ES2299822T3 - Manguito con inserto para la separacion de una canalizacion de transporte de fluido a alta presion. - Google Patents
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Abstract
Manguito para la reparación de una canalización de transporte de fluido (12) que comprende una zona defectuosa (10) cuya pared presenta un espesor netamente inferior al espesor normal de la pared de canalización y, por tanto, una reducida resistencia a la presión, que consiste en: - una envuelta rígida o flexible (22) que sirve de molde para rodear por lo menos dicha zona defectuosa, llenándose dicha envuelta de un material polímero; y - un inserto constituido por una pluralidad de espiras de un elemento filiforme (14) enrollado helicoidalmente alrededor de la canalización en el lugar de dicha zona defectuosa, siendo revestido dicho inserto con dicho material polímero con el fin de transformar las fuerzas radiales ejercidas sobre la pared de la canalización en el lugar de dicha zona defectuosa en fuerzas de tracción distribuidas sobre cada una de las espiras de dicho inserto.
Description
Manguito con inserto para la separación de una
canalización de transporte de fluido a alta presión.
La presente invención se refiere a los sistemas
utilizados para la reparación de las canalizaciones destinadas al
transporte de fluidos a alta presión, tales como los oleoductos para
el transporte del petróleo y está caracterizada, en particular,
porque presenta un manguito con inserto para la reparación de una
canalización de transporte de fluido a alta presión.
De forma general, se utiliza un manguito que
sirve de molde de inyección para tapar una fuga en una canalización
de transporte de fluido. La parte a reparar es rodeada por el
manguito, que forma una cavidad estanca en la cual se inyecta un
material líquido polimerizable que, al polimerizarse, forma un
revestimiento de taponamiento de fugas o de aislamiento térmico,
químico y antichoques.
Por ejemplo, en las patentes FR 2.158.895, EP
278.050, US nº 4.610.740 o GB 2.119.884 se describen unos manguitos
que pueden utilizarse en esta técnica. Están formados por dos
semicoquillas cilíndricas reunidas para no formar más que una sola
coquilla que recubre la parte a proteger o a reparar. Se vierte a
continuación en la cavidad así formada el material líquido
polimerizable (constituido generalmente por componentes de una
resina de epóxido o una resina de poliuretano) por un agujero de
inyección previsto en la pared de la coquilla.
Por tanto, estos manguitos formados por dos
semicoquillas están adaptados para una canalización de un diámetro
determinado. Por consiguiente, es necesario disponer de manguitos de
diferentes diámetros susceptibles de adaptarse a los diferentes
diámetros de canalizaciones. Esto conlleva también la necesidad de
tener moldes diferentes para poder fabricar las semicoquillas que
tengan diámetros adaptados a todas las canalizaciones y, en
consecuencia, implica un coste prohibitivo.
Por tanto, se ha pensado en utilizar un manguito
modular, tal como el que se describe en la patente EP 0.856.117,
constituido por módulos idénticos y no necesitando así más que un
solo molde de fabricación de los módulos. En esta técnica, variando
el número de módulos que constituyen el manguito, se puede adaptar
el manguito a canalizaciones de diferentes diámetros. Además, cada
módulo comprende una parte macho y una parte hembra a fin de que la
parte macho de un módulo pueda encajarse parcial o totalmente en la
parte hembra del módulo contiguo. Esto permite que un manguito
constituido por un número determinado de módulos pueda adaptarse a
unas canalizaciones cuyos diámetros estén comprendidos entre un
valor mínimo y un valor máximo. Desgraciadamente, debido a su
estructura modular, este tipo de manguito no soporta presiones muy
elevadas del orden de algunas decenas de bares a las que están
sometidas ciertas canalizaciones destinadas a transportar fluidos a
largas distancias, como es el caso de los oleoductos de transporte
de petróleo.
Con el objetivo de efectuar reparaciones en
canalizaciones que soportan presiones elevadas, la patente US nº
5.632.307 describe un dispositivo que consiste en una banda elástica
en forma de una bobina que presenta una pluralidad de
arrollamientos del tipo resorte en espiral (clock spring) que se
colocan alrededor de la canalización en el lugar de la zona
defectuosa. Además del hecho de que la zona corroída debe
enmasillarse, la banda rígida es difícil de colocar a causa del
efecto resorte y, finalmente, su colocación necesite una excavación
importante debajo de la canalización para poder enrollar las
diferentes capas de la bobina, dicho dispositivo no puede
utilizarse si la canalización es ovalada, si ésta presenta un codo
de curvatura pronunciada en el lugar de la zona defectuosa o si,
además, es necesario amolar los cordones de soldadura, si existen
en este lugar, a fin de que el dispositivo pueda actuar
eficazmente.
El documento US nº 647.996 describe un método
para reparar una fuga en una canalización y, por tanto, resuelve un
problema diferente. Consiste en aplicar una placa contra la
canalización en el lugar donde está situada la fisura que es la
causa de la fuga, y mantener la placa en posición por medio de un
cable dispuesto en hélice alrededor de la canalización. Después se
coloca un manguito alrededor del cable y se inyecta metal fundido
en el manguito.
Por este motivo, el objetivo de la invención es
proporcionar un manguito destinado a la reparación de una
canalización de transporte de fluido sometida a presiones
elevadas.
Otro objetivo de la invención es proporcionar un
manguito destinado a la reparación de una canalización que presenta
una zona defectuosa, cualquiera que sea la geometría de la
canalización o su radio de curvatura en el lugar de la zona
defectuosa.
Por tanto, el objeto de la invención es un
manguito según la reivindicación 1.
Los objetivos, objetos y características de la
invención se pondrán más claramente de manifiesto con la lectura de
la descripción que hace referencia a los dibujos, en los cuales:
La figura 1 representa una parte de canalización
que comprende una zona defectuosa sobre la cual se ha enrollado un
inserto según los principios de la invención, y
la figura 2 representa una sección del manguito
colocado alrededor de la canalización en el lugar de la zona
defectuosa y mostrando los diferentes hilos del inserto por encima
de la zona defectuosa.
De forma clásica, un manguito constituido por
una envuelta rígida o flexible cerrada en la cual se inyecta o se
infunde (se inyecta por aspiración bajo vacío) un material
polimerizable, tal como un poliuretano o resina epoxi, es colocado
todo alrededor de la canalización a fin de recubrir una zona
defectuosa. Dicha zona defectuosa ilustrada por la zona de puntos
10 en la figura 1 puede deberse a la corrosión de la canalización
12, que crea un punto débil en el lugar en que hay una disminución
del espesor de la pared de canalización y que corren el riesgo de
perforarse bajo el efecto de la presión del fluido a transportar por
la canalización.
Cuando se procede a la colocación de un manguito
según la invención, se deposita primero un material de adherencia y
de anticorrosión sobre la zona defectuosa. A continuación, según la
invención, se enrolla y se centra un inserto 14 alrededor de la
canalización a fin de recubrir completamente la zona defectuosa 10,
así como las dos partes de la canalización no defectuosas
adyacentes a la zona defectuosa.
El inserto es enrollado de forma helicoidal
alrededor de la canalización según un paso helicoidal que deja un
intervalo 16 suficiente entre dos espiras adyacentes del inserto.
Así, utilizando un inserto de una anchura de 10 mm, se puede dejar
un intervalo de 1 mm. Este intervalo es necesario para que la resina
inyectada o infundida en la envuelta rígida o flexible del manguito
pueda envolver las espiras del inserto y adherirse a la superficie
de la pared de la canalización.
Cuando se ha enrollado el elemento filiforme que
constituye las espiras del inserto alrededor de la canalización,
cada uno de los extremos del elemento es fijado a la espira por un
collar de apriete 18 ó 20.
La envuelta rígida o flexible 22 del casquillo
se dispone a continuación alrededor de la canalización como se
ilustra en la figura 2. Esta envuelta rígida o flexible 22 debe
envolver todas las espiras del inserto colocado previamente
alrededor de la canalización y tener una altura suficiente para que
exista un intersticio suficiente para inyectar o infundir allí el
material polimerizable. Así, con un inserto de un espesor de 10 mm,
la envuelta tendrá una altura
de 20 mm.
de 20 mm.
En el caso de la infusión, el vacío previamente
establecido con ayuda de una bomba de vacío permite que la envuelta
se aplique al refuerzo ya dispuesto y case con éste. Puede hacerse
entonces la infusión de la resina, lo que garantizará un llenado
total de la zona a reparar por el material polimerizable.
Cuando se ha fijado la envuelta rígida o
flexible 22 sobre la canalización de forma que esté herméticamente
cerrada, se inyecta o infunde el material polimerizable en estado
líquido en el interior de la envuelta rígida o flexible por un
orificio 24 con ayuda de una bomba de vacío. La cantidad a inyectar
o infundir corresponde al llenado de la envuelta, envolviendo
completamente el material polimerizable todas las espiras del
inserto y llenando los intervalos entre espiras.
Cabe destacar que la zona defectuosa 10,
generalmente debida a la corrosión, presenta un espesor netamente
inferior al espesor normal de la pared de la canalización, como
muestra la figura 2. La canalización presenta así un hueco en el
lugar de dicha zona y, por consiguiente, el inserto no está siempre
en contacto con la pared de la canalización en este lugar. Esto no
tiene ninguna importancia en la medida en que la resina resultante
de la polimerización del material polimerizable inyectado o
infundido envuelve completamente las espiras del inserto y actúa
como transmisor de fuerzas entre la pared de la canalización y el
inserto.
El inserto utilizado en el manguito según la
invención es un elemento filiforme flexible (cuerda), semirrígido
(trencilla metálica) o preformada (del tipo resorte en material
compuesto) apto para poder enrollarse alrededor de la canalización.
Puede tener una sección de forma cualquiera y variable a lo largo
del inserto, pero es preferible que el inserto tenga una sección
circular y constante. Puede estar constituida por cualquiera
material que presente una buena resistencia a la tracción, tal como
aramida (por ejemplo, Kevlar®), y, en particular, puede ser de
fibras naturales (por ejemplo, vidrio o carbono), sintéticas o
preimpregnadas. El espesor del inserto o su diámetro, si se trata
de un elemento de sección circular, es función de sus
características mecánicas. Puede variar de algunos mm (por ejemplo,
2 mm) a algunas decenas de mm (por ejemplo, 50 mm).
El inserto tiene por objetivo neutralizar las
fuerzas radiales que se manifiestan sobre la pared de la
canalización en el lugar de una zona defectuosa, transformando
estas fuerzas radiales en fuerzas de tracción distribuidas sobre
cada una de las espiras del inserto que se encuentran en la zona
defectuosa. Las fuerzas radiales que se ejercen sobre la pared de
la canalización son comunicadas al inserto gracias a la resina que
llena la envuelta rígida o flexible y que es un material sólido
después de la polimerización del material polimerizable inyectado o
infundido en la envuelta, que juega aquí el papel de un encofrado.
La asociación del inserto y la resina es equivalente a un material
compuesto en el que la eficacia del conjunto para contrarrestar las
fuerzas radiales que se ejercen sobre la pared de la canalización
se debe a la sinergia entre los dos componentes.
El manguito según la invención puede utilizarse
con canalizaciones de todos los diámetros comprendidos entre 100 mm
y varios metros. Su anchura puede adaptarse según la canalización,
por ejemplo de 300 a varios metros (límite asociado a la tecnología
de los termoplásticos o a la infusión) y su altura está comprendida
de preferencia entre 10 mm y 80 mm.
Puede utilizarse para la reparación de
canalizaciones afectadas de una corrosión que alcanza hasta un 80%
del espesor de la pared y cualquiera que sea la anchura de la zona
defectuosa. De este modo, se ha podido efectuar la reparación de
una zona de 200 mm de longitud axial, 300 mm de anchura
circunferencial y que representando una profundidad de 5,70 mm, o
sea el 80% del espesor de la pared (7,1 mm) de una canalización con
un diámetro
de 324 mm.
de 324 mm.
Una característica fundamental del manguito
según la invención, debida a su propia estructura, es su
adaptabilidad a cualquier forma de canalización. De este modo,
puede instalarse incluso cuando la canalización no sea circular,
sino más bien ovalada, cualquiera que sea el radio de curvatura de
la canalización (por ejemplo, sobre un codo), e incluso cuando la
canalización comprenda una soldadura axial o circunferencial, puesto
que no es necesario que el inserto esté en contacto con la pared de
la canalización.
El manguito según la invención puede utilizarse
para la reparación de cualquier estructura tubular dañada por una
pérdida de espesor debida a la corrosión o a una fisuración, a fin
de conferirle sus características mecánicas iniciales. Puede ser
utilizado por las empresas de mantenimiento y por las empresas de
mantenimiento de transportes de fluidos (principalmente
hidrocarburos), aunque su uso no esté limitado a este ámbito.
Gracias a sus características mecánicas, dicho manguito puede
utilizarse en el sector de la construcción y de las obras públicas,
en particular para el refuerzo de columnas y otros pilares de
soporte.
Claims (6)
1. Manguito para la reparación de una
canalización de transporte de fluido (12) que comprende una zona
defectuosa (10) cuya pared presenta un espesor netamente inferior
al espesor normal de la pared de canalización y, por tanto, una
reducida resistencia a la presión, que consiste en:
- -
- una envuelta rígida o flexible (22) que sirve de molde para rodear por lo menos dicha zona defectuosa, llenándose dicha envuelta de un material polímero; y
- -
- un inserto constituido por una pluralidad de espiras de un elemento filiforme (14) enrollado helicoidalmente alrededor de la canalización en el lugar de dicha zona defectuosa, siendo revestido dicho inserto con dicho material polímero con el fin de transformar las fuerzas radiales ejercidas sobre la pared de la canalización en el lugar de dicha zona defectuosa en fuerzas de tracción distribuidas sobre cada una de las espiras de dicho inserto.
2. Manguito según la reivindicación 1, en el que
las espiras de dicho elemento filiforme (14) están separadas por un
intervalo predeterminado (16) a fin de que cada una de las espiras
de dicho inserto sea revestida por dicho material polímero.
3. Manguito según la reivindicación 2, en el que
dicho elemento filiforme (14) es un elemento flexible de sección
circular constante formado por fibras naturales, sintéticas o
impregnadas previamente.
4. Manguito según la reivindicación 3, en el que
dicho elemento filiforme (14) está constituido por aramida y, en
particular, por Kevlar®.
5. Manguito según la reivindicación 4, en el que
el inserto comprende una collar de apriete (18, 20) que fija cada
uno de los extremos de dicho elemento filiforme (14) a la espira
adyacente.
6. Procedimiento de reparación de una
canalización de transporte de fluido (12) que comprende una zona
defectuosa (10) cuya pared presenta un espesor netamente inferior
al espesor normal de la pared de canalización y, por tanto, una
reducida resistencia a la presión, consistiendo en enrollar
helicoidalmente un elemento filiforme (14) alrededor de la
canalización en el lugar de dicha zona defectuosa, en rodear la
parte de la canalización en la que se encuentra dicha zona
defectuosa con una envuelta rígida o flexible (22) herméticamente
cerrada, estando adaptada dicha envuelta para recubrir
completamente las espiras de dicho elemento filiforme, e inyectar o
infundir en el interior de dicha envuelta un material líquido
polimerizable destinado a formar una resina después de su
polimerización.
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