ES2270383T3 - Revestimiento polimerico conductor para tuberias corrugadas. - Google Patents
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Abstract
Conjunto de tubería (10) que comprende: una tubería corrugada conductora eléctricamente (12) que incluye unas convoluciones de picos y valles; un revestimiento polimérico (14) dispuesto a lo largo de una longitud de dicha tubería corrugada (12), caracterizado porque el revestimiento polimérico (14) es eléctricamente conductor.
Description
Revestimiento polimérico conductor para tuberías
corrugadas.
La tubería corrugada o la tubería flexible
metálica proporcionan una alternativa a los sistemas de tuberías
rígidas como un conducto para el transporte de fluidos tales como
gas natural. La tubería corrugada puede instalarse fácilmente y es
útil en muchas aplicaciones de sistemas. La tubería corrugada
permite una instalación más sencilla, más rentable, debido a su
estructura excepcionalmente flexible y su relativa gran resistencia.
La misma flexibilidad presenta unas limitaciones inherentes. Cuando
se aumenta la presión interna del fluido operante en el interior de
la tubería la estructura de la tubería corrugada reacciona a la
presión. La estructura de la tubería corrugada típica comienza a
extenderse y dilatarse a lo largo de su longitud cuando la presión
interna supera la resistencia del material de la tubería. Las
presiones más altas del fluido operante hacen que las ondulaciones
se dilaten. La dilatación de las ondulaciones da como resultado una
deformación de la tubería fuera de su forma y tamaño originales.
Con el fin de cubrir intervalos de presión más
altos, la tubería corrugada convencional puede revestirse con una
trenza de alambre. La trenza se fija en los extremos opuestos de la
tubería corrugada. Dicha trenza refuerza la estructura de la tubería
corrugada que resiste de este modo la dilatación de las ondulaciones
cuando se aumenta la presión interior. La trenza es eficaz en la
función de resistir la dilatación de la tubería corrugada aumentando
por lo tanto la capacidad operativa de la presión. Sin embargo, la
trenza que cubre el diámetro exterior de la tubería corrugada se
somete al movimiento relativo con la tubería corrugada que cubre. La
tubería y la trenza se mueven una con respecto a otra a lo largo de
la longitud de la tubería corrugada. En aplicaciones en que se
instala la tubería corrugada en equipos mecánicos que crean una
vibración que se traslada a la tubería, el movimiento relativo
produce una abrasión entre el interior de la trenza y la superficie
exterior de dicha tubería. Dicha abrasión entre la superficie
exterior de la tubería y la superficie interior de la trenza crea
mecanismos de rotura que comprometen la integridad de la estructura
de la tubería corrugada. La trenza sierra y desgasta el material de
la superficie exterior de la tubería corrugada hasta que desciende
el límite de presión de dicha tubería y posteriormente pierde el
fluido operante.
Otro inconveniente en las tuberías existentes es
que la tubería con frecuencia está contenida dentro de un
revestimiento. Generalmente, dicho revestimiento es de un material
aislante. En el caso de que se someta la tubería a una carga
eléctrica (por ejemplo, una descarga eléctrica atmosférica directa o
indirecta), se acumula carga en el revestimiento y puede quemar por
completo la trenza hasta la tubería produciendo una rotura de la
misma.
El documento
WO-A-95 09 999 da a conocer un
conjunto de tubería que comprende todas las características del
preámbulo de la reivindicación 1.
La presente invención es un conjunto de tubería
tal como se define en la reivindicación 1.
Una forma de realización preferida de la
invención es un conjunto de tubería tal como se define en la
reivindicación 1, en el que el polímero termoplástico presenta un
resistencia a la tracción mínima de aproximadamente 4000 psi (27,6
MPa), un alargamiento mínimo de aproximadamente el 300%, un módulo
de flexión mínimo de aproximadamente 25.000 psi (172,4 MPa) y una
resistividad volumétrica máxima de aproximadamente 7x10^{4}
ohm-cm. Una pieza de conexión está acoplada en la
tubería corrugada en un extremo de la misma.
La figura 1 es una vista lateral, en sección
transversal parcial, de un conjunto de tubería disipador de
carga.
La figura 1 es una vista lateral, en sección
transversal parcial, de un conjunto de tubería disipador de carga
10. El conjunto de tubería 10 incluye una tubería 12 y un
revestimiento conductor 14. La tubería 12 puede ser una tubería de
acero inoxidable corrugada, anular (CSST) para el transporte de
fluidos tales como gas natural, líquidos, etc. Alternativamente, la
tubería 12 puede ser una tubería con ranuras helicoidales.
El revestimiento 14 está extruido sobre la
tubería 12. La tubería corrugada 12 presenta una superficie exterior
y una superficie interior. La superficie interior está generalmente
expuesta al fluido operante. La tubería corrugada 12 comprende una
estructura que presenta diámetros o corrugaciones variables que
forman picos y valles en series alternas a lo largo de la longitud
de la tubería corrugada 12. La superficie exterior se utiliza como
la referencia para el pico y el valle a diferencia de la superficie
interior. El pico consiste en la corrugación con el diámetro
exterior más grande y el valle consiste en la corrugación con el
diámetro exterior más pequeño.
El revestimiento conductor 14 está dispuesto
sobre la superficie exterior de la tubería corrugada 12. Dicho
revestimiento conductor 14 puede llenar sustancialmente los valles y
cubre los picos en la superficie exterior. El revestimiento 14 está
dispuesto a lo largo de la longitud de la tubería corrugada 12. La
composición del material del revestimiento conductor 14 presenta
propiedades que resisten las fuerzas que deforman el material tales
como las fuerzas de tracción y de corte. Por lo tanto, cuando la
presión interior de un fluido operante aumenta y actúa para extender
la tubería corrugada 12 el revestimiento conductor 14 dispuesto en
los valles de la superficie exterior resiste las fuerzas que se
crean. Dicho revestimiento 14 inhibe la dilatación o extensión de
la tubería corrugada 12 de manera que dicha tubería 12 no se deforma
de manera significativa en la dimensión lineal ni en el diámetro de
la misma. El revestimiento conductor 14 soporta cada corrugación de
la tubería corrugada 12. La composición del material del
revestimiento conductor 14 es asimismo elástica y flexible. Cuando
la tubería corrugada 12 se curva y flexiona a lo largo de su
longitud, el revestimiento 14 se curva y flexiona con la tubería
corrugada 12.
Para aumentar la resistencia a la dilatación de
la tubería o proporcionar más o menos flexibilidad a la tubería
corrugada 12 puede modificarse el espesor del revestimiento 14.
Modificando el espesor del revestimiento conductor 14 puede
alcanzarse una variedad de valores límite de presión. Existe una
relación directa entre el espesor del revestimiento conductor 14 y
el valor límite de presión de la tubería corrugada 12. La aplicación
de un revestimiento conductor 14 en la tubería corrugada 12 aumenta
el valor límite de presión de la tubería corrugada 12 sobre el
valor límite de presión de la tubería corrugada 12 sin un
revestimiento conductor 14. El revestimiento conductor 14 aumenta
asimismo el número de ciclos de flexión requeridos para producir una
rotura por fatiga de metal en la tubería corrugada 12 y atenúa la
vibración para reducir las roturas de la tubería corrugada 12
debidas a la fatiga por vibración.
El revestimiento 14 puede extruirse en las
corrugaciones de la tubería corrugada 12. Puede emplearse la
utilización de otros procesos de fabricación para disponer el
revestimiento conductor 14 sobre la superficie exterior de la
tubería corrugada 12. En una forma de realización, el revestimiento
conductor 14 se introduce en los valles para llenar sustancialmente
dichos valles y cubre los picos. Cuando se extruye el revestimiento
14 éste está sustancialmente fundido y circula hacia abajo en las
ondulaciones de la tubería corrugada 12. El revestimiento conductor
fundido 14 se enfría sobre la tubería corrugada 12. El material
fundido llena sustancialmente los valles y cubre los picos. En una
forma de realización alternativa, se extruye hacia abajo un
revestimiento polimérico conductor 14 en las ondulaciones y a
continuación se solidifica (por ejemplo, mediante calor)
El revestimiento conductor 14 puede aplicarse de
manera que dicho revestimiento conductor 14 se una sustancialmente a
la totalidad de la superficie exterior de la tubería corrugada. La
unión opcional del revestimiento conductor 14 a la superficie
exterior puede ser una unión mecánica o una unión química de manera
que dicho revestimiento conductor 14 se adhiera sustancialmente a la
superficie exterior de la tubería corrugada 12. Asimismo,
disponiéndose en los valles, el revestimiento conductor 14 bloquea
mecánicamente la deformación de la tubería corrugada 12 debido a las
propiedades del material del revestimiento conductor 14. Con el
revestimiento conductor 14 aplicado de manera que exista una
adhesión entre la misma y la superficie de la tubería corrugada 12,
no existe ningún movimiento relativo entre el revestimiento
conductor 14 y la superficie de la tubería corrugada 12. Habiendo
eliminado el movimiento relativo entre el revestimiento conductor 14
y la superficie exterior, se elimina sustancialmente el mecanismo de
desgaste abrasivo mientras que se proporciona aún un refuerzo para
la presión.
En una forma de realización alternativa, el
revestimiento conductor 14 se extruye sobre la tubería corrugada 12,
pero no se introduce en los valles de la misma. Dicho revestimiento
conductor 14 cubre los picos de la tubería corrugada 12 pero no se
introduce en los valles.
El revestimiento 14 puede realizarse a partir de
un polímero termoplástico, conductor, tal como un compuesto de
poliuretano termoplástico basado en poliéter. Pueden utilizarse
otros termoplásticos conductores para el revestimiento 14, y la
invención no está limitada al poliuretano. El polímero
preferentemente presenta las siguientes propiedades.
\vskip1.000000\baselineskip
| Propiedad | Procedimiento | Valor |
| Resistencia a la tracción | ASTM D638 | aprox. 4000 psi (27,6 MPa) Mínimo |
| Alargamiento | ASTM D638 | aprox. 300% Mínimo |
| Módulo de flexión | ASTM D790 | aprox. 25.000 psi (172,4 MPa) Mínimo |
| Resistividad volumétrica | ASTM D257 | aprox. 7x10^{4} ohm-cm Máximo |
\vskip1.000000\baselineskip
En una forma de realización alternativa, el
revestimiento conductor es de un polietileno termoplástico que
presenta unas características identificadas en la Tabla A. El
revestimiento de polietileno puede unirse a la tubería corrugada 12
tal como se ha descrito anteriormente.
En un extremo o en los dos extremos del conjunto
de tubería están dispuestos unas piezas de conexión 16. Dichas
piezas de conexión 16 pueden ser piezas de conexión CSST existentes
tales como los que se dan a conocer en las patentes US nº 5.799.989,
nº 6.079.749, nº 6.276.728. Preferentemente las piezas de conexión
extremas se realizan a partir de metales (por ejemplo, latón).
Puesto que el revestimiento 14 se realiza a
partir de un termoplástico conductor, la carga acumulada en el
revestimiento 14 (debido, por ejemplo, a una descarga eléctrica
atmosférica directa o indirecta) es conducida a través de la misma a
la tubería 12 y a continuación a las piezas de conexión extremas 16
y a través de los componentes conectados a las piezas de conexión
16. De este modo, la tubería 12 no se deteriora por una acumulación
de carga en un revestimiento no conductor.
El conjunto de tubería puede utilizarse en
diversas aplicaciones que incluyen instalaciones residenciales o
comerciales, interiores o exteriores, e instalaciones sobre el suelo
y subterráneas en las que exista una probabilidad de descargas
eléctricas atmosféricas (directas o indirectas) u otros casos de
acumulación de carga eléctrica.
Claims (13)
1. Conjunto de tubería (10) que comprende:
- una tubería corrugada conductora eléctricamente (12) que incluye unas convoluciones de picos y valles; un revestimiento polimérico (14) dispuesto a lo largo de una longitud de dicha tubería corrugada (12), caracterizado porque el revestimiento polimérico (14) es eléctricamente conductor.
2. Conjunto de tubería (10) según la
reivindicación 1, en el que:
- dicha tubería corrugada (12) es anular.
3. Conjunto de tubería (10) según la
reivindicación 1, en el que:
- dicha tubería corrugada (12) es helicoidal.
4. Conjunto de tubería (10) según la
reivindicación 1, en el que:
- dicho revestimiento polimérico (14) es un polímero termoplástico.
5. Conjunto de tubería (10) según la
reivindicación 4, en el que:
- dicho polímero termoplástico es un poliuretano basado en poliéter.
6. Conjunto de tubería (10) según la
reivindicación 4, en el que:
- dicho polímero termoplástico es un polietileno.
7. Conjunto de tubería (10) según la
reivindicación 4, en el que:
- dicho polímero termoplástico presenta una resistencia a la tracción mínima de aproximadamente 4000 psi (27,6 MPa).
8. Conjunto de tubería (10) según la
reivindicación 4, en el que:
- dicho polímero termoplástico presenta un alargamiento mínimo de aproximadamente 300%.
9. Conjunto de tubería (10) según la
reivindicación 4, en el que:
- dicho polímero termoplástico presenta un módulo de flexión mínimo de aproximadamente 25.000 psi (172,4 MPa).
10. Conjunto de tubería (10) según la
reivindicación 4, en el que:
- dicho polímero termoplástico presenta una resistividad volumétrica máxima de aproximadamente 7x10^{4} ohm-cm.
11. Conjunto de tubería (10) según la
reivindicación 1, en el que:
- dicho revestimiento polimérico conductor (14) llena sustancialmente dichos valles y cubre dichos picos.
12. Conjunto de tubería (10) según la
reivindicación 1, que comprende asimismo:
- una pieza de conexión (16) acoplada a dicha tubería corrugada (12) en un extremo de la misma.
13. Conjunto de tubería (10) según la
reivindicación 1, en el que:
- dicho revestimiento polimérico (14) es un polímero termoplástico,
- dicho polímero termoplástico presenta una resistencia a la tracción mínima de aproximadamente 4000 psi (27,6 MPa), un alargamiento mínimo de aproximadamente 300%, un módulo de flexión mínimo de aproximadamente 25.000 psi (172,4 MPa) y una resistividad volumétrica máxima de aproximadamente 7x10^{4} ohm-cm; y
- una pieza de conexión (16) acoplada a dicha tubería corrugada (12) en un extremo de la misma.
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