TUBO DE REPUESTO QUE CONSTE EN COLORAR UNA UNIDAD PERFORADORA (35) SOBRE EL TUBO A CAMBIAR, ACCIONAR LA UNIDAD PERFORADORA PARA ACCIONAR Y GUIAR UNA BARRA DE PERFORAR FLEXIBLE (40) A TRAVES DE LA TIERRA HASTA EL INTERIOR DE UN EXTREMO ABIERTO DEL TUBO A CAMBIAR, SEGUIR ACCIONANDO LA UNIDAD PERFORADORA PARA QUE LA BARRA DE PERFORAR SE EXTIENDA A TRAVES DEL TUBO A CAMBIAR, ACOPLAR AL EXTREMO DELANTERO DE LA BARRA DE PERFORAR UNA BARRENA ESCARIADORA POSTERIOR CONICA (45) ACOPLAR AL EXTREMO POSTERIOR DE LA BROCA ESCARIADORA POSTERIOR UNA TUBO DE REPUESTO FLEXIBLE Y ACCIONAR LA UNIDAD DE PERFORACION PARA APLICAR UNA FUERZA DE TRACCION Y UN PAR DE ROTACION A LA BARRA DE PERFORAR, HACIENDO QUE LA BROCA ESCARIADORA POSTERIOR SEA ACCIONADA Y ROTE LATERALMENTE HASTA EL INTERIOR Y A TRAVES DEL TUBO EXISTENTE PARA PULVERIZAR EL TUBO EXISTENTE Y ARRASTRAR SIMULTANEAMENTE EL TUBO DE REPUESTO AL INTERIOR DEL CANAL PARA TUBOS.
Description
Método para reemplazar un tubo enterrado.
Esta invención se refiere, en general, a un
método para reemplazar un tubo enterrado sin extraer el tubo con
medios de excavación desde la superficie. Más concretamente, la
invención se refiere a un método para triturar un tubo enterrado
existente que sea necesario reemplazar a fin de formar un residuo
pulverizado que es impulsado y arrastrado a lo largo del canal
interior del tubo existente mediante un fluido lubricante. La
trituración del tubo existente puede producirse simultáneamente con
la instalación de un tubo de recambio, cuyo diámetro puede ser
mayor que el diámetro del tubo existente. De modo más específico,
la presente invención se refiere a un método para aplicar una fuerza
de tracción y un par de rotación a una broca de escariado por
tracción mediante una barra de perforación hueca, flexible,
conectada con ella y situada dentro y a lo largo del tubo existente;
proporcionándose el par y la fuerza de tracción mediante una unidad
de perforación del tipo usado típicamente con sistemas de
perforación dirigida, situándose la unidad de perforación al nivel
del suelo. La fuerza de tracción proporcionada por la unidad de
perforación tira lateralmente de la broca de escariado por
tracción, y del tubo de recambio asociado, a lo largo del canal del
tubo existente. El par de rotación aplicado por la unidad de
perforación a la barra de perforación hace girar la broca de
escariado por tracción, triturando el tubo existente, a fin de
formar un residuo pulverizado.
La presente invención puede aplicarse, en
general, al recambio de tubos de gres para alcantarillado, tubos de
hormigón, tubos de plástico y tubos de metal. Sin embargo, con
fines ilustrativos, la invención se describe en este documento como
aplicación para el recambio de un tubo de gres para
alcantarillado.
Un tubo de gres para alcantarillado típico está
dividido en secciones, teniendo cada sección una parte ensanchada a
modo de campana en un extremo y una parte que se estrecha en el
otro. Las secciones de tubos de gres para alcantarillado se colocan
extremo con extremo, montando el extremo que se estrecha de cada
sección de manera que penetre en el extremo acampanado de la
sección de tubo siguiente.
Los tubos de gres para alcantarillado se
deterioran con el tiempo. El movimiento del terreno provoca el
agrietamiento de los tubos de gres para alcantarillado, y las
raíces de los árboles que crecen introduciéndose en las fisuras de
los tubos provocan un agrietamiento adicional. El asiento del
terreno puede hacer que se rompan las juntas de los tubos. Los
tubos de gres para alcantarillado que llegan a separarse o
agrietarse pierden su función y, necesariamente, han de
reemplazarse. Es deseable, por lo tanto, proporcionar medios para
reemplazar tubos de gres para alcantarillado.
Un método típico para reemplazar tubos de gres
para alcantarillado comprende los pasos de excavar una zanja en
toda la longitud del tubo a reemplazar, dejando el tubo al
descubierto; extraer el tubo y reemplazarlo con un tubo para
alcantarillado nuevo. Pero, a menudo, las calles, estructuras y
conducciones de servicios públicos situadas sobre un tubo de
alcantarillado que tenga que remplazarse hacen impracticable la
extracción del tubo mediante excavación. Por lo tanto, es deseable
proporcionar medios para reemplazar tubos de alcantarillado que no
requieran perturbar las estructuras y los servicios públicos que se
encuentren encima del tubo a reemplazar.
Un método para reemplazar un tubo de
alcantarillado deteriorado existente sin perturbar las estructuras
sobrepuestas consiste en deslizar un tubo de recambio de plástico,
flexible, a lo largo del canal del tubo existente. Sin embargo, tal
método da lugar a la utilización de un tubo de recambio cuya
superficie de sección transversal es sustancialmente menor que la
del tubo existente, ofreciendo una capacidad de transporte menor.
Con frecuencia resulta deseable o necesario aumentar, en lugar de
reducir, la capacidad de transporte del tubo existente. Una
capacidad de transporte mayor requiere que el diámetro del tubo de
recambio sea mayor que el diámetro del tubo existente. En
consecuencia, es deseable proporcionar un método para reemplazar un
tubo de gres para alcantarillado existente por un tubo de recambio
cuyo diámetro sea mayor que el del tubo existente, y sin perturbar
las estructuras que lo cubran.
Es conocido que los tubos de gres para
alcantarillado pueden reemplazarse in situ mediante una
máquina de impulsión o tracción, tal como un martillo neumático o
un ariete hidráulico, teniendo que alinearse tal máquina con un
extremo del tubo existente. La alineación axial de tales máquinas
requiere la excavación de un pozo en un extremo del tubo existente
para la instalación y el funcionamiento subterráneos de la máquina.
El proceso de excavar un pozo en un extremo del tubo a reemplazar,
hacer bajar por el pozo una máquina tal como un ariete hidráulico o
un martillo neumático, instalar la máquina para su funcionamiento,
retirar la máquina y cerrar el pozo después de reemplazar el tubo,
es un proceso caro, que requiere mucho tiempo y trabajo. Además, el
proceso implica riesgos para la seguridad personal. El
funcionamiento subterráneo de un martillo neumático o un ariete
hidráulico expone al operario de la máquina a un riesgo de
hundimiento de las paredes del pozo. Además, en muchos casos, el
agua subterránea penetrará en un pozo excavado para el
funcionamiento de un martillo perforador o un ariete hidráulico,
generando la necesidad de operaciones de achique. En consecuencia,
es deseable proporcionar un sistema de reemplazo de tubos en el que
el equipo de accionamiento mecánico utilizado en el proceso esté
situado en la superficie.
La patente nº 4.925.344 de Peres, fallecido,
et al., y la patente nº 4.507.019 expedida a Thompson, son
ilustrativas de la técnica anterior. Ni la patente de Peres ni la
de Thompson describen ni enseñan los nuevos y ventajosos pasos y
procesos de la presente invención.
En el caso de Peres, se excava un pozo de modo
que una máquina de ensanchado e hincado de tubos pueda colocarse
bajo tierra alineada axialmente con el tubo existente a reemplazar.
La máquina de ensanchado e hincado de tubos, mediante una barra de
perforación hueca, proporciona una fuerza de empuje y aplica un par
de rotación a una cabeza perforadora estriada, alineada axialmente
con el tubo a reemplazar. Simultáneamente con la trituración del
tubo existente, se tienden secciones de tubo de recambio en el
canal, detrás de la cabeza trituradora. La máquina de ensanchado e
hincado de tubos está montada sobre orugas con objeto de permitir
el hincado avanzando por pasos y para permitir el movimiento hacia
atrás a fin de recibir secciones sucesivas de tubo de recambio.
El método de la patente de Thompson es similar al
de la de Peres porque una máquina de perforación e hincado se
posiciona bajo el nivel del suelo, sobre orugas, en un pozo,
alineada axialmente con el tubo existente a reemplazar. En lugar de
triturar el tubo existente mediante el uso de una cabeza
trituradora, el método de Thompson utiliza una sección de tubo de
expansión cónica, que es hecha girar e impulsada o arrastrada a lo
largo del canal del tubo existente mediante la máquina de
perforación e hincado. El paso de la sección de tubo de expansión a
lo largo del tubo existente fractura el tubo existente, lo que
permite ensanchar su canal.
El documento US 5.403.122 (Granella) describe un
proceso para reemplazar tubos de alcantarillado viejos en el que se
utilizan registros, se introducen una cabeza cortadora y un
mecanismo de guía, se tritura un tubo viejo y se elimina con agua,
y se introduce un tubo nuevo y se coloca tirando de él. El
mecanismo de guía incorpora rodillos para controlar la posición
axial de la cabeza cortadora.
De acuerdo con la presente invención se
proporciona un método para reemplazar un tubo existente por un tubo
de recambio; teniendo el tubo existente un primero y un segundo
extremos; estando enterrado el tubo existente en el suelo;
definiendo inicialmente la superficie interior del tubo existente un
canal para el tubo de recambio; teniendo el canal para el tubo de
recambio un primero y un segundo extremos, que corresponden a los
extremos primero y segundo del tubo existente; incluyendo el tubo
existente y el terreno que rodea el tubo existente una materia
sólida que rodea la periferia radial del canal para el tubo de
recambio; y siendo mayor el diámetro exterior del tubo de recambio
que el diámetro interior del tubo existente; comprendiendo dicho
método los pasos de:
(a) posicionar, al nivel del suelo, una unidad de
perforación, del tipo usado típicamente con sistemas de perforación
dirigida, teniendo la unidad de perforación una barra de
perforación, que puede impulsar, arrastrar, hacer girar y guiar,
teniendo la barra de perforación un primero y un segundo extremos,
permitiendo tal posicionamiento que el primer extremo de la barra de
perforación sea impulsado y guiado por la unidad de perforación
para ser puesto muy cerca del primer extremo del canal para el tubo
de recambio;
(b) accionar la unidad de perforación para
impulsar y guiar el primer extremo de la barra de perforación a lo
largo de un arco cóncavo hacia arriba, a través del terreno, para
ponerlo muy cerca del primer extremo del canal para el tubo de
recambio;
(c) accionar la unidad de perforación para hacer
avanzar el primer extremo de la barra de perforación de modo que
penetre en el primer extremo del canal para el tubo de recambio y
atraviese dicho canal para que sobresalga de su segundo
extremo;
(d) conectar con la barra de perforación, de
manera fija, una broca de escariado por tracción con objeto de
triturar y pulverizar el tubo existente, teniendo la broca de
escariado por tracción un extremo anterior y un extremo posterior,
conectándose el extremo anterior de la broca de escariado por
tracción, de manera fija, con el primer extremo de la barra de
perforación, y teniendo la broca de escariado por tracción un
diámetro mayor o igual que el diámetro del tubo de recambio;
(e) accionar la unidad de perforación para hacer
girar la barra de perforación y tirar de ella, haciendo que la
broca de escariado por tracción gire y se desplace lateralmente de
modo que penetre en el segundo extremo del canal para el tubo de
recambio y atraviese dicho canal, haciendo que parte de la materia
sólida que rodea dicho canal sea triturada para formar un residuo
pulverizado, y
(f) tirar del tubo de recambio hacia el canal
para el tubo de recambio y a lo largo de dicho canal.
Los aspectos de la presente invención descritos
en este documento tratan de proporcionar un método para reemplazar
tubos para alcantarillado u otros tipos de tubos para servicios
públicos, por el cual un tubo enterrado existente es triturado y
pulverizado in situ por medio de una barra de perforación
hueca, flexible, situada dentro y a lo largo del canal del tubo
existente; siendo hecha rotar y arrastrada dicha barra de
perforación mediante una unidad de perforación de un tipo usado
típicamente con sistemas de perforación dirigida, cuya unidad de
perforación está montada al nivel del suelo; y teniendo conectada
la barra de perforación, en su extremo opuesto, una broca de
escariado por tracción. El par y la fuerza de tracción aplicados
por la unidad de perforación a la barra de perforación comunican
movimientos de rotación y lateral a la broca de escariado por
tracción a lo largo del canal del tubo existente, triturando,
pulverizando y eliminando el tubo existente y, simultáneamente,
tirando de un tubo de recambio, para ponerlo en su sitio.
Es, también, una particularidad de la invención
descrita en este documento proporcionar un nuevo método para
reemplazar tubos enterrados que permite reemplazar el tubo
existente por un tubo de recambio que tenga un diámetro igual o
mayor que el diámetro del tubo existente.
Es otra particularidad de esta invención ofrecer
un nuevo método para reemplazar tubos enterrados en el que
estructuras, carreteras y conducciones subterráneas de servicios
públicos, situados sobre el tubo existente se mantienen sin
perturbar.
Es otra particularidad de la presente invención
proporcionar un nuevo método para reemplazar tubos enterrados en el
que no se requiere excavación para la instalación y el
funcionamiento subterráneos de maquinaria accionada
mecánicamente.
Es, además, otra particularidad de esta invención
proporcionar un nuevo método para reemplazar tubos enterrados en el
que, sustancialmente, toda la materia y todo el material que
componen el tubo existente se pulverizan, impulsan, y arrastran a
lo largo del canal del tubo existente y, por tanto, se eliminan del
canal.
Es otra particularidad de esta invención
proporcionar un nuevo método para reemplazar tubos enterrados en el
que la inclinación o pendiente del tubo existente se mantiene y es
la misma que la del tubo de recambio.
Es otra particularidad de esta invención permitir
que las operaciones de reemplazo de tubos se realicen dentro de un
registro, evitando la necesidad de un pozo para insertar la barra
de perforación.
Objetos adicionales u otros y atributos
ventajosos de la invención descrita en este documento resultarán
evidentes a los expertos en la técnica al familiarizarse con la
descripción del mismo. La forma de la invención descrita en el
presente caso es ilustrativa de la función de la invención en
general. Los detalles de esta descripción no deben interpretarse
como limitativos del ámbito de la presente invención.
Los nuevos aspectos de esta invención se
consiguen merced a una operación de escariado y de reemplazo de
tubo por tracción que se produce en una o más pasadas a lo largo
del canal de un tubo existente, cuyo tubo tenga que ser
reemplazado. Para conseguirlo, se excava un pozo en ambos extremos
de la sección del tubo existente a reemplazar. Un extremo de la
sección del tubo existente sirve para insertar el tubo de recambio
y el otro extremo sirve para insertar la barra de perforación.
Cuando el tubo existente esté inclinado, es preferible que el
extremo inferior del tubo existente sirva como extremo para insertar
la barra de perforación. Con frecuencia, habrá un registro para
mantenimiento del tubo en un extremo de la sección de tubo a
reemplazar. Cuando exista un registro, dicho registro puede
sustituir al pozo para insertar la barra de perforación.
El tubo existente expuesto en el fondo de los
pozos, o pozo y registro, según el caso, se fractura o corta, y se
retira una sección del mismo, lo que permite las respectivas
inserciones del tubo de recambio y de la barra de perforación. La
pared del pozo para insertar el tubo de recambio que mira a la
abertura descubierta del tubo existente está inclinada de modo que
se aleja de la abertura, lo que permite que un tubo de recambio
tendido al nivel del suelo sea curvado de modo flexible y
arrastrado hacia abajo para que penetre en el pozo.
Con el pozo o los pozos excavados, una unidad de
perforación de un tipo usado típicamente con sistemas de
perforación dirigida se sitúa al nivel del suelo, por encima del
tubo existente, en un punto retirado lateralmente y al exterior con
respecto al extremo del tubo existente por el que se inserta la
barra de perforación, de modo que el ángulo entre el nivel del suelo
y una línea que se extienda desde la unidad de perforación al
extremo de inserción de la barra de perforación sea de,
aproximadamente, 30º. De modo preferido, la unidad de perforación
es de un tipo capaz de aplicar, simultáneamente, un par de rotación
y una fuerza de tracción o de empuje a una sucesión de barras
perforadoras huecas unidas y, además, es capaz de llevar a la
práctica una inyección de fluido por la cual, simultáneamente, un
fluido es bombeado por la unidad de perforación de modo que entre
en el canal hueco de la barra de perforación y lo atraviese. De
modo preferido, la barra de perforación es susceptible de ser
guiada electrónicamente a través del suelo merced a medios de
orientación, tales como una broca de orientación guiada por un
módulo electrónico de detección y dirección fijado en el extremo
anterior de la misma.
Con la unidad de perforación situada de ese modo,
una broca de orientación y un módulo de guiado electrónico se fijan
en el extremo de la barra de perforación y la broca y la barra de
perforación son impulsadas y guiadas por la unidad de perforación a
lo largo de una trayectoria que penetra en la tierra y la
atraviesa. Preferiblemente, la trayectoria de la barra de
perforación es un arco cóncavo hacia arriba que se extiende desde
la unidad de perforación hasta el tubo existente a través de la
tierra. Tal trayectoria en forma de arco es guiada a fin de hacer
que el extremo de la barra de perforación sea puesto muy cerca del
tubo existente y para hacer que dicho extremo sea, sustancialmente,
paralelo al tubo existente. A continuación la broca de orientación
es impulsada y guiada adicionalmente, de modo sustancialmente
paralelo con el tubo existente, hasta que sobresalga por la pared
del pozo de inserción de la barra de perforación. Cuando un
registro sustituya al pozo para insertar la barra de perforación,
se practica una abertura, rompiendo o perforando la pared del
registro, para permitir el paso de la broca de orientación hacia el
espacio del registro.
Una vez que la broca de orientación y el módulo
de guiado de la barra de perforación sobresalgan por la pared del
pozo de inserción de la barra de perforación o del registro, según
el caso, se retiran la broca y el módulo. Entonces, se tapona el
extremo de la barra de perforación, y ésta se hace avanzar y se
guía adicionalmente de modo que penetre en la abertura expuesta del
tubo existente. Se sigue haciendo avanzar a la barra de perforación
a lo largo de la longitud de la sección de tubo existente a
reemplazar hasta que el extremo de la barra de perforación
sobresalga en el pozo de inserción del tubo de recambio. Entonces,
se retira el tapón del extremo de la barra de perforación.
A continuación, una broca de escariado por
tracción cuyo diámetro exterior sea mayor que el diámetro exterior
del tubo de recambio, se une, de modo fijo, con el extremo de la
barra de perforación. De modo preferido, la broca de escariado por
tracción es cónica y tiene una cuchilla cortadora helicoidal unida
fijamente con su superficie exterior. Además, la broca de escariado
por tracción tiene, preferiblemente, una cámara interior hueca que,
cuando la broca está unida con la barra de perforación, forma un
paso continuo para el flujo de fluido desde el canal interior de la
barra de perforación hasta la cámara. Preferiblemente, la broca de
escariado por tracción tiene, también, una pluralidad de aberturas
que forman pasos desde la cámara interior hasta la superficie
exterior de la broca de escariado por tracción. De modo preferido,
la broca de escariado por tracción tiene, también, medios de
conexión giratorios, tales como un ojo giratorio unido fijamente
con su extremo posterior para tirar de un tubo de recambio sin
hacerlo girar.
Una vez que la broca de escariado por tracción
esté conectada con la barra de perforación, se tira del extremo de
un tubo de recambio flexible, hacia abajo, de modo que penetre en
el pozo de inserción del tubo de recambio, a fin de unirlo con la
broca de escariado por tracción. Para facilitar tal unión, el tubo
de recambio se tapona, teniendo el tapón medios de conexión tales
como una horquilla. Los medios de unión del tapón se alinean con
los medios de conexión giratorios de la broca de escariado por
tracción, y la broca de escariado por tracción se une a rotación,
de modo fijo, con el tubo de recambio, con medios tales como una
espiga insertada a través de la horquilla y del ojo.
Con la disposición, conectada mecánicamente,
formada por el tubo de recambio, la broca de escariado por
tracción, la barra de perforación, situada dentro y a lo largo del
tubo existente, y la unidad de perforación en posición, comienza la
operación de escariado por tracción y de instalación del tubo de
recambio. La unidad de perforación es accionada de modo que aplique
a la barra de perforación, simultáneamente, una fuerza de tracción
y un par de rotación, haciendo que la broca de escariado por
tracción gire en torno al eje de la barra de perforación y se
desplace lateralmente hacia el canal del tubo existente, y a su
través, en dirección a su extremo para insertar la barra de
perforación. Dicho movimiento lateral hace que la cuchilla
helicoidal de la broca de escariado por tracción entre en contacto
con el tubo existente. Al producirse tal contacto, tiene lugar la
trituración y la pulverización del tubo existente. La trituración
del tubo existente progresa a un ritmo de 30 a 60 m/h.
Mientras que el tubo existente está siendo
triturado, la unidad de perforación es accionada para llevar a la
práctica una inyección de fluido. Con la inyección de fluido, un
fluido compuesto por agua y un lubricante de polímero, mezclados
según una relación de, aproximadamente, 1 litro de polímero por
1000 litros de agua, se bombea hacia el canal interior de la barra
de perforación, haciendo que el fluido fluya a lo largo de la barra
de perforación hacia la cámara interna hueca de la broca de
escariado por tracción y sea descargado por las aberturas de la
broca de escariado por tracción. El fluido lubrica la cuchilla
helicoidal de la broca de escariado por tracción a medida que dicha
cuchilla tritura el tubo existente. El fluido, también, lubrica la
pared del canal situada detrás de la broca de escariado por
tracción, lo que reduce el rozamiento entre el canal y el tubo de
recambio. Además, el fluido hace que el residuo pulverizado del
tubo existente y del terreno que lo rodea fluya a lo largo del canal
del tubo existente hacia el pozo o registro de inserción de la
barra de perforación, según el caso. Si el terreno que rodea el
tubo existente es arenoso o está compuesto por tierra poco
compacta, el fluido bombeado a través de la barra de perforación
puede incluir, además, bentonita mezclada según una relación de,
aproximadamente, 1 kg por 50 litros de agua. Una mezcla de
bentonita y fluido cumple la función adicional de estabilizar el
canal que queda después de retirar el tubo existente, evitando
aplastamientos o hundimientos del canal.
A medida que la broca de escariado por tracción
gira y se desplaza lateralmente a lo largo del tubo existente, se
aplica una fuerza de tracción a los medios de conexión giratorios
del extremo trasero de la broca de escariado por tracción; que, a
su vez, tiran de los medios de unión del tapón unido con el extremo
del tubo de recambio. De ese modo, se arrastra al tubo de recambio
hacia el canal, y a lo largo de éste, mientras que el proceso de
trituración progresa. La broca de escariado por tracción, mientras
se desplaza lateralmente a lo largo del tubo existente, actúa a
modo de pistón, forzando al fluido, al residuo pulverizado del tubo
existente, y a la tierra o arena de la pared del canal, hacia el
extremo del tubo existente para la inserción de la barra de
perforación. El fluido, la tierra y el residuo se descargan, a modo
de lodo, por la abertura del tubo existente, en el pozo o registro
para insertar la barra de perforación. El lodo, entonces, puede
bombearse fuera del pozo o retirarse manualmente para su
tratamiento en otro sitio. A la conclusión del proceso, la broca de
escariado por tracción sobresale en el pozo o registro de inserción
de la barra de perforación, seguida por el extremo del tubo de
recambio. Cuando el extremo del tubo de recambio sobresalga por el
pozo o registro de inserción de la barra de perforación, la
operación de recambio de tubo ha terminado.
El tubo de recambio típicamente está compuesto
por uno cualquiera de varios materiales plásticos o poliméricos.
Cuando ha de instalarse un tubo de recambio, no segmentado, de
plástico o de polímero, se tiende el tubo al nivel del suelo, a lo
largo de la trayectoria del tubo existente, situando el extremo del
tubo de recambio sobre el pozo de inserción del tubo de recambio y
curvándolo de modo flexible hacia abajo para que penetre en dicho
pozo, con objeto de unirlo con los medios de conexión giratorios de
la broca de escariado por tracción. Cuando ha de instalarse un tubo
de recambio segmentado, las juntas del mismo pueden conectarse de
modo fijo mediante soldadura con disolvente, o con medios tensores
internos, provisionales, tales como un cable que se extienda desde
el extremo trasero al delantero del tubo de recambio. La conexión
fija de los segmentos de un tubo de recambio segmentado permite
tirar de tal tubo de modo que penetre en el canal del tubo como si
fuera un tubo de recambio no segmentado.
El método de recambio de tubo descrito en lo que
antecede no se consigue, necesariamente, mediante una única pasada
de la broca de escariado por tracción a lo largo del canal del tubo
existente. Si bien la pasada final, necesariamente, arrastra el
tubo de recambio hacia el canal, y a lo largo de éste, puede
ejecutarse cualquier número de pasadas de una broca de escariado por
tracción a lo largo del tubo existente antes de la pasada final.
Tales pasadas adicionales pueden utilizarse cuando brocas de
escariado por tracción sucesivamente mayores trituran el tubo
existente de manera progresiva. El escariado por tracción no se
realiza, necesariamente, en la pasada final. A condición de que el
canal de tubo haya sido ensanchado suficientemente, medios de
tracción, preferiblemente una barra de perforación arrastrada por
la unidad de perforación, pueden hacerse avanzar a través del canal
del tubo y conectarse de modo fijo con el extremo del tubo de
recambio. El tubo de recambio es, entonces, arrastrado hacia el
canal, y a lo largo de éste, mediante los medios de tracción.
Después de reemplazarse una sección de tubo
existente, el pozo, o registro, en cualquier extremo de la sección,
puede facilitar la repetición del proceso en la sección contigua
siguiente de tubo existente a reemplazar.
Los dibujos adjuntos a este documento se
presentan a fin de que las particularidades y los objetos de la
invención descritos brevemente en lo que antecede puedan entenderse
con más detalle. Tales dibujos ilustran, solamente, realizaciones
típicas de la invención, y no deben interpretarse ni considerarse
como limitativos de su ámbito. La invención puede admitir otras
realizaciones igualmente efectivas.
La figura 1 es una vista, en sección, que
representa objetos y máquinas en la superficie y bajo tierra
utilizadas en el método de esta invención.
La figura 2 es una vista alternativa, en sección
parcial, en la que un registro sustituye a un pozo para insertar la
barra de perforación.
La figura 3 representa la broca de escariado por
tracción conectada con la barra de perforación, mientras está en el
proceso de triturar y eliminar un tubo existente y,
simultáneamente, arrastrar un tubo de recambio.
La figura 4 es una vista, en sección transversal,
de la broca de escariado por tracción, siendo el plano de sección
perpendicular a su eje de rotación y cortando su cámara
interna.
La figura 1 representa una carretera pavimentada
5 situada sobre un tubo 1 de alcantarillado, enterrado en el suelo
3, cuyo tubo está deteriorado y tiene que ser reemplazado. El ancho
de la carretera pavimentada 5 define la longitud y ubicación del
segmento 10 a retirar del tubo 1 existente al que se aplica el
método. Se determina la inclinación o pendiente del segmento 10 a
retirar y, por su extremo inferior, se excava un pozo 15 para
insertar la barra de perforación, cortando por el primer extremo
del segmento 10 a retirar y dejándolo expuesto. Alternativamente,
con referencia a la figura 2, un registro 16 preexistente para
mantenimiento del tubo de alcantarillado puede sustituir al pozo 15
para insertar la barra de perforación. Con referencia a la figura
1, por el segundo extremo del segmento 10 a retirar, al otro lado de
la carretera 5, se excava un pozo 20 para insertar el tubo de
recambio, cortando por el segundo extremo del segmento 10 a retirar
y dejándolo expuesto. La pared del pozo 20 para insertar el tubo de
recambio que mira a la abertura del segmento 10 a retirar está
inclinada, alejándose de la abertura, permitiendo que un tubo 30 de
recambio, flexible, sea arrastrado hacia su parte inferior.
Una unidad 35 de perforación del tipo usado
típicamente con sistemas de perforación dirigida se posiciona al
nivel del suelo, por encima del tubo 1 existente, y en un punto
retirado lateralmente y al exterior en relación con el primer
extremo del segmento 10 a retirar, de modo que el ángulo entre el
nivel del suelo y una línea que se extienda desde la unidad 35 de
perforación hasta el primer extremo del segmento 10 a retirar sea
de, aproximadamente, 30º. La unidad 35 de perforación se acciona,
entonces, a fin de impulsar, hacer penetrar y guiar una barra 40 de
perforación hueca, flexible, hacia abajo, a través de la tierra,
según una trayectoria arqueada calculada para hacer que el extremo
de la barra de perforación entre en el pozo 15 para insertar la
barra de perforación y lo atraviese. Con referencia a la figura 2,
en la que un registro 16 sustituye al pozo 15 para insertar la
barra de perforación, se practica una abertura 17 rompiendo la
pared del registro 16, o cortando a su través, a fin de permitir el
paso de la barra 40 de perforación. Al pasar el extremo de la barra
40 de perforación al espacio abierto del pozo 15 o del registro 16
de inserción de la barra de perforación, se acciona la unidad 35 de
perforación a fin de hacer avanzar el extremo de la barra 40 de
perforación de modo que penetre en la abertura del primer extremo
del segmento 10 a retirar.
Con referencia de nuevo a la figura 1, al
insertarse el extremo de la barra 40 de perforación en la abertura
del primer extremo del segmento 10 a retirar, se acciona la unidad
35 de perforación de modo que haga avanzar adicionalmente a la
barra 40 de perforación a lo largo del canal de la sección 10 a
retirar, haciendo que el extremo de la barra 40 de perforación
sobresalga del segundo extremo del segmento 10 a retirar y penetre
en el pozo 20 para insertar el tubo de recambio. A continuación,
una broca 45 de escariado por tracción se une, de manera fija, con
el extremo de la barra 40 de perforación. Con referencia a la figura
3, el extremo anterior de la broca 45 de escariado por tracción es
cónico, con una cuchilla cortadora 46 helicoidal en su periferia
exterior. Además, la broca de escariado por tracción tiene medios 48
de conexión giratorios conectados de modo fijo con su extremo
trasero. Con referencia a la figura 4, la broca 45 de escariado por
tracción tiene una cámara interior 60 hueca cuyo espacio abierto es
continuo con un canal hueco 61 de inyección de fluido que, con
referencia a la figura 3, se encuentra dentro de la barra 40 de
perforación. Con referencia a las figuras 3 y 4, la broca 45 de
escariado por tracción tiene una pluralidad de aberturas 47 de
inyección de fluido con objeto de descargar fluido 62 a partir de la
broca de escariado por tracción.
Con referencia a la figura 1, un tubo flexible 30
de recambio compuesto por un material plástico o polimérico se
posiciona al nivel del suelo aproximadamente alineado con la
trayectoria del tubo 1 existente. El extremo del tubo 30 de
recambio es arrastrado hacia abajo de modo flexible para que entre
en el pozo 20 de inserción del tubo de recambio. Con referencia a
la figura 3, el tubo 30 de recambio tiene un tapón 31 unido de
manera fija con el tubo 30 de recambio y que cierra, en relación de
oclusión, el ánima del tubo 30 de recambio; cuyo tapón 31 tiene
medios 32 de unión destinados a su unión fija con los medios 48 de
conexión giratorios de la broca 45 de escariado por tracción. Con
referencia a la figura 1, el extremo del tubo 30 de recambio es
guiado en el pozo 20 de inserción del tubo de recambio para hacer
que, con referencia a la figura 3, los medios 32 de unión del tapón
31 sean puestos muy cerca de los medios 48 de conexión giratorios
de la broca 45 de escariado por tracción. A continuación, los
medios 32 de unión se unen de modo fijo con los medios 48 de
conexión giratorios, con medios tales como una espiga 33.
Con referencia a la figura 1, la unidad 35 de
perforación es accionada, entonces, de modo que aplique una fuerza
de tracción a la barra 40 de perforación que, a su vez, tira
lateralmente de la broca 45 de escariado por tracción hacia la
abertura del segundo extremo del segmento 10 a retirar.
Simultáneamente con la aplicación de tal fuerza de tracción, la
unidad 35 de perforación es accionada de modo que aplique un par de
rotación a la barra 40 de perforación que haga girar a la broca 45
de escariado por tracción. Con referencia a la figura 3, la fuerza
lateral de tracción y el par de rotación transmitidos a través de la
barra 40 de perforación a la broca 45 de escariado por tracción
hacen que la cuchilla cortadora 46 helicoidal triture el segmento
10 a retirar a fin de formar un residuo pulverizado 48.
Simultáneamente con la trituración del segmento
10 a retirar, se acciona la unidad 35 de perforación de modo que
ponga en práctica una asistencia por fluido, por la que un fluido
62, compuesto preferiblemente por agua, un lubricante de polímero
y, opcionalmente, bentonita, es bombeado por la unidad 35 de
perforación hacia el extremo de la barra 40 de perforación opuesto a
la broca 45 de escariado por tracción. Con referencia a las figuras
3 y 4, tal bombeo hace que el fluido 62 atraviese el canal 61 de
asistencia de fluido. El fluido 62, entonces, es descargado a
partir del canal 61 de asistencia de fluido hacia la cámara hueca
60 de la broca de escariado por tracción. El fluido, además, es
descargado a partir de las aberturas 47 de asistencia de fluido
hacia el canal del segmento 10 a retirar. Con referencia a la figura
3, el fluido 62 descargado a partir de las aberturas 47 de
asistencia de fluido de la broca 45 de escariado por tracción
cumple la función de lubricar el proceso de trituración y el canal
55 de detrás de la broca 45 de escariado por tracción, lo que
reduce el rozamiento del tubo 30 de recambio. Si el fluido 62
incluye bentonita, tal fluido cumple la función adicional de
estabilizar el canal 55, evitando hundimientos. El fluido 62 cumple
la función adicional de arrastrar el residuo pulverizado 48 hacia el
primer extremo del segmento a retirar, dando lugar a la eliminación
del segmento 10 a retirar del canal 55. Con referencia a las
figuras 1 y 3, el residuo pulverizado 48 y el fluido 62 descargado
a partir de la broca 45 de escariado por tracción, que son
arrastrados a lo largo del canal del segmento 10 a retirar, se
depositan, a modo de lodo 50, en el suelo del pozo 15 de inserción
de la barra de perforación o, con referencia a la figura 2, en el
suelo del registro 16, según el caso.
Con referencia a la figura 3, la operación de
trituración de la broca 45 de escariado por tracción genera un
canal 55 para tubo con un diámetro suficiente para permitir que,
simultáneamente, el tubo 30 de recambio sea arrastrado, por
deslizamiento, a su través. El proceso de triturar el segmento 10 a
retirar y, simultáneamente, arrastrar el tubo 30 de recambio en el
canal 55 del tubo continúa hasta que la broca 45 de escariado por
tracción y el extremo del tubo 30 de recambio sobresalgan por la
abertura del primer extremo del segmento 10 a retirar. Al
sobresalir el extremo del tubo 30 de recambio por la abertura del
primer extremo del segmento 10 a retirar, el proceso de recambio de
tubo para ese segmento ha terminado.
En vista de lo anterior, es evidente que la
presente invención está bien adaptada para conseguir todos los
objetos y particularidades establecidos en lo que antecede en este
documento junto con otros objetos y particularidades que son
inherentes al método descrito anteriormente.
Mientras que lo anterior se dirige a la
realización preferida, el ámbito de la invención se determina
merced a las reivindicaciones que siguen.
Claims (8)
1. Un método para reemplazar un tubo existente
por un tubo (30) de recambio; teniendo el tubo existente un primero
y un segundo extremos; estando situado el tubo existente bajo
tierra (3); definiendo inicialmente la superficie interior del tubo
existente un canal para el tubo de recambio; teniendo el canal para
el tubo de recambio un primero y un segundo extremos, que
corresponden al primero y segundo extremos del tubo existente;
incluyendo el tubo existente y el terreno que rodea el tubo
existente una materia sólida que rodea la periferia radial del
canal para el tubo de recambio; y siendo mayor el diámetro exterior
del tubo de recambio que el diámetro interior del tubo existente;
comprendiendo dicho método los pasos de:
(a) posicionar, al nivel del suelo, una unidad
(35) de perforación, del tipo usado típicamente con sistemas de
perforación dirigida, teniendo la unidad de perforación una barra
(40) de perforación, y siendo capaz de accionarla, arrastrarla,
hacerla girar y guiarla, teniendo la barra de perforación un
primero y un segundo extremos, permitiendo tal posicionamiento que
el primer extremo de la barra de perforación sea impulsado y guiado
por la unidad de perforación para situarlo muy cerca del primer
extremo del canal para el tubo de recambio;
(b) accionar la unidad de perforación de modo que
impulse y guíe al primer extremo de la barra de perforación a lo
largo de un arco cóncavo hacia arriba, a través de la tierra, para
ponerlo muy cerca del primer extremo del canal para el tubo de
recambio;
(c) accionar la unidad de perforación para hacer
avanzar el primer extremo de la barra de perforación de modo que
penetre en el primer extremo del canal para el tubo de recambio y
atraviese dicho canal para sobresalir por su segundo extremo;
(d) unir con la barra de perforación, de modo
fijo, una broca (45) de escariado por tracción, a fin de triturar y
pulverizar el tubo existente, teniendo la broca (45) de escariado
por tracción un extremo anterior y un extremo posterior, estando
unido el extremo anterior de la broca de escariado por tracción, de
modo fijo, con el primer extremo de la barra de perforación, y
teniendo la broca de escariado por tracción un diámetro mayor o
igual que el diámetro del tubo de recambio;
(e) accionar la unidad de perforación para hacer
girar y tirar de la barra de perforación, haciendo que la broca de
escariado por tracción gire y se desplace lateralmente hacia el
segundo extremo del canal para el tubo de recambio y atraviese
dicho canal, haciendo que parte de la materia sólida que rodea
dicho canal sea triturada para formar un residuo pulverizado (48),
y
(f) tirar del tubo (30) de recambio para hacerle
entrar en el canal para el tubo de recambio, y a lo largo de dicho
canal.
2. Un método según la reivindicación 1, en el que
el paso (f) comprende los sub-pasos de hacer
avanzar unos medios de tracción hacia el canal para el tubo de
recambio, y a lo largo de dicho canal; unir dichos medios de
tracción con un extremo del tubo (30) de recambio; y arrastrar el
tubo de recambio mediante dichos medios de tracción para hacerle
entrar en el canal para el tubo de recambio, y a lo largo de dicho
canal.
3. Un método según la reivindicación 1, en el que
el paso (f) comprende los sub-pasos de unir un
extremo del tubo (30) de recambio con el extremo posterior de la
broca (45) de escariado por tracción y accionar la unidad (35) de
perforación para hacer girar y desplazar lateralmente la broca de
escariado por tracción al interior del segundo extremo del canal
para el tubo de recambio, y a lo largo de dicho canal, y,
simultáneamente, tirar del tubo de recambio al interior del canal
para el tubo de recambio, y a lo largo de dicho canal.
4. Un método según la reivindicación 3, en el que
el paso de hacer avanzar los medios de tracción comprende el
accionamiento de la unidad (35) de perforación para hacer avanzar
una barra de perforación al interior del canal para el tubo de
recambio, y en el que el paso de tirar del tubo (30) de recambio
comprende el accionamiento de la unidad de perforación para tirar
del tubo (30) de recambio al interior del canal para el tubo de
recambio, y a lo largo de dicho canal.
5. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la barra (40) de perforación
tiene un canal (61) para asistencia con fluido a su través, teniendo
el canal para asistencia con fluido un primero y un segundo
extremos, que se corresponden con el primero y el segundo extremos
de la barra de perforación; cuya unidad (35) de perforación es,
además, capaz de poner en práctica una asistencia con fluido, por la
que un fluido es bombeado por la unidad de perforación hacia el
segundo extremo del canal de inyección de fluido; en el que al
menos una broca (45) de escariado por tracción usada en ella tiene
una cámara interior (60) de broca de escariado por tracción, que
forma un paso continuo para el flujo del fluido desde el canal para
asistencia con fluido hasta la cámara de la broca de escariado por
tracción, teniendo cada broca de escariado por tracción de este
tipo una pluralidad de aberturas (47) para asistencia con fluido
para descargar el fluido a partir de la cámara de broca de
escariado por tracción al canal para el tubo de recambio; y que
incluye, además, el paso de accionar la unidad de perforación para
que lleve a la práctica una asistencia con fluido, haciendo que el
fluido fluya, a través del canal para asistencia con fluido, hacia
la cámara de la broca de escariado por tracción, y sea descargado a
partir de las aberturas para asistencia con fluido, lubricando así
la broca de escariado por tracción y la pared del canal para el tubo
de recambio, y arrastrando el residuo pulverizado (48) hacia el
primer extremo del canal para el tubo de recambio; llevándose a la
práctica dicha asistencia con fluido durante, al menos, una pasada
de la broca de escariado por tracción a lo largo del canal para el
tubo de recambio.
6. Un método según la reivindicación 5, que
comprende, además, el paso de añadir un lubricante de polímero al
fluido antes de accionar la unidad de perforación con objeto de
llevar a la práctica la asistencia con fluido.
7. Un método según la reivindicación 6, que
comprende, además, el paso de añadir bentonita al fluido antes de
accionar la unidad de perforación, a fin de llevar a la práctica la
asistencia con fluido.
8. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende, además, el paso de unir
un tapón (31), de modo fijo, con el extremo del tubo de recambio
arrastrado al interior del canal para el tubo de recambio, teniendo
el tapón medios de unión conectados de modo fijo con él, mediante
los que el tapón y el tubo de recambio asociado pueden ser
arrastrados al interior del canal para el tubo de recambio, y a lo
largo de dicho canal, realizándose dicho paso antes del paso de
tirar del tubo de recambio a lo largo del canal para el tubo de
recambio.
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