ES2333466T3 - Aparato y metodo de inversion por aire y de curado con vapor de agua de forros curados en posicion. - Google Patents

Abstract

Un aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua, para instalar un forro de conducción impregnado con resina y curado en posición, que comprende: un recipiente (11) sustancialmente rígido que tiene una superficie de entrada y una superficie de salida dimensionadas para permitir que un forro impregnado, curado en posición, pase a su través; teniendo el recipiente (11) una abertura (26) de entrada alargada, en forma de ranura, que forma un espacio libre en la superficie de entrada y una cavidad que forma una cámara de inversión (12) y una salida (16) de manguito de inversión en la superficie de salida; una entrada (20) de aire y vapor de agua conectada a la cámara de inversión (12); un material compresible (46) dispuesto a ambos lados de al abertura (26) en forma de ranura en la superficie de entrada; y en el que el espacio libre a través de la ranura alargada (26) se ajusta desde el exterior de la cavidad del recipiente para empujar al material compresible (46) contra el forro en dirección sustancialmente perpendicular al forro cuando éste se desplaza a través de la abertura en forma de ranura en el recipiente y es invertido fuera del manguito de inversión sin que el material compresible (46) sea presionado contra el forro dentro del recipiente (11).

Description

Aparato y método de inversión por aire y de curado con vapor de agua de forros curados en posición.

Antecedentes del invento

Este invento se refiere a un método para la instalación de un forro curado en posición en un conducto existente mediante inversión por aire de un forro impregnado con resina con un aparato que tiene una junta con bajo rozamiento entre el forro que se evierte y una empaquetadura. La resina puede ser curada con vapor de agua en flujo continuo sin pérdida de presión. El invento se refiere, asimismo, a los aparatos para poner en práctica el método. El método y los aparatos son particularmente bien adecuados para revestir conductos de diámetro entre pequeño y medio.

Es generalmente bien sabido que los conductos o conducciones, particularmente las conducciones subterráneas, tales como los conductos de alcantarillado, los desagües de tratamiento, los conductos de agua y de gas que se emplean para transportar fluidos, requieren ser reparados con frecuencia debido a los escapes de fluido o a su deterioro. Los escapes pueden producirse hacia dentro, desde el entorno al interior o parte de transporte de las conducciones. Alternativamente, los escapes pueden producirse hacia fuera, desde la parte de transporte de la conducción al entorno. En cualquier caso, es deseable evitar estos escapes.

El escape puede deberse a una instalación inapropiada de la conducción original o al deterioro de la misma debido al envejecimiento normal o a los efectos que conlleva el transporte de material corrosivo o abrasivo. Las grietas en o cerca de los empalmes de los conductos pueden deberse a condiciones ambientales, tales como terremotos o al paso de grandes vehículos por la superficie o a vibraciones naturales o generadas por el hombre u otras causas similares. Con independencia de la causa, tales escapes son indeseables y pueden tener, como consecuencia, la pérdida del fluido que se transporta en la conducción o daños ambientales en el entorno y la posible creación de un peligroso riesgo para la salud pública. Si la pérdida continúa puede provocar el fallo estructural del conducto existente debido a la pérdida de terreno y del soporte lateral y del suelo del conducto.

Debido a los continuamente crecientes costes de mano de obra, energía y maquinaria, es cada vez más difícil y menos económico reparar conducciones subterráneas o partes que puedan presentar escapes excavando y reemplazando los conductos. A consecuencia de ello, se han desarrollado varios métodos para la reparación in situ o la rehabilitación de las conducciones existentes. Estos nuevos métodos evitan el gasto y el peligro asociados a la excavación y sustitución de los conductos o secciones de conductos, así como los importantes inconvenientes que sufre el público. Uno de los procedimientos de reparación de conducciones o de rehabilitación sin zanjas que goza de más éxito y en la actualidad ampliamente utilizado, es el denominado proceso Insituform®, conocido a partir de los documentos US-A-4.009.063, US-A-4.064.211 y US-A-4.135.958.

En la práctica estándar del proceso Insituform, un forro tubular flexible, alargado, de un tejido de fieltro, espuma o material similar impregnable con resina con un revestimiento exterior impermeable que ha sido impregnado con una resina termocurable, se instala en el interior de la conducción existente. Generalmente, el forro se instala utilizando un proceso de eversión, como se describe en las dos últimas patentes identificadas de Insituform. En el proceso de eversión, una presión radial aplicada al interior de un forro evertido, lo presiona a aplicación con la superficie interna de la conducción y contra ella. Sin embargo, el proceso Insituform también se lleva a la práctica tirando de un forro impregnado con resina por dentro del conducto mediante una cuerda o cable y utilizando un tubo o una vejiga de inflado impermeable al fluido, separado, que es evertido por dentro del forro para hacer que éste cure contra la pared interna de la conducción existente. Tales forros impregnados con resina se denominan, generalmente, "conductos curados en posición" o "conductos CIPP" y la instalación se denomina instalación CIPP.

Los forros tubulares flexibles CIPP tienen una capa exterior lisa de un polímero sustancialmente impermeable, relativamente flexible que, en su estado inicial, recubre el exterior del forro. Cuando es realiza la eversión, esta capa impermeable termina en el interior del forro, una vez evertido éste durante la instalación. Cuando el forro flexible está instalado en su sitio dentro de la conducción, ésta es puesta a presión desde dentro, utilizando preferiblemente un fluido de eversión, tal como agua o aire para forzar al forro radialmente hacia fuera para que se aplique y se adapte a la superficie interna de la conducción existente.

Típicamente, en el lugar de la instalación se erige una torre de eversión para proporcionar la carga de presión necesaria para conseguir la eversión del forro o de una vejiga. Alternativamente, se utiliza una unidad de eversión como se muestra y describe en las patentes norteamericanas núms. 5.154.936; 5.167.901 (RE 35.944) y 5.597.353. El curado puede iniciarse introduciendo agua caliente en el forro evertido a través de una manguera de recirculación unida al extremo del forro de eversión. El agua de inversión es hecha recircular a través de una fuente de calor tal como una caldera o un intercambiador de calor y es devuelta al tubo invertido hasta que se completa la curación del tubo. La resina que impregna el material impregnable se cura para formar un revestimiento de tubo rígido, duro, aplicado apretadamente dentro de la conducción existente. El nuevo forro cierra eficazmente cualesquiera grietas y repara cualquier sección de la conducción o cualquier deterioro de un empalme de la misma para evitar más escapes, ya sea desde fuera al interior de la conducción existente o a la inversa. La resina curada también sirve para reforzar la pared de la conducción existente con el fin de proporcionar un soporte estructural incrementado para el
entorno.

La torre de eversión, que tardaba en construirse, hacía que los trabajadores se encontrasen a 9,14 m (30 pies) de altura sobre el suelo, con frecuencia cerca de árboles y de cables eléctricos. Este método se mejoró mediante un aparato que le permitía a Insituform crear una carga hidráulica mediante el uso de una válvula de esfínter. El tubo se alimentaba a la parte superior del aparato y se tiraba de él a través de la válvula de esfínter mediante agua a presión por debajo de la válvula. El agua a presión aplicaba una fuerza sobre la punta del tubo haciendo que se invirtiese en el interior del conducto que se estaba rehabilitando. Estos aparatos para la rehabilitación de conductos de pequeño diámetro se han utilizado durante unos catorce años.

La mayor desventaja del uso de estos aparatos con agua reside en la cantidad y disponibilidad del agua necesaria para la inversión. El agua debe calentarse, típicamente desde 12,8ºC (55ºF) hasta 82,2ºC (180ºF) con el fin de conseguir la curación y, luego, enfriarse añadiendo más agua hasta 37,8ºC (100ºF) antes de soltarla en un sistema aceptable para desecharla.

Esta desventaja puede ser superada utilizando aire en lugar de agua para crear la fuerza de inversión. Una vez invertido totalmente el tubo impregnado, se le puede curar con vapor de agua. Si bien se necesita agua para producir el vapor de agua, la cantidad de agua en forma de vapor es, sólo, del 5 al 10% de la requerida para la inversión con agua, el curado y el enfriamiento. Esto quiere decir que puede utilizarse vapor de agua aún cuando el agua no esté fácilmente disponible en el sitio. Esta drástica reducción de la cantidad de agua es el resultado de la superior energía disponible a partir de medio kilogramo de agua en forma de vapor de agua, en comparación con medio kilogramo de agua caliente. Medio kilogramo (una libra equivale, aproximadamente, a medio kilogramo) de vapor de agua que se condensa en 1 kg de agua desprende, aproximadamente, 1,06\times10^{6} julios (1000 BTU), mientras que 1 kg de agua desprende solamente 1,06\times10^{3} julios (1 BTU) por cada grado de caída de temperatura. Esta necesidad de agua reducida, sumada a la virtual eliminación del ciclo de calentamiento reducen notablemente los tiempos empleados en el ciclo de curado y en la instalación.

A pesar de esta aparente ventaja, debida al uso de la inversión por aire y el curado con vapor de agua, ¿por qué la industria no ha tenido prisa en abandonar la inversión por agua y el curado con agua caliente?

Cuando se utiliza agua para invertir el tubo impregnado con resina, la parte no invertida del tubo que va de la punta de inversión hasta el aparato de inversión, es mantenida por una fuerza igual a la cantidad de agua desplazada por el tubo. En el caso de tubos CIPP, esto significa que el peso efectivo del tubo se reduce sustancialmente, al igual que la fuerza que se necesita para tirar del tubo no invertido hacia delante, hasta la punta de inversión. Cuando se utiliza aire para crear la fuerza de inversión, el tubo no invertido descansa sobre la parte inferior del tubo y la presión del aire que actúa sobre la punta de inversión del tubo debe tirar de todo el peso del tubo hacia delante.

Tienen que vencerse tres fuerzas para invertir un tubo CIPP, sea cual sea lo que se utilice para crear la energía de inversión. Estas fuerzas son:

1.

La fuerza requerida para invertir el tubo (volver el tubo con su interior hacia fuera). Esta fuerza varía según el grosor del tubo, el tipo de material y la relación entre el grosor del tubo y su diámetro

2.

La fuerza necesaria para tirar del tubo desde el aparato de inversión hacia la punta de inversión.

3.

La fuerza necesaria para tirar del tubo a través del aparato de inversión.

La fuerza número uno (1) arriba citada es, generalmente, la misma en el caso de realizarse la inversión con aire o con agua.

La fuerza número dos (2) varía notablemente entre usar aire y usar agua, y puede limitar la longitud de una inversión realizada con aire. Existe un límite sobre la cantidad de presión que puede utilizarse para invertir un tubo sin afectar perjudicialmente a la calidad del tubo CIPP instalado y/o sin dañar al conducto existente. Tanto para una inversión realizada con aire como en el caso de una realizada con agua, puede utilizarse un lubricante para reducir la fuerza de tracción requerida.

La fuerza número tres (3) puede variar dependiendo del diseño del aparato. En la mayoría de los aparatos actualmente utilizados, la fuerza necesaria para tirar del tubo a través del aparato aumentará cuando aumenten una o ambas fuerzas números uno y dos. El motivo de esto es que, con el fin de incrementar la energía de inversión disponible, un típico aparato de los utilizados en la actualidad, limita la pérdida de fluido comprimido procedente de la cámara de presión por debajo del punto de entrada del tubo en el aparato y la vuelta y el extremo encintado del tubo que está siendo invertido. Esta restricción se consigue, típicamente, aumentando la presión del aire en una empaquetadura neumática (por ejemplo, la unidad CHIP de Insituform) o empleando una empaquetadura que sea activada por el fluido de inversión (por ejemplo, la junta de copa The Shooter). El movimiento hacia dentro en ambos casos está restringido por el material de la empaquetadura y la compresión del tubo CIPP que se invierte. Esto, a su vez, provoca un incremento de la fricción entre el tubo CIPP que se invierte y la empaquetadura.

En vista de estos aparentes beneficios del curado con vapor de agua en comparación con el curado con agua caliente, se ha propuesto el uso de vapor de agua en vista de la energía que transporta. La inversión por aire de una vejiga de inflado y el paso a través del vapor de agua para el curado, se ha descrito en las patentes de Insituform núm. 6.708.728 y núm. 6.679.293. Los procesos descritos en estas patentes, recientemente concedidas, utilizan tecnología de tracción y de inflado y se utilizan corrientemente para forros de pequeño diámetro. Ofrecen ventajas con respecto a la eversión con agua para pequeños diámetros. Además, el uso de un bote de perforación descrito en estas patentes no resulta adecuado para forros de diámetros medios y grandes. Los forros de tamaño medio son los comprendidos entre unos 45,7 y 114 cm (18 y 45 pulgadas) de diámetro. Los diámetros grandes son los que superan los, aproximadamente, 114 cm (45 pulgadas).

En consecuencia, es deseable proporcionar un aparato mejorado para un conjunto de inversión por aire y evacuación para una instalación CIPP con curado por paso de vapor de agua a su través. El documento WO 01/98091 muestra un recipiente de inversión rígido con una ranura de entrada en un extremo y un manguito de inversión en el otro. La ranura está definida por labios que penetran en el recipiente para presionar contra un forro cuando aumenta la presión de inversión en el recipiente.

Sumario del invento

En términos generales, de acuerdo con el invento, se proporciona un aparato de acuerdo con la reivindicación 1 para invertir un forro impregnado con resina, curado en posición, que tiene una junta de bajo rozamiento entre el forro CIPP móvil y una empaquetadura de inversión estacionaria. A diferencia de otros aparatos de inversión en uso en la actualidad, esta empaquetadura preconformada, regulable, una vez ajustada no aumenta el rozamiento sobre el tubo cuando se incrementan las presiones del fluido. Un conducto de evacuación y muestreo que tiene un tubo de escape con una empaquetadura de evacuación que recibe un útil de evacuación, está posicionado en el punto de acceso distal. Una vez terminada la inversión, el útil de evacuación se introduce en el forro inflado y se conecta una manguera de escape.

La empaquetadura incluye una hendidura de dimensión regulable, al menos, en cuanto a su grosor. El ajuste de la hendidura a través de la empaquetadura se realiza moviendo miembros rígidos sustancialmente perpendiculares al forro que pasa a través de la empaquetadura. La empaquetadura puede tener un lado estacionario y un lado ajustable. En este caso, el lado estacionario tiene una placa de respaldo de acero con una capa de material compresible, resistente a la temperatura de 6,35 mm (1/4 pulgada) de grueso, tal como de un caucho de silicona elástico y una delgada capa absorbente de 3,18 mm (1/8 pulgada) o menor, tal como de fieltro de poliéster, que reviste la capa impermeable del forro. Esto permite aplicar un lubricante a la superficie del forro CIPP que se invierte. En esta realización, el lado ajustable de la empaquetadura tiene un bloque de nilón o similar conformado, sustancialmente rígido, de 2,54 cm (1 pulgada) de grueso, revestido con una capa similar de material compresible y absorbente. El bloque conformado está dimensionado y configurado específicamente para el tamaño y el grosor del tubo CIPP que ha de invertirse. El bloque conformado puede ser un miembro de una sola pieza o puede estar formado en secciones, tres o cuatro por ejemplo, dependiendo de las dimensiones en condición aplanada del forro CIPP a instalar. Para cada sección del bloque está previsto un tornillo de regulación separado.

En otra realización, la empaquetadura está formada por una pluralidad de dedos opuestos a través de la abertura del aparato. Cada dedo es un vástago o un pistón neumático encerrado en relación de obturación en un cilindro que se extiende desde un múltiple posicionado en torno a la abertura. Los dedos pueden estar posicionados en un lado que mira a un lado opuesto estacionario o rodeando al forro en ambas superficies aplanadas.

En una realización preferida, la empaquetadura tiene un lado estacionario y un lado ajustable. El lado estacionario tiene una placa de respaldo de acero revestida con una capa de material compresible, resistente a la temperatura, de 6,35 mm (1/4 pulgada) de grueso, tal como caucho de silicona y una delgada capa absorbente de 3,18 mm (1/8 pulgada) o menos de grosor, tal como de fieltro de poliéster, para aplicar lubricante a la superficie del tubo CIPP. El lado ajustable tiene bloques de nilón conformados, de 2,54 cm (1 pulgada) de grueso revestidos con una capa compresible y absorbente similar. El bloque conformado está dimensionado y configurado específicamente para el tamaño y el grosor del tubo CIPP que ha de invertirse. Típicamente, los tubos CIPP destinados a ser invertidos, se fabrican con las capas dimensionadas para la posición final, Esto quiere decir que antes de la inversión, la capa de mayor circunferencia se encuentra en el interior y la capa revestida, de menor circunferencia, se encuentra al exterior. El resultado de esto es que la capa interna tiene un área plegada o con puntos engrosados en la sección transversal del tubo. Las capas compresibles a cada lado de la empaquetadura acomodan estas y cualesquiera otras irregularidades de la sección transversal del tubo. El área plegada puede desplazarse en vaivén a través de la superficie del tubo CIPP, por lo que una acomodación fija para este cambio del grosor en puntos del tubo carecería de efectividad. La capa compresible, que rodea al tubo CIPP es perfectamente adecuada para acomodar cualquier grosor de puntos del tubo con independencia de su situación. El área limitada de rozamiento incrementado provocada por estos puntos gruesos ayuda a asegurar el comportamiento con bajo rozamiento de este diseño de empaquetadura.

En consecuencia, un objeto del invento es proporcionar un método y un aparato mejorados para invertir con aire un forro CIPP.

Otro objeto del invento es proporcionar un aparato para la inversión con aire de un forro CIPP con una empaquetadura ajustable que no incremente el rozamiento sobre el forro cuando aumente la presión del fluido de eversión.

Otro objeto del invento es proporcionar un aparato para la inversión con aire y el curado con vapor de agua de un forro CIPP.

Aún otro objeto del invento es proporcionar un método para invertir con aire un forro CIPP y evacuar el extremo de aguas abajo del forro invertido a fin de permitir el flujo a su través de vapor de agua para curar la resina.

Todavía otro objeto del invento es proporcionar la inversión con aire y el curado con vapor de agua de un forro CIPP sin dejar que el forro invertido se aplaste antes del curado con vapor de agua.

Todavía otros Objetos y ventajas del invento serán en parte evidentes y en parte se desprenderán de la memoria descriptiva.

En consecuencia, el invento comprende los diversos pasos y la relación entre uno o más de tales pasos y los otros, y los aparatos dotados de las características, propiedades y relación de elementos que se ilustran en la exposición detallada, y el alcance del invento se indicará en las reivindicaciones.

Breve descripción de los dibujos

Para una comprensión más competa del invento, se hará referencia a la siguiente descripción tomada en conjunto con los dibujos anejos, en los que:

las figs. 1(a) y 1(b) son una vista en alzado de una unidad de inversión con aire y una vista en planta de una empaquetadura para aplicarse en relación de obturación contra un forro, curado en su sitio, construidas y dispuestas de acuerdo con el invento;

la fig. 2 es una vista en planta desde arriba, agrandada, de la empaquetadura de la unidad de inversión con aire de la fig. 1;

la fig. 3 es una vista en planta desde arriba, agrandada, de una empaquetadura que tiene un bloque conformado en segmentos de acuerdo con una realización preferida del invento;

la fig. 4 es una vista en alzado de un aparato para inversión con aire y curado con vapor de agua con un forro CIPP preparado para su inversión, construido y dispuesto de acuerdo con el invento;

las figs. 5(a) y 5(b) son vistas en planta, esquemáticas, que muestran una pluralidad de dedos de la empaquetadura del aparato de la fig. 1 en posición abierta y en posición operativa, respectivamente;

la fig. 6 es una vista en alzado, en sección transversal, del aparato inversor con aire y de curado con vapor de agua de la fig. 4, de acuerdo con el invento; y

las figs. 7(a) y 7(b) son vistas esquemáticas de un forro de inversión curado en su sitio entrando en un tubo de evacuación y muestreo, antes y después de la descompresión con un útil de evacuación.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

La siguiente exposición describirá un método y un aparato mejorados para invertir con aire y curar con vapor de agua un tubo CIPP de acuerdo con la norma ASTM F1216 "Práctica estándar para la rehabilitación de conductos y conducciones existentes mediante inversión y curado de un tubo impregnado con resina". El método y el aparato descritos son perfectamente adecuados para trabajar desde la superficie a través de estructuras tales como pozos de registro, para rehabilitar conductos y conducciones enterradas existentes.

Haciendo referencia ahora a la fig. 1, en ella se muestra en alzado una unidad 11 de inversión por aire y curado con vapor de agua, construida y dispuesta de acuerdo con el invento. La unidad 11 está construida de material rígido, típicamente un metal tal como acero o aluminio y similares. Los plásticos o materiales compuestos similares son, también, adecuados en tanto puedan soportar las presiones y las temperaturas internas que se generarán durante el uso.

La unidad 11 incluye una cámara de presión 12, sustancialmente cilíndrica que tiene una brida superior 13 y una brida inferior 14. Un manguito de inversión 16 está montado en la brida inferior 14. El manguito de inversión 16 incluye una sección superior 17 troncocónica con una abertura mayor 17a y una abertura menor 17b y una brida anular 18 para asegurar el manguito 16 a la brida inferior 14. Esto permite instalar con facilidad manguitos de distintos diámetros en la unidad 11. La abertura menor 17b de la sección troncocónica 17 incluye un manguito de encintado 19, sustancialmente cilíndrico, con nervaduras externas 21 para asegurar una parte replegada de un forro 20 curado en posición que ha de ser alimentado a su través. El manguito de inversión 17 también está provisto de un accesorio 25 para la entrada de aire/vapor de agua.

La parte superior de la cámara de presión 12 está cerrada por una cubierta superior 22 formada por una primera sección semicircular 23 y una segunda sección semicircular 24. Ambas secciones semicirculares, 23 y 24, están aseguradas a la brida superior 13 y enfrentan regiones recortadas 23a y 24a para formar un espacio 26 entre ellas con el fin de permitir el paso del forro 27 a la unidad 11. En lo que sigue se describirán los detalles de construcción del espacio 26 para formar una empaquetadura 28 de manera que pueda generarse suficiente presión de inversión en la cámara de presión 12 y en el manguito de inversión 16.

Las partes semicirculares 23 y 24 con recortes se aseguran a la brida superior 13 para formar un espacio 26 a lo largo de la línea central entre ellas. La parte semicircular 23 incluye una parte horizontal 37 de ménsula 31 de empaquetadura estacionaria con una parte de montaje horizontal 32, una sección sustancialmente vertical a través del diámetro de la cámara de presión 12 y una sección acampanada 34. La sección semicircular 23 incluye una parte semicircular 24 enfrentada a la región recortada.

El acoplamiento de la parte semicircular ajustable 24 incluye, también, una ménsula de ajuste 36 con una sección de montaje 37, una sección 38 sustancialmente vertical y una sección acampanada 39. La ménsula de ajuste 36 presenta, también, una región recortada. En este caso, la ménsula de ajuste móvil 36 incluye una región recortada o de cajón para montar al menos un bloque 42 conformado, sustancialmente rígido. El bloque 42 incluye un recorte 43 para entrada del tubo frente a la sección vertical de la ménsula estacionaria 31. El recorte 43 para el tubo está formado por una indentación en el bloque conformado 42. Tres tornillos 44 de regulación del espacio están montados detrás del bloque 42 para ajustar la posición del bloque 42 con el fin de hacer variar la dimensión del espacio 26 al objeto de que, en uso, se aplique al forro 26.

Dos láminas de un miembro compresible 46 están posicionadas entre ambas secciones de la cubierta superior 22 y la brida superior 13. Se tira del material compresible 46 a lo largo de las superficies enfrentadas de ménsulas de empaquetadura 31 y 36 y se le asegura a secciones acampanadas 34 y 39 de ménsula. Esto proporciona una vía lisa, elástica y compresible, para que el forro 27 entre en aplicación con la empaquetadura 28 a medida que pasa a su través. Además del material compresible 46, una capa absorbente 47 está posicionada al exterior del material compresible 46 orientada hacia la empaquetadura 28. Este material puede ser un material absorbente tal como una capa de fieltro 47 que puede estar aceitado para proporcionar lubricación para el forro 27 a invertir. Alternativamente, puede utilizarse una capa de material con bajo rozamiento tal como FEP, PFA o PTFE para facilitar el paso del forro 27 a través de la empaquetadura 28. El uso del material compresible 46 ayuda a que la empaquetadura 28 se adapte a la sección transversal y al perfil del forro 27. Tornillos 44 para ajustar el espacio de separación están montados en la ménsula ajustable 36 para desplazar el bloque conformado 42 hacia la sección vertical 33 opuesta para ajustar la abertura de la empaquetadura 28.

En la realización ilustrada en la fig. 3, el bloque conformado 51 está formado en tres segmentos individuales, que incluyen dos secciones exteriores 52 y 53 con recortes curvados 52a y 53a y una sección media recta 54. En este caso, la ménsula 36 incluye cavidades individuales para retener los bloques 52, 53 y 54 con una abertura en la sección vertical 38 de la ménsula para permitir el movimiento hacia la ménsula estacionaria 31 en respuesta al apriete de los tornillos 44 para ajustar el espacio de separación. La sección media del bloque 54 presenta un borde recto, mientras que las secciones exteriores 52 y 53 forman aberturas curvadas para adaptarse a la forma del forro 27 en condición aplanada.

La unidad 11 incluye tres ménsulas 56 para el montaje de patas soldadas a la pared lateral de la cámara de presión 12 para fijar patas 57 para el soporte de la unidad 11 sobre una abertura de acceso a la instalación. La unidad 11 está construida en un material metálico rígido tal como acero o aluminio. Una vez montada, las secciones semicirculares 31 y 36 con el bloque conformado 42 y el material compresible 46 forman la empaquetadura ajustable 28 para permitir que el forro 27 pase a través de ella cuando se aplica presión neumática en la entrada 20 de aire o de vapor de agua.

El bloque conformado 42 puede estar constituido por un solo miembro, como se muestra en la realización de la fig. 2 o puede incluir tres secciones 52, 53 y 54 como se muestra en la realización de la fig. 3. También pueden formarse secciones adicionales que proporcionen mayor flexibilidad a la hora de ajustar el espacio de separación para adaptarse a la aparición de pliegues y variaciones de las dimensiones de la sección transversal del forro 27 a medida que pasa a su través.

El material compresible 46 está constituido por una capa elástica de un material resistente a la temperatura, de \sim3 a 20 mm de grosor, tal como caucho de silicona. Una delgada capa absorbente (de 2 a 8 mm) de fieltro de poliéster para aplicar lubricante a la superficie del forro CIPP 27 está colocada sobre la superficie exterior de la capa compresible 46. Como se ha indicado en lo que antecede, puede utilizarse un material con bajo rozamiento, tal como un cañamazo de PTFE, en lugar del fieltro aceitado. La empaquetadura 28 formada por el espacio libre 26 en las secciones superiores 23 y 24 puede hacerse variar de manera infinita utilizando una realización que tenga una pluralidad de dedos hidráulicos tales como los mostrados en las figs. 4 y 5.

La unidad 11 es perfectamente adecuada, en particular, para instalar un forro CIPP de pequeño diámetro en un conducto existente utilizando aire para invertir el forro y vapor de agua para su curación. Los forros de pequeño diámetro son aquellos con un diámetro comprendido entre 15 y 30 mm (6 y 12 pulgadas) aproximadamente.

Para instalar un forro curado en su sitio mediante inversión por aire y curado con vapor de agua, utilizando la unidad 11, se siguen los procedimientos siguientes.

Se abren los tornillos de regulación 44 de la ménsula ajustable 36 de la empaquetadura 28 y se enfila un forro CIPP 27 impregnado a través de la empaquetadura 28 a la cámara de presión 12 y el manguito 19 de encintado. El forro 27 es montado al revés sobre el extremo de un manguito de encintado y se le asegura mediante dos bandas de acero inoxidable. Una manguera de aire/vapor de agua se une a la entrada 20 de aire/vapor de agua, en el manguito de inversión 16.

Un cable o una cuerda de retención se une al otro extremo del forro CIPP 27. Se pone un lubricante adecuado sobre las capas de fieltro absorbente 47 en la entrada a la unidad 11 de inversión por aire. La empaquetadura 28 se ajusta mediante los tornillos de regulación 44 para cerrar de modo uniforme la empaquetadura 28 alrededor del forro CIPP 27.

El otro extremo de la conducción de aire/vapor de agua se conecta al múltiple de aire/vapor de agua. Una conducción de suministro de vapor de agua y una conducción de suministro de aire se conectan al múltiple de aire/vapor de agua. Se comprueban todas las conexiones de aire y vapor de agua revisando los pasadores de seguridad o sujeciones de seguridad instalados. Una vez cerrada la válvula neumática del múltiple y ajustado el regulador neumático para impedir el flujo de aire a su través, la conducción de suministro de aire se conecta a un compresor neumático. Se cierra la conducción de descarga de aire en el compresor y, entonces, se pone en marcha el compresor.

Cuando el operador del aire/vapor de agua ha realizado comprobaciones para garantizar que todo está seguro y preparado, procede al envío de aire al múltiple de aire/vapor de agua. El operador del múltiple de aire/vapor de agua abre entonces la conducción de suministro de aire/vapor de agua hacia el inversor por aire y, lentamente, acciona el tornillo de regulación del regulador de aire para incrementar el suministro de aire hasta la presión neumática de inversión por aire deseada. El operador del inversor por aire tirará simultáneamente del forro CIPP retirándolo de la bandeja o del camión de almacenamiento refrigerado para alimentarlo al inversor neumático 11.

Se continúa la inversión hasta que el extremo trasero del forro se encuentre cerca de la unidad 11 de inversión. En este momento, la cuerda de retención se enfila sobre los rodillos que se encuentran encima del inversor neumático. Justo antes de que el extremo del forro entre en el inversor neumático, la cuerda de retención es enrollada en torno a un cabrestante de forma que la cuerda que entra en el inversor neumático 11 se tense.

Una vez que el extremo del forro pasa por la empaquetadura en la parte superior del inversor neumático, se ajusta la empaquetadura para reducir las fugas de aire. Se controlan la cuerda de retención y la presión del aire de inversión para mantener la misma velocidad y la misma presión de inversión empleadas en la primera mitad de la inversión.

Como se muestra en las figs. 7(a) y 7(b), un molde de metal de muestra de tubo rígido o de PVC con un conjunto 61 de tubo de escape con un molde 62 y un tubo de acero 63 se introduce en el pozo de registro alejado y se alinea para recibir un tubo de inversión. A medida que la punta del tubo de inversión se aproxima al pozo de registro, se lentifica la inversión para permitir que el forro entre en el molde de muestra 62 y el tubo de acero 63. La inversión se detiene cuando la punta del forro que se invierte se encuentra a una distancia aproximadamente igual a un diámetro, más allá del extremo del molde de muestra 62.

Se suelta la cuerda de retención y el forro invertido es evacuado introduciendo un tubo de evacuación 64 de acero con una punta de perforación 66 en el extremo inferior y una válvula 67 en el extremo superior. En la punta del tubo de evacuación 64 está prevista una pestaña o una junta tórica 68 para impedir que el tubo 64 perfore el lado opuesto del forro.

Un miembro del equipo, que sea responsable dela descompresión o evacuación, notifica al extremo de inversión que está preparándose para evacuar el forro invertido de manera que se preparará para regular el suministro de aire a fin de mantener la presión en el forro invertido una vez que ha sido evacuado.

Una vez que el forro ha sido evacuado con éxito, se cierra la válvula 67 del tubo de evacuación y se une una manguera de escape, con una válvula en el extremo alejado, a la válvula 67 del tubo de evacuación. El control del escape se encuentra, ahora, en el extremo alejado de la manguera de escape.

La válvula de escape y el regulador de entrada de aire se ajustan para mantener un buen flujo y un calentamiento y una presión de curado recomendados. Se vacía la caldera y se une la manguera de suministro de vapor de agua al múltiple de aire/vapor de agua. Se le notifica al operador del múltiple de que se está enviando vapor de agua al múltiple de aire/vapor de agua.

El operador del múltiple de aire/vapor de agua notifica al extremo alejado que se está iniciando el calentamiento. Se registra la temperatura de la cara interna en la posición de las 6 del reloj en el pozo de registro. La mezcla de aire/vapor de agua caliente debe estar a unos 82,2ºC (180ºF). Se continúa el calentamiento hasta que se produzca un incremento de 1,67ºC (3ºF) en la cara interna del pozo de registro.

Una vez completado el calentamiento, se reduce lentamente el flujo de aire y se utiliza solamente vapor de agua para mantener la presión de curado recomendada. El curado con vapor de agua solamente se continúa durante, aproximadamente, 1 hora registrándose las temperaturas de la cara interna a intervalos de 15 minutos. Y, si se mide una temperatura de la cara interna de 54,4ºC (130ºF) durante al menos 30 minutos del curado de 1 hora, el curado está completo. De no ser así, el curado se prolonga hasta que se midan 54,4ºC (130ºF) durante, al menos, 30 minutos.

Una vez completado el ciclo de curado, se interrumpe lentamente el suministro de vapor de agua al tiempo que, simultáneamente, se añade aire. Durante el enfriamiento, no debe superarse la presión de curado. El forro es enfriado durante un mínimo de 15 minutos o hasta que la temperatura de la cara interna en el extremo alejado sea de 54,4ºC (130ºF), lo que tarde más. Se interrumpe entonces el suministro de vapor de agua de la caldera. Cuando la presión en la manguera de suministro de la caldera llegue a cero, se desconecta del múltiple la manguera de suministro de vapor de agua. Cuando se complete el enfriamiento, se desconecta el compresor de aire y se alivia la presión en la manguera del aire antes de desconectar del múltiple la manguera de suministro de aire.

Dependiendo de la resina particular y del grosor del tubo, una vez terminado el curado se interrumpe el flujo de vapor de agua al tiempo que, simultáneamente, se regula el flujo de aire para mantener la presión de curado. La válvula de escape se ajusta mientras se realiza el enfriamiento hasta unos 54,4ºC (130ºF) en la posición de las 6 del reloj durante, al menos, una hora.

Una vez que la temperatura ha descendido hasta el valor deseado, se reduce a cero la presión del flujo de aire, para lo que se abre por completo la válvula de escape. Cualquier condensado que pueda haberse acumulado en la vejiga es eliminado drenando el condensado en el conjunto de escape.

En este momento, se siguen los procedimientos de entrada en un espacio confinado para retirar los extremos del conducto forrado y se reinstauran los servicios siguiendo procedimientos estándar.

El forro flexible, curado en posición, es del tipo generalmente bien conocido en la técnica. Está formado por, al menos, una capa de un material flexible impregnable con resina tal como una capa de fieltro con una capa de película exterior de polímero impermeable. La capa de fieltro y la capa de película se cosen con una línea de costura para formar un forro tubular. Una película de termoplástico compatible, en forma de cinta o de material extrudido, se coloca sobre la línea de costura o se extruye sobre ella con el fin de garantizar la impermeabilidad del forro.

Para forros de diámetros más grandes, pueden utilizarse varias capas de material de fieltro. Las capas de fieltro pueden ser materiales flexibles, naturales o sintéticos, que absorban resina, tales como fibras acrílicas o de poliéster. La película impermeable de la capa exterior puede ser una poliolefina, tal como polietileno o polipropileno, un polímero de vinilo, tal como poli(cloruro de vinilo) o un poliuretano, como es bien conocido en la técnica. En el paso inicial en todas las instalaciones de rehabilitación sin apertura de zanjas, la conducción existente se prepara limpiándola y revisándola mediante vídeo.

Antes de comenzar la instalación de acuerdo con el método según el invento, se impregna el fieltro de un forro con una resina termocurable mediante un proceso denominado "impregnación". El proceso de impregnación supone, en general, inyectar resina en la capa de fieltro a través del extremo o por una abertura formada en la capa de película impermeable, realizando un vacío y haciendo pasar el forro impregnando a través de rodillos de agarre, como es bien sabido en la técnica del forrado. Un procedimiento de esta clase para realizar esta impregnación al vacío se describe en la patente norteamericana de Insituform, núm. 4.366.012.

Pueden utilizarse una amplia variedad de resinas tales como poliéster, ésteres de vinilo, resinas epoxídicas y similares, que pueden modificarse en la forma deseada. Es preferible utilizar una resina que sea relativamente estable a temperatura ambiente, pero que cure fácilmente cuando se la calienta.

Puede verse fácilmente que el proceso de acuerdo con el invento permite conseguir la ventaja de curar un forro de resina con un flujo de vapor de agua a su través. Al llevar a la práctica el proceso, puede evertirse fácilmente un miembro tubular a través de una conducción existente. Proporcionando una empaquetadura con bajo rozamiento en una cámara de eversión, puede incrementarse la presión de eversión sin aumentar el rozamiento sobre el forro en movimiento. Se hace pasar entonces vapor de agua a través del forro que se va a curar para utilizar la mayor energía disponible en el vapor de agua con el fin de curar la resina de forma significativamente más eficaz de lo que puede curarse utilizado mediante circulación de agua caliente.

En la fig. 4 se muestra una unidad 110 de inversión por aire construida y dispuesta de acuerdo con otra realización del invento. La unidad 110 incluye una caja o canaleta 111 rectangular, montada en un bastidor 112 que se posicionará sobre el acceso de inversión al conducto a forrar. Un rodillo 113 está situado en la parte superior del bastidor 112, sobre la caja 111, para facilitar la alimentación del forro 116 impregnado con resina a la caja 111. La parte superior de la caja 111 está parcialmente cerrada mediante un par de placas opuestas 121 y 122, que forman una abertura 123 entre la pared lateral de la caja 111. El fondo de la caja 111 está cerrado y tiene un manguito o boquilla de inversión 131 para asegurar el forro 116 invertido a su alrededor. Una entrada 132 de aire y vapor de agua está prevista en una pared lateral de la caja 111 para inyectar aire/vapor de agua desde una conducción de suministro de aire y una conducción 134 de suministro de vapor de agua. El tamaño de la caja 111 se selecciona de forma que el forro aplanado 116 no ocupe toda la anchura de la abertura 123. Esto garantiza que el aire y el vapor de agua puedan circular libremente alrededor de todo el perímetro del forro para forzar a éste a través del manguito de inversión 131.

Una lámina 136 de elastómero se dobla a través de la abertura superior y una pluralidad de dedos 133 se posicionan detrás y en el pliegue de la lámina de elastómero 136 para cerrar la abertura 123 parcialmente, como se muestra de forma esquemática en las figs. 5(a) y 5(b). Esto permite que el forro 116 aplanado pase a través de la abertura 123 y que los dedos cierren la abertura 123 en los bordes del forro, como se muestra esquemáticamente en la fig. 5(b).

Los dedos 137 son vástagos rígidos asentados en cilindros individuales 138 conectados a un múltiple neumático 139, como se muestra en sección transversal en la fig. 7. El múltiple 139 tiene un manómetro 141 y una válvula de purga de aire y una válvula 142 de alivio de presión. Un anillo tórico rígido 146 de, aproximadamente, 1 a 3 cm de diámetro está montado en el extremo de cada vástago y entra en contacto con la superficie trasera de la lámina de elastómero doblada 136. Cada dedo 137 está posicionado de manera que los extremos de los anillos tóricos 146 formen un perfil continuamente variable en torno al forro 116 y cierren la parte no ocupada de la abertura 123 de la caja 111.

La lámina de elastómero 136 es una capa de material compresible, resistente a la temperatura, con un grosor de \sim3 a 20 mm, tal como caucho de silicona con una delgada capa absorbente (2 a 8 mm) tal como de fieltro de poliéster para aplicar lubricante a la superficie del forro CIPP 116. Los dedos 137 extensibles están posicionados detrás de ambos lados de la lámina de elastómero 136 para empujar a la lámina de elastómero 136 y al fieltro contra los lados opuestos del forro CIPP 116. Típicamente, los forros CIPP destinados a ser invertidos, se fabrican con las capas dimensionadas de acuerdo con su posición final. Esto quiere decir que antes de la inversión, la capa de mayor circunferencia se encuentra en el interior y la capa revestida, de menor circunferencia, se encuentra al exterior. Esto tiene como consecuencia que la capa interna tenga un área plegada o con puntos gruesos en la sección transversal del tubo. Dedos 137 de extensión variable a cada lado de la abertura 123 de la empaquetadura acomodan estas y cualesquiera otras irregularidades de la sección transversal del forro 116. El área plegada puede moverse también en vaivén a través de la superficie del forro CIPP 116 y los dedos 137 que se extienden en forma variable, acomodan estos cambios de grosor puntuales.

En la realización ilustrada, el aparato 110 incluye 64 dedos 137, 32 a cada lado de la abertura 123 de la empaquetadura. Se contempla que pueda utilizarse cualquier número de dedos, tal como de 32 a 128, con anillos tóricos que tengan un diámetro comprendido entre 1 y 5 cm. Evidentemente, cuanto menor sea el tamaño de los anillos tóricos, más dedos podrán incluirse y más precisas podrán ser las variaciones de la forma o del perfil de la abertura. Sin embargo, debe ponerse atención para que los anillos tóricos no perforen el revestimiento impermeable del forro. Los anillos tóricos no deben ser tan grandes que formen espacios libres en los bordes del forro aplanado o en regiones de cambio de grosor.

La boquilla o manguito 131 de inversión es alargado para acomodar el forro 116 aplanado que pasa a través de la caja 111 y tiene nervios o crestas para recibir bandas de acero para asegurar el forro 116. Están previstas placas de fijación para asegurar el forro 116 contra los lados alargados del manguito de inversión 131.

El procedimiento de instalación que se sigue al utilizar la unidad inversora 110 es idéntico al descrito para la realización descrita en primer lugar en la que se utiliza la unidad 11 inversora por aire.

Claims (21)

1. Un aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua, para instalar un forro de conducción impregnado con resina y curado en posición, que comprende:

un recipiente (11) sustancialmente rígido que tiene una superficie de entrada y una superficie de salida dimensionadas para permitir que un forro impregnado, curado en posición, pase a su través;

teniendo el recipiente (11) una abertura (26) de entrada alargada, en forma de ranura, que forma un espacio libre en la superficie de entrada y una cavidad que forma una cámara de inversión (12) y una salida (16) de manguito de inversión en la superficie de salida;

una entrada (20) de aire y vapor de agua conectada a la cámara de inversión (12);

un material compresible (46) dispuesto a ambos lados de al abertura (26) en forma de ranura en la superficie de entrada; y

en el que el espacio libre a través de la ranura alargada (26) se ajusta desde el exterior de la cavidad del recipiente para empujar al material compresible (46) contra el forro en dirección sustancialmente perpendicular al forro cuando éste se desplaza a través de la abertura en forma de ranura en el recipiente y es invertido fuera del manguito de inversión sin que el material compresible (46) sea presionado contra el forro dentro del recipiente (11).

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2. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 1, en el que el recipiente (11) está formado con una parte superior que tiene la abertura en forma de ranura formada por dos bordes enfrentados (23a, 24a) y de los que, al menos un borde, puede ser desplazado hacia el otro para ajustar la dimensión del espacio libre y presionar contra un forro que pase a través de la abertura en forma de ranura.

3. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 2, en el que dicho al menos un borde desplazable es un bloque móvil situado a un lado de la ranura (26), capaz de ser empujado hacia un forro que pase a través de la abertura en forma de ranura y contra él.

4. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 3, que incluye un bloque (51) que tiene más de una sección (52, 53, 54) que pueden ser ajustadas independientemente para aplicarse con el forro que pasa a través de la ranura.

5. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 2, en el que dicho al menos un borde desplazable comprende una pluralidad de dedos móviles (133) en un lado de la ranura (26), capaces de ser empujados hacia un forro que pase a través de la abertura (26) en forma de ranura y contra él.

6. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 4, en el que el bloque (51) tiene tres secciones (52, 53, 54), incluyendo cada sección de extremo una abertura curvada para aplicarse con el borde de un forro aplanado, siendo sustancialmente recta la sección central.

7. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 1, en el que el recipiente (11) es sustancialmente cilíndrico y el manguito de inversión (16) es troncocónico.

8. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 1, en el que el recipiente (11) está formado de un material metálico.

9. El aparato para inversión aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 3, en el que dicho al menos un bloque está formado de un material polímero.

10. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 9, en el que dicho al menos un bloque está formado de nilón.

11. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 1, en el que el material compresible (46) es un material elastómero.

12. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 11, en el que el material elastómero es caucho de silicona.

13. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 3, en el que dicho al menos un bloque se ajusta mediante un tornillo de regulación (44) posicionado para empujar al bloque y al material compresible (46) sobre la abertura en forma de ranura y contra un forro que pase a través de ella.

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14. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 2, en el que el espacio libre se ajusta mediante una pluralidad de dedos desplazables (133) posicionados en un borde para empujar al material compresible (46) sobre la abertura en forma de ranura y contra un forro que pase a través de la abertura en forma de ranura.

15. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 2, en el que el espacio libre se ajusta mediante una pluralidad de dedos desplazables (133) dispuesto en oposición en ambos bordes, para empujar al material compresible (46) sobre la abertura en forma de ranura y contra un forro que pase a través de la abertura en forma de ranura.

16. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 5, en el que cada dedo (133) está formado por un pistón o un vástago accionado neumáticamente, asentado en un cilindro que se extiende desde un múltiple posicionado alrededor del espacio libre.

17. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 1, que incluye además una capa de material absorbente en la superficie del material compresible (46) para entrar en contacto con el forro a medida que éste pasa a través de la ranura.

18. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 15, en el que el recipiente (11) es una caja alargada con una abertura en forma de ranura y con entre 16 y 64 dedos (133) a cada lado de la abertura en forma de ranura.

19. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 17, en el que el material compresible (46) es caucho de silicona y la capa absorbente es fieltro.

20. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 5, en el que cada dedo (133) es un vástago montado en un cilindro neumático con un anillo tórico en el extremo expuesto para empujar a la lámina de elastómero contra el forro.

21. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 18, en el que el recipiente (11) es sustancialmente rectangular y el manguito de inversión (16) se estrecha para permitir que el forro sea vuelto hacia atrás sobre la abertura y asegurado a ella.