ES2350294T3 - Máquina curvadora de tuberías provista de un sensor de posición de un elemento de soporte móvil, un sensor de posición de un elemento de curvado y un indicador de dichas posiciones. - Google Patents
Máquina curvadora de tuberías provista de un sensor de posición de un elemento de soporte móvil, un sensor de posición de un elemento de curvado y un indicador de dichas posiciones. Download PDFInfo
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Abstract
Aparato curvador de tuberías, que comprende: una matriz de curvado (14); un elemento de soporte (18) yuxtapuesto en la proximidad de un primer extremo de la matriz de curvado y que se puede desplazar con respecto a dicha matriz de curvado para soportar una parte de una tubería; un primer sensor (30); un elemento de curvado (16) yuxtapuesto en la proximidad de un segundo extremo de la matriz de curvado y que se puede desplazar con respecto a dicha matriz de curvado para curvar una tubería alrededor de la matriz de curvado; un segundo sensor de posición (28) para detectar la posición de dicho elemento de curvado; un indicador (29) acoplado a los primeros y segundos sensores para proporcionar a un operario una indicación de las posiciones del elemento de soporte y/o del elemento de curvado, caracterizado porque el primer sensor (30) es un primer sensor de posición (30) para detectar la posición de dicho elemento de soporte móvil.
Description
Máquina curvadora de tuberías provista de un
sensor de posición de un elemento de soporte móvil, un sensor de
posición de un elemento de curvado y un indicador de dichas
posiciones.
La presente invención se refiere, en general, a
un aparato curvador de tuberías, y más en particular a un aparato
para mejorar la velocidad y la precisión de la formación de curvas
en las tuberías de gran diámetro, tales como el tipo que se
utilizan para los conductos que transportan productos
petroleoquímicos, y similares.
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Por todo el mundo los líquidos y los gases,
tales como los combustibles se distribuyen a través de unas redes
de conductos. En general, los conductos constituyen unas secciones
de tubería grandes de 12,2 m (40 pies) de longitud, con un diámetro
de 0,152 a 1,52 cm (6 a 60 pulgadas), que son soldadas entre sí y
enterradas en el suelo. Los conductos siguen el contorno general de
la tierra y deben ser trazados alrededor de obstáculos naturales y
artificiales. En lugar de formar curvas en una tubería, soldando
unas secciones cortas de tubería en un ángulo, la una a la otra, se
forman curvas curvando unas secciones de tubería in situ a
medida que se construye el conducto. Curvar la tubería minimiza el
número de soldaduras y mejora la fiabilidad del conducto
resultante. Debido al tamaño de las tuberías que se curvan, los
equipos de curvado de tuberías son, en general, masivos de tamaño y
de funcionamiento hidráulico. Típicamente, la presión hidráulica
para hacer funcionar el equipo de curvado de tuberías, es
proporcionada por una bomba hidráulica accionada por un motor de
combustión interna. Las máquinas curvadoras de tuberías de este
tipo se dan a conocer en las patentes US nº 3.834.210; nº
3.851.519; y nº 5.092.150.
Tal como es habitual con las tuberías de gran
diámetro, se consigue una curva en cada tubería mediante numerosas
curvas reducidas, cada una distanciada de la otra a lo largo de la
tubería. Por ejemplo, se pueden utilizar varias curvas
incrementales de medio grado distanciadas a lo largo de una tubería
para crear una curva general de varios grados. El operario de una
máquina curvadora de tuberías controla totalmente el número de
curvas incrementales que se tienen que hacer, la distancia entre
dichas curvas incrementales, así como la extensión de cada curva
incremental en la tubería. Los operarios con aptitud pueden
controlar eficazmente una máquina curvadora de tuberías para que
forme con precisión y de forma consistente unos curvas en las
tuberías, a la vez que se minimiza las tuberías que quedan dañadas,
que no se curvan lo suficiente, o que se curvan excesivamente.
Aunque se pueden formar curvas consistentes, hasta cierto punto, se
producen unas variaciones en función de la aptitud y del juicio del
operario y de las diferencias entre operarios.
Tal como se describirá a continuación, conseguir
de forma consistente unas curvas de tubería precisas, consistentes
y sin daños, depende de la colocación adecuada de la tubería y los
puntos de soporte o contacto (respaldo rígido y zapata elevadora)
de la máquina curvadora de tuberías. Típicamente, se realiza la
colocación del respaldo rígido y de la zapata elevadora mediante
una combinación de pautas visuales, táctiles y/o de audio
adquiridos por un operario con la experiencia. Por ejemplo, un
operario con experiencia puede determinar cuando la zapata
elevadora está colocada correctamente escuchando un cambio en el
ruido del motor. Sin embargo, la falta de experiencia, el
cansancio, las distracciones, y las consideraciones ambientales,
pueden dar lugar a una colocación inadecuada del respaldo rígido
y/o de la zapata elevadora, lo que contribuye a unas variaciones en
las curvas de las tuberías o incluso, daños producidos en dichas
tuberías. Por lo tanto, sería de desear proporcionar un sistema
para ayudar al operario a colocar la zapata elevadora y el respaldo
rígido.
El hecho de asegurar que la tubería y la zapata
elevadora estén colocadas correctamente asimismo resulta engorroso.
En primer lugar, se levanta el respaldo rígido para llevar la
tubería justo al punto de contacto con las matrices curvadoras.
Esto se denomina posición "de nivel" o "cero". A
continuación se lleva la zapata elevadora hasta el extremo libre de
la tubería. A continuación, el respaldo rígido se eleva o se pivota
para curvar de forma incremental la tubería alrededor de la matriz
curvadora. Finalmente, se bajan el respaldo rígido y la zapata
elevadora. En el caso de necesitar más curvas, se desplaza la
tubería axialmente hasta una nueva posición de curvado, el respaldo
rígido y la zapata elevadora son conducidas hasta la posición de
nivel, la zapata elevadora se eleva para soportar la tubería, y a
continuación se levanta el respaldo rígido para curvar la tubería.
Llevar el respaldo rígido y la tubería hasta la posición de nivel
antes de llevar a cabo cada curva para que se pueda colocar
correctamente la zapata elevadora, reduce el volumen de tuberías que
puede pasar por la máquina curvadora de tuberías. Por lo tanto,
sería de desear proporcionar un sistema que acelere el curvado de
las tuberías reduciendo el tiempo que se necesita para colocar la
tubería, el respaldo rígido y/o la zapata elevadora. Asimismo sería
de desear eliminar la necesidad de llevar las tuberías a la posición
de nivel antes de llevar a cabo cada curva.
Se puede apreciar de lo anterior que existe la
necesidad de un sistema para ayudar al operario con aptitud a
formar unas curvas incrementales con un alto grado de repetibilidad
y precisión, y para mejorar la velocidad con la que se puede curvar
las tuberías. Dado que a las máquinas curvadoras de tuberías
existentes les falta un sistema de este tipo, existe además la
necesidad de un sistema que se puede acoplar fácilmente a
posteriori a las máquinas curvadoras de tuberías
existentes.
El documento EP 1086760 da a conocer una máquina
curvadora de tuberías automática que emplea un sistema de
retroalimentación y de control.
De acuerdo con unas formas de realización de la
presente invención, se da a conocer un aparato curvador de tuberías
que emplea un sistema de sensores e indicadores, y un procedimiento
de funcionamiento del mismo, que superan los inconvenientes y los
problemas de la técnica anterior. De acuerdo con la forma de
realización preferida de la invención, se da a conocer un sistema
de sensores e indicadores, que permite a un operario con aptitud
colocar de forma rápida y consistente una tubería y curvarla.
De acuerdo con una forma de realización de la
invención, uno o varios sensores están acoplados al respaldo rígido
y/o a la zapata elevadora. Los sensores de posición están conectados
a una pantalla o a los indicadores que proporcionan datos al
operario sobre la posición de la zapata elevadora y el respaldo
rígido. Unos sensores e indicadores adicionales pueden proporcionar
datos sobre el desplazamiento axial de la tubería. Con la ayuda de
la retroalimentación que proporcionan los sensores e indicadores, el
operario con aptitud puede controlar el sistema de curvado de
tuberías para realizar de forma rápida y consistente unas curvas
precisas en las tuberías.
Otros aspectos particulares y preferidos de la
presente invención se establecen en las reivindicaciones
independientes y subordinadas. Unas características de las
reivindicaciones subordinadas pueden combinarse con las
características de las reivindicaciones independientes según su
caso, y en combinaciones distintas a las que se indican
explícitamente en las reivindicaciones.
La presente invención se describirá en mayor
detalle, únicamente a título de ejemplo, haciendo referencia a unas
formas de realización preferidas de la misma tal como se ilustra en
los dibujos adjuntos, en los que:
las Figuras 1A a C representan unas vistas
laterales de un sistema de curvado de tuberías típico, que ilustra
el funcionamiento para formar una curva en una tuberías;
la Figura 2 representa esquemáticamente un
sistema de sensor e indicador de acuerdo con los principios de la
invención;
la Figura 3 representa el primer ejemplo de un
sensor de posición;
la Figura 4 representa una primer ejemplo
ilustrativo de un panel indicador;
la Figura 5 representa un segundo ejemplo de un
sensor de posición; y
las Figuras 6A y 6B representan vistas de una
forma de realización ilustrativa alternativa de un panel indicador
de acuerdo con los principios de la presente invención.
Las Figuras 1A a C ilustran una representación
simplificada del curvador de tuberías 10 destinado a formar curvas
en tuberías de gran diámetro, tal como las tuberías 12 que presentan
preferiblemente diámetros comprendidos entre 22 y 36 pulgadas, así
como otros diámetros de tubería. El curvador de tuberías 10 puede
acomodar tuberías 12 de longitud estándar, que en el sector es
aproximadamente de unos 40 pies. Las tuberías más largas o más
cortas, así como las tuberías con diámetros mayores o menores
pueden, evidentemente, ser procesados por el curvador de tuberías
10. En general, el curvador de tuberías 10 comprende una serie de
componentes montados en el marco 11.
Los componentes primarios del curvador de
tuberías 10 comprenden la matriz de curvado 14, el respaldo rígido
16 y la zapata elevadora 18. La matriz de curvado 14 presenta una
superficie inferior en forma de sillín contra la que se obliga la
tuberías 12 durante la operación de curvado. La matriz de curvado 14
está estacionaria con respecto al marco 11. Tal como se puede ver
en las Figuras 1A a C, la matriz de curvado 14 coopera con la
superficie superior de la tubería 12. Dicha tuberías 12 está
soportada en su superficie inferior por el respaldo rígido 16 y la
zapata elevadora 18.
Dicho respaldo rígido 16 abraza la tubería 12 y
es móvil y puede pivotar alrededor de eje horizontal 13 para elevar
un extremo de la tubería 12 con el fin de curvar la tuberías
alrededor de la matriz de curvado 14. Unas pinzas hidráulicas
sujetan los extremos de la tubería 12. La matriz de curvado 14 y el
respaldo rígido 16 funcionan conjuntamente con un mandril interior
de curvado de tuberías (no representado), que permite curvar la
tubería 12 sin aplastar o deformar internamente de otro modo la
naturaleza circular de dicha tubería 12 en la curva. Los mandriles
interiores son bien conocidos en la técnica.
El cilindro hidráulico 17 eleva o baja un
extremo del respaldo rígido 16. Levantar el respaldo rígido 16
obliga hacia arriba un extremo de la tubería 12. El extremo opuesto
de la tubería 12 está soportado por una zapata elevadora 18, que es
elevada o bajada por el cilindro hidráulico 19. Dicha zapata
elevadora 18 es elevada para soportar la tubería 12 en una posición
fija mientras que se curva la misma, y a continuación se baja para
que se pueda desplazar la tubería axialmente hacia otra posición con
el fin de formar otra curva incremental.
La Figura 1B ilustra el respaldo rígido 16
mientras que se está pivotando en el sentido de la flecha 21 para
formar una curva en la tubería 12 alrededor de la superficie curvada
de la matriz de curvado 14. En general, se curva cada tubería
individualmente por un ángulo específico en una posición específica
a lo largo de la tubería. Cada curva que se forma en la tubería 12
mediante el curvador de tuberías 10 está limitada a un determinado
número de grados para evitar dañar dicha tubería 12. Los curvadores
de tuberías típicas pueden, en general, formar curvas de un grado o
menos durante una operación individual de curvado. Por lo tanto, en
el caso de necesitar, en una tubería 12 específica, una curvatura
mayor que la que resulta posible con una operación de curvado
individual, la tubería 12 debe ser sometida a una cantidad de
operaciones de curvado incremental, distanciadas la una de la otra
por una distancia específica a lo largo de dicha tubería 12. Por
ejemplo, con el fin de curvar una tubería por un total de cinco
grados, se pueden utilizar una serie de cinco curvas incrementales
de un grado, distanciadas aproximadamente 12 pulgadas la una de la
otra. Se pueden utilizar el cabestrante 22 y el cable 24 para
desplazar la tubería 12 en sentido axial haciendo cooperar el
extremo de la tubería 12 con el gancho 26. Alternativamente, se
puede desplazar la tubería 12 axialmente mediante un conjunto de
rodillos de potencia tal como se describen en detalle en la patente
US nº 5.092.150, a nombre de Cunningham.
La zapata elevadora 18 es de diseño convencional
de tal modo que puede soportar la tubería 12 con independencia de
la orientación de la misma. En la práctica, inicialmente la zapata
elevadora 18 se fijará al extremo de la tubería, que en este
momento es al nivel o horizontal por toda su longitud. Después de la
primera curva incremental, los dos extremos de la tubería 12 ya no
pueden estar en una posición al nivel o horizontal. En su lugar, el
extremo de la tubería 12 en el que se encuentra el respaldo rígido
siempre se mantiene en una posición a nivel, mientras que al
extremo de la tubería 12 donde se encuentra la zapata elevadora, se
le permite ser elevado encima de la posición de nivel. Esto se
representa en la Figura 1C. Después de cada curva incremental, el
extremo de la tubería 12 en el que se encuentra la zapata elevadora
se eleva más alto para permitir que el extremo donde se encuentra
el respaldo rígido mantenga su orientación a nivel. Por lo tanto, la
zapata elevadora 18 presenta una estructura para poder agarrar el
extremo respectivo de la tubería a cualquier elevación que puede
adoptar, y mantener dicha elevación de forma precisa y firme durante
la próxima operación de curva incremental.
Típicamente, el respaldo rígido 16 y la zapata
elevadora 18 son colocadas por cilindros hidráulicos. Está prevista
una estación de control desde la que un operario del curvador de
tuberías 10 empieza y de otro modo controla una operación de
curvado. Se proporcionan unos controles para aplicar selectivamente
una presión hidráulica a los cilindros hidráulicos. Por ejemplo,
puede que un control aplique presión hidráulica al cilindro
hidráulico 17 para elevar o bajar el respaldo rígido 16. Cuando se
eleva la tubería 12 a la posición de nivel, el operario puede
buscar la posición de la tubería 12 con respecto a la matriz de
curvado 14, y asimismo puede controlar la presión hidráulica. De
modo similar, otro control aplica presión hidráulica al cilindro
hidráulico 19 para levantar o bajar la zapata elevadora 18 a la
tubería 12. Se utilizan unos controles adicionales para hacer
funcionar otros componentes de la máquina curvadora de tuberías 10,
tales como un cabestrante 22 y/o rodillos de potencia, en su caso.
Los controles pueden ser hidráulicos o eléctricos.
Cuando se desplaza el respaldo rígido 16 o la
zapata elevadora 18, la presión hidráulica que se necesita
corresponde a la cantidad de resistencia al movimiento deseado.
Cuando la zapata elevadora 18 está levantando la tubería 12 se
necesita una presión hidráulica relativamente reducida. Sin embargo,
cuando la tubería 12 entra en contacto con la matriz 14, la presión
hidráulica en el cilindro empieza a incrementarse, cargando el
motor. Basado en la experiencia, el operario dejar de desplazar la
zapata elevadora 18 cuando se asegura un soporte para el extremo de
la tubería. Por ejemplo, las posiciones apropiadas de la zapata
elevadora pueden ser indicadas por un cambio en el sonido del motor
que acciona la bomba hidráulica. Asimismo se puede utilizar la
presión hidráulica o la elevación de una válvula de retorno para
determinar la posición apropiada de la zapata elevadora.
Basando la posición del respaldo rígido y/o de
la zapata elevadora en la experiencia es impreciso y propenso a
error. Por lo tanto, de acuerdo con los principios de la presente
invención, se prevén unos sensores e indicadores para detectar y
visualizar directamente la posición de la tubería, de la zapata
elevadora, y/o del respaldo rígido. Se pueden utilizar unos
sensores e indicadores específicos para implementar la presente
invención, en función de las necesidades funcionales.
Los componentes principales del sistema son
ilustrados esquemáticamente en la Figura 2. Tal como se ilustra
anteriormente, el respaldo rígido 16 y la zapata elevadora 18 están
colocados mediante cilindros hidráulicos 17 y 19, respectivamente,
bajo el control de un operario situado en el panel de control 25.
Los sensores 28 y 30 están acoplados al respaldo rígido 16 y a la
zapata elevadora 18, respectivamente, con el fin de obtener datos
sobre la posición. El panel visualizador 29, que está acoplado a las
salidas de los sensores 28 y 30, le proporciona al operario una
indicación visual de las posiciones del respaldo rígido 16 y de la
zapata elevadora 18.
En una primera forma de realización de la
invención, las posiciones de la zapata elevadora y/o del respaldo
rígido son detectadas por unos interruptores de límite y son
visualizadas por unas luces indicadoras. Por ejemplo, uno o varios
interruptores de límite puede estar montado en el marco 11 en la
proximidad del respaldo rígido 16 y/o de la zapata elevadora 18, o
sus cilindros de funcionamiento respectivos y estructuras
relacionadas. Si es necesario, los interruptores de límite pueden
estar montados en un soporte, una consola, u otro soporte rígido
fijado a la máquina curvadora de tuberías 10. Los interruptores de
límite están colocados de tal manera que se abren y se cierran
cuando el respaldo rígido 16 o la zapata elevadora 18 se encuentran
en unas posiciones predeterminadas.
Una disposición ilustrativa de los interruptores
de límite se ilustra en la Figura 3, en la que los interruptores de
límite 35 a 37 están fijados al soporte 32 en distintos puntos a lo
largo del mismo. El soporte 32 está montado en la máquina curvadora
10 de tal modo que los interruptores de límite son lo suficiente
cercanos a una parte del respaldo rígido 16 que uno o varios de
dichos interruptores de límite se hacen funcionar mediante el
respaldo rígido 16 a medida que se eleva o se baja. Tal como se
ilustra en la Figura 3, cuando el respaldo rígido 16 se encuentra
en la posición ilustrada en las líneas sólidas, el interruptor 35 ha
sido accionado; mientras que los interruptores 36 y 37 son
accionados cuando el respaldo rígido se encuentra en las posiciones
16' y 16'', ilustradas en las líneas a trazos. Preferiblemente, las
posiciones de los interruptores de límite 35 a 37 son montadas con
respecto al soporte 32 de tal manera que su posición a lo largo de
dicho soporte 32 pueden ajustarse según se desea.
Los interruptores de límite están conectados a
un dispositivo visualizador para indicar cuando el respaldo rígido
y/o la zapata elevadora se encuentran en posiciones determinadas. El
ejemplo de una visualización se ilustra en la Figura 4, en la que
las luces indicadoras se utilizan para dar datos al operario sobre
la posición del elemento controlado de la máquina 10. En una forma
de realización de la invención, los interruptores de límite 35 a 37
encienden directamente las luces indicadoras correspondientes en un
panel de visualización. Por ejemplo, cuando el respaldo rígido 16
se encuentra en la posición a nivel, el interruptor de límite 35
puede estar cerrado, lo que dar lugar a la iluminación de la luz
indicadora 42. Unas luces indicadoras adicionales pueden indicar
otras posiciones. Por ejemplo, el interruptor de límite 37 puede
encender la luz indicadora 44 para indicar que el respaldo rígido
16 se encuentra a la altura deseada al final de una operación de
curvado. Las luces indicadoras 46 a 49 pueden indicar que la zapata
elevadora 18 se encuentra en las posiciones que corresponden a la
realización de una primera, segunda o tercera curva.
Preferiblemente, las posiciones de los interruptores de límite 35 a
37 a lo largo del soporte 32 se pueden ajustar de modo que las
posiciones a indicar se pueden establecer en función del tamaño y/o
del tipo de tubería que se está curvando.
El sistema de sensores e indicadores que se da a
conocer anteriormente, se puede utilizar de la siguiente manera.
Cuando se forma una primera curva en la tubería, el operario
manipula los controles de la máquina 10 para colocar el respaldo
rígido 16 y la zapata elevadora 18 de la forma convencional, es
decir, controlando la presión hidráulica y otras pautas visuales,
táctiles y de audio. En cada etapa, la posición de uno o varios de
los interruptores de límite se ajusta para que el respaldo rígido 16
o la zapata elevadora 18 puedan ser devueltas a la misma posición
según los indicadores. Por ejemplo, cuando la tubería se encuentra
en la posición a nivel, el interruptor de límite conectado a la luz
indicadora 42 se ajusta de modo que cuando el respaldo rígido 16 se
está levantando hasta la posición a nivel en una curva posterior, la
luz indicadora 42 se enciende cuando el respaldo rígido 16 alcanza
la posición actual, por ejemplo, la posición a nivel. De modo
similar, se pueden ajustar otros interruptores de límite para
indicar la posición levantada máxima deseada del respaldo rígido 16
durante una curva, así como las posiciones deseadas de la zapata
elevadora 18 antes de curvar la tubería, así como después de un
número determinado de curvas. Por ejemplo, los interruptores de
límite 35 a 37 pueden ajustarse de modo que el interruptor de
límite 35 indique la posición deseada de la zapata elevadora 18
cuando la tubería está sin curvar, el interruptor de límite 36
indique la posición deseada cuando se realiza una segunda curva, y
el interruptor 37 indique la posición deseada para realizar una
tercera curva.
Los interruptores de límite y los indicadores de
la Figura 3 son suficientes para indicar posiciones discretas del
respaldo 16 y/o de la zapata elevadora 18. Sin embargo, ajustar los
interruptores para acomodar distintas tuberías requiere desplazar
físicamente los interruptores de límite, lo que puede resultar
engorroso. En una forma de realización ilustrativa y alternativa de
la presente invención, los interruptores de límite son sustituidos
por un sensor de posición continuo o transductor. Por ejemplo, la
extensión de movimiento de la zapata elevadora 18 puede ser
controlada y de otro modo medida mediante el transductor de posición
52 de la Figura 5. De modo similar, la extensión de movimiento del
respaldo rígido 16 puede ser controlada y de otro modo medida
mediante un transductor de posición similar. En la forma de
realización preferida de la invención, el transductor de posición
52 constituye un transductor de posición de la extensión del cable,
tal como el que se identifica como el modelo P8510, que se puede
obtener de Celesco de Canoga Park, California. Evidentemente, otros
tipos de transductores de otras empresas también pueden ser
adecuados para ser utilizados en la presente invención. Por
ejemplo, se pueden utilizar sensores de posición ópticos,
magnéticos, ultrasónicos, y/o eléctricos.
El cuerpo del transductor de posición 52 está
fijado al marco u a otra parte de la máquina curvadora de tuberías
10. El cable 54, que se extiende desde el transductor de posición 52
comprende el extremo 56 apto para acoplarse al respaldo rígido 16.
De forma consecuente, cuando se levanta o se baja el respaldo rígido
16 el cable o bien se extiende del o bien se retira dentro del
cuerpo del transductor de posición 52. La extensión o la retirada
del cable 54 se mide mediante el transductor de posición 52, y se
proporciona una señal indicativa de la medida. Típicamente, la
señal consiste en una señal análoga, pero asimismo puede ser de tipo
digital. Tal como se puede apreciar, la posición del respaldo
rígido 16 está relacionada directamente con la extensión de una
curva formada en la tubería 12. Por lo tanto, la posición del
respaldo rígido 16, tal como se mide mediante el transductor de
posición 52, es una indicación del ángulo de la curva de la tubería.
La señal del transductor de posición 52 está acoplada a un
indicador, en el que la circuitería adecuada analiza la señal y
proporciona una visualización de la posición del respaldo
rígido.
En una forma de realización de la presente
invención, el transductor de posición 52 proporciona señales
análogas indicativas de las posiciones del respaldo rígido 16 y de
la zapata elevadora 18. Por ejemplo, el transductor de posición 52
puede comprender un potenciometro que proporciona una señal análoga
de voltaje o corriente, relacionada con la extensión del cable 54.
Se puede utilizar una circuitería adecuada de comparación para
encender una luz indicadora cuando el voltaje de una señal análoga
está comprendida en un intervalo predeterminado. La circuitería
puede ser una circuitería análoga tal como uno o varios comparadores
que detectan cuando la señal está comprendida en el intervalo
predeterminado. Los valores umbrales de los comparadores pueden ser
ajustables de modo que la máquina curvadora 10 se pueda utilizar
para curvar tuberías que presentan características distintas de
curvado.
De forma alternativa, la circuitería puede
comprender un convertidor de análogo a digital para convertir la
señal análoga en un valor digital. Un procesador programado
apropiadamente puede comparar a continuación el valor digital con
unos valores umbrales almacenados anteriormente. Una salida del
procesador puede accionar a continuación una visualización sobre la
comparación. Por ejemplo, el procesador podría simplemente encender
una luz indicadora, tales como las que se ilustran en la Figura 4,
cuando determina que el valor digital convertido se encuentra en un
intervalo predeterminado de valores.
En lugar de una señal análoga, el transductor de
posición 52 puede proporcionar una señal digital relacionada con la
extensión del cable 54. El transductor puede indicar la extensión
del cable dando salida directamente a un valor digital indicativo
de la cantidad de extensión del cable. O, el transductor puede ser
un codificador que da salida a impulsos indicativos del movimiento
del cable 54. La salida del transductor puede ser transmitida por
una conexión alámbrica o inalámbrica hasta un microprocesador, que
está programado para interpretar la señal digital y accionar un
visualizador. Preferiblemente, el procesador está programado para
permitir cambiar fácilmente varios puntos establecidos e
indicadores que utiliza la programa informática del procesador para
poder acomodar diferentes tuberías. Un procesador general, tal como
un controlador lógico programable, serie SLC500, que se puede
obtener de Allen-Bradley, de Milwaukee, Wisconsin,
es apropiado para ser utilizado en la presente invención.
El visualizador puede comprender unas luces
indicadoras sencillas, tales como las que se ilustran en la Figura
4, o puede comprender una pantalla de vídeo, tal como un CRT, LCD u
otro tipo de visualizador. Un ejemplo de un visualizador
ilustrativo se puede apreciar en las Figuras 6A y 6B, en las que el
panel de visualización 60 comprende un visualizador de LCD con una
pantalla táctil de acuerdo con una forma de realización preferida
de la presente invención. Durante el funcionamiento, las señales de
los sensores de posición 28 y 30 de la Figura 2, son recibidas por
el procesador y son visualizadas sobre un panel de visualización. En
la Figura 6, las posiciones del respaldo rígido 16 y de la zapata
elevadora 18 son indicadas en calibres virtuales 62 y 64 como un
por ciento del intervalo completo. Por ejemplo, los calibres
virtuales 62 y 64 ilustran, respectivamente, que el respaldo rígido
16 se encuentra aproximadamente al 38% y la zapata elevadora 18 se
encuentra aproximadamente al 59% del intervalo completo. Además,
distintas posiciones objetivas son indicadas por agujas
65a-b y 67a-d.
Mientras se hace funcionar la máquina curvadora
10, las indicaciones indicadas en los calibres virtuales 62 y 64 se
cambian mientras se levantan y se bajan el respaldo rígido 16 y/o la
zapata elevadora 18. Las agujas 65a-b y
67a-d indican unas posiciones específicas de estos
componentes de las máquinas curvadoras. Por ejemplo, las agujas 65a
y 67a pueden corresponder a la posición de nivel o cero del respaldo
rígido 16 y de la zapata elevadora 18; mientras que, la aguja 65b
indica la posición máxima de curvatura del 37 y las agujas
67b-d indican las posiciones de la zapata elevadora
18 para la curva segunda, tercera y cuarta. Las agujas se establecen
cuando se realizan las curvas en una primera tubería. A
continuación se puede fiar de las agujas mientras que se curvan las
tuberías posteriores.
En primer lugar, la tubería 12 se introduce
horizontalmente a través de la zapata elevadora 18 hasta que el
extremo anterior de la tubería se apoya completamente sobre el
respaldo rígido 16. A continuación se lleva el mandril interior
hasta el interior de la tubería hasta su registración con respecto a
la matriz de curvado 14 de la manera descrita en la patente nº US
5.651.638 a nombre de Heggerud, cuya exposición se incorpora a la
presente como referencia. Se levanta el respaldo rígido 16 hasta que
la tubería 12 se encuentra a nivel y toca ligeramente el punto más
inferior de la superficie inferior de la matriz de curvado 14.
Cuando se encuentra en esta posición, el operario accede a la
pantalla de preparación tocando el panel de visualización 60 en la
zona del botón de preparación 68, ilustrado en la Figura 6A. Una
pantalla de preparación ilustrativa se puede apreciar en la Figura
6B.
A medida que el operario procede a realizar las
etapas de curvar la primera tubería, las distintas agujas son
establecidas tocando el botón correspondiente de la pantalla de
preparación. Por ejemplo, cuando el respaldo rígido 16 se encuentra
en la posición cero o a nivel, el operario toca el botón STIFFBACK
LEVEL (nivel de respaldo rígido) 70, lo que da lugar al
almacenamiento por parte del procesador de una indicación de la
posición actual del respaldo rígido tal como se determina mediante
el sensor de posición 28 de la Figura 2, y el ajuste de la
visualización de la aguja 65a de forma consecuente. De modo similar,
cuando el respaldo rígido 16 se levanta a la posición de curvado
máxima, el operario toca el botón STIFFBACK BEND (curvado del
respaldo rígido) 72 y el procesador almacena los datos sobre la
posición y actualiza la aguja 65b. Las agujas 67a-d
se establecen de forma similar posicionando la zapata elevadora 18
y tocando el botón correspondiente. Una vez establecidos todos los
puntos de preparación y las agujas, tocando el botón MAIN
(principal) 80, devuelve la visualización a la pantalla funcional
de la Figura 6A.
Por lo tanto, un operario establece los puntos
de preparación elevando el respaldo rígido 16 hasta la posición de
nivel y apretando el botón STIFFBACK LEVEL (nivel de respaldo
rígido) 70. A continuación el operario levanta la zapata elevadora
18 para su cooperación con la tubería 12. Esto constituye la
posición inicial de la zapata elevadora 18 para empezar la primera
curva incremental de la tubería 12. La posición de la zapata
elevadora se entra en el procesador haciendo funcionar el botón
PIN-UP LEVEL (nivel de zapata) 74.
La extensión máxima por la que se curvará una
tubería constituye "un punto fijado de curvatura máxima", que
se refiere a la posición levantada máxima del respaldo rígido 16 al
formar una curvatura en la tubería, incluyendo cualquier movimiento
repentino hacia atrás de la tubería. Esto asimismo puede ser la
posición máxima que se desplaza el cilindro del respaldo rígido.
Cualquier intento de curvar la tubería 12 más allá del punto fijado
de curvatura máxima puede resultar en dañar la tubería.
Se curva la tubería 12 elevando el respaldo
rígido 16 hacia arriba hasta que la tubería 12 "llena" la
superficie inferior cóncava de la matriz de curvado 14, es decir,
hasta que la tubería 12 está en contacto con la superficie de la
matriz desde la parte central de dicha matriz de curvado 14 hasta el
borde anterior de la misma, y hasta que se ha curvado la tubería
por el ángulo de curvatura deseado, teniendo en cuento cualquier
movimiento repentino hacia atrás. Tal como ocurre con la posición a
nivel del respaldo rígido 16, esta posición del respaldo rígido
puede entrarse en el procesador apretando el botón STIFFBACK BEND 72
en la pantalla de preparación. A continuación, se bajan la zapata
elevadora 18 y el respaldo rígido 16. Se retira el mandril y se
desplaza la tubería 12 axialmente para prepararse para la próxima
curva incremental.
En una forma de realización más preferida de la
presente invención, la máquina curvadora de tuberías 10 comprende
además un sensor para determinar el desplazamiento axial de la
tubería 12 tal como cuando la tubería 12 se coloca para una curva
incremental segunda o tercera. A continuación puede que el panel de
visualización indique cuando la tubería 12 ha sido retirada por una
distancia específica. Por ejemplo, el panel de visualización 60
puede comprender una luz indicadora que se enciende cuando la
tubería 12 ha sido desplazada axialmente por una distancia de 12
pulgadas con respecto a la curva anterior. Como alternativa, se
puede mantener una indicación continua del desplazamiento axial
total de la tubería 12. Un ejemplo de un sensor para el
desplazamiento axial de la tubería 12 se da a conocer en la patente
US nº 6.253.595 a nombre de Donald Lewis.
Debería tenerse en cuenta que la primera vez que
se realiza una determinada curva incremental en una serie de
curvas, la posición correspondiente de la zapata elevadora se graba
en el procesador mediante un botón adecuado en la pantalla de
preparación. Por ejemplo, en la Figura 6B están previstos unos
botones para almacenar la posición de la zapata elevadora después
de realizar una, dos o tres curvas incrementales. Cuando se curvan
unas tuberías posteriores del mismo tamaño y con las mismas
características, se pueden utilizar los valores almacenados durante
la preparación.
De acuerdo con los principios de la presente
invención, una vez establecidas las posiciones del respaldo rígido
16 y/o de la zapata elevadora 18, por ejemplo, ajustando los
interruptores de límite o almacenando las señales de posición de
los transductores de posición, ya no resulta necesario llevar una
tubería a la posición a nivel o cero antes de formar una curva en
dicha tubería. Es decir, después de cargar una tubería en la máquina
curvadora de tuberías 10, la zapata elevadora 18 se levanta a una
posición del mismo establecida anteriormente. A continuación se
levanta el respaldo rígido 16 a una posición del mismo establecido
anteriormente. Esto elimina la etapa de nivelación, reduciendo así
el tiempo que se necesita para formar una curva en una tubería.
A partir de lo expuesto anteriormente, un
sistema de sensores e indicadores se da a conocer que proporciona
al operario unos datos retroalimentados sobre el funcionamiento de
una máquina curvadora de tuberías y de este modo permite al
operario realizar unas curvas sumamente precisas en la tubería de
forma repetida. Aunque se han dado a conocer las formas de
realización del procedimiento y del aparato haciendo referencia a un
sistema de curvado de tuberías específico, debe entenderse que se
pueden introducir numerosos cambios de detalles debido a las
selecciones de ingeniería y de programas informáticos, sin apartarse
del alcance de la invención, tal como se define en las
reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, en lugar de utilizar una
pantalla táctil para una interfaz con el operario, tal como se
ilustra en las Figuras 6A y 6B, se pueden utilizar una pantalla y
botones separados. De hecho, es posible que los expertos en la
materia prefieran materializar el aparato de otras formas, y a la
luz de la presente descripción se observará que dicha selección
puede ponerse en práctica fácilmente. Asimismo, no es necesario
adoptar todas las distintas ventajas y características de la
presente exposición en un sistema de curvado de tuberías compuesto
e individual con el fin de realizar las ventajas individuales. Por
lo tanto, dichas características se encuentran definidas
individualmente en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (18)
1. Aparato curvador de tuberías, que
comprende:
- una matriz de curvado (14);
- un elemento de soporte (18) yuxtapuesto en la proximidad de un primer extremo de la matriz de curvado y que se puede desplazar con respecto a dicha matriz de curvado para soportar una parte de una tubería;
- un primer sensor (30);
- un elemento de curvado (16) yuxtapuesto en la proximidad de un segundo extremo de la matriz de curvado y que se puede desplazar con respecto a dicha matriz de curvado para curvar una tubería alrededor de la matriz de curvado;
- un segundo sensor de posición (28) para detectar la posición de dicho elemento de curvado;
- un indicador (29) acoplado a los primeros y segundos sensores para proporcionar a un operario una indicación de las posiciones del elemento de soporte y/o del elemento de curvado, caracterizado porque el primer sensor (30) es un primer sensor de posición (30) para detectar la posición de dicho elemento de soporte móvil.
2. Aparato curvador de tuberías según la
reivindicación 1, en el que por lo menos uno de los primeros y
segundos sensores comprende una pluralidad de interruptores de
límite (35, 36, 37) configurados, de tal modo que unos
predeterminados de la pluralidad de interruptores de limite sean
accionados cuando el elemento que se está detectando se encuentra
en unas posiciones predeterminadas.
3. Aparato curvador de tuberías según la
reivindicación 2, en el que el indicador comprende una pluralidad
de indicadores visuales que son accionados en respuesta a la
activación de uno de entre la pluralidad de interruptores de
límite.
4. Aparato curvador de tuberías según la
reivindicación 1, en el que uno de los primeros y segundos sensores
comprende un transductor que proporciona unas señales de posición
indicativas de la posición del correspondiente entre el elemento de
soporte y el elemento de curvado.
5. Aparato curvador de tuberías según la
reivindicación 4, en el que el indicador comprende una pluralidad
de indicadores visuales que son accionados en respuesta a las
señales de posición.
6. Aparato curvador de tuberías según la
reivindicación 5, que comprende además un procesador programado
acoplado a un dispositivo visualizador, en el que la pluralidad de
indicadores visuales comprende unas partes del dispositivo
visualizador que son visualizadas por el procesador programado en
respuesta a las señales de posición.
7. Aparato curvador de tuberías según la
reivindicación 1,
- en el que dicho elemento de soporte comprende una zapata elevadora para fijar la tubería; y
- en el que dicho elemento de curvado comprende un respaldo rígido para soportar la tubería, siendo móvil dicho respaldo rígido con respecto a dicha zapata elevadora para desplazar una parte de dicha tubería y formar una curva en la misma.
8. Aparato curvador de tuberías según la
reivindicación 2, en el que las posiciones de la pluralidad de
interruptores de límite son ajustables, de tal modo que puedan
cambiarse las posiciones predeterminadas.
9. Aparato curvador de tuberías según la
reivindicación 3, en el que la pluralidad de indicadores visuales
comprenden unas luces que son excitadas selectivamente en respuesta
a unos correspondientes de los interruptores de límite.
10. Aparato curvador de tuberías según la
reivindicación 9, en el que las luces son LED.
11. Aparato curvador de tuberías según la
reivindicación 7, en el que los primeros y segundos sensores
comprenden unos primeros y segundos transductores que proporcionan
señales indicativas de la posición del respaldo rígido y de la
zapata elevadora, respectivamente.
12. Aparato curvador de tuberías según la
reivindicación 11, en el que las señales son señales análogas.
13. Aparato curvador de tuberías según la
reivindicación 12, que comprende además una circuitería para
comparar la señal análoga con un umbral predeterminado.
14. Aparato curvador de tuberías según la
reivindicación 13, en el que el indicador comprende una pluralidad
de indicadores visuales que son accionados en respuesta a la
comparación de la señal análoga al umbral predeterminado.
15. Aparato curvador de tuberías según la
reivindicación 13, que comprende además una circuitería para indicar
una posición del respaldo rígido o de la zapata elevadora en
respuesta a la comparación de la señal análoga al umbral
predeterminado.
16. Aparato curvador de tuberías según la
reivindicación 13, en el que la circuitería para comparar y la
circuitería para indicar comprende un procesador programado
acoplado a un dispositivo de visualización.
17. Procedimiento para hacer funcionar un
aparato curvador de tuberías que comprende una matriz de curvado
(14); un elemento de soporte (18) yuxtapuesto en la proximidad de un
primer extremo de la matriz de curvado y que es móvil con respecto
a dicha matriz de curvado para soportar una parte de una tubería, y
un elemento de curvado (16) yuxtapuesto en la proximidad de un
segundo extremo de la matriz de curvado y que es móvil con respecto
a dicha matriz de curvado para curvar una tubería alrededor de la
matriz de curvado, comprendiendo el procedimiento:
- cargar una primer tubería en el aparato para que una parte de la primera tubería está dispuesta en la proximidad de la matriz de curvado;
- desplazar el elemento de soporte a una primera posición con el fin de soportar la primera tubería en la proximidad del primer extremo de la matriz de curvado;
- establecer la primera posición como una primera posición predeterminada;
- desplazar el elemento de curvado hasta una segunda posición con el fin de obligar a la primera tubería a curvarse alrededor de una parte de la matriz de curvado;
- establecer la segunda posición como una segunda posición predeterminada utilizando un segundo sensor de posición (28) que detecta la posición de dicho elemento de curvado; caracterizado porque la primera posición se establece como una primera posición predeterminada utilizando un primer sensor de posición (30) que detecta la posición de dicho elemento de soporte.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
que comprende además:
- retirar la primera tubería de la máquina;
- cargar una segunda tubería en el aparato para que una parte de la segunda tubería está dispuesta en la proximidad de la matriz de curvado;
- desplazar el elemento de soporte hasta la primera posición predeterminada; y
- desplazar el elemento de curvado hasta la segunda posición predeterminada, para que se forme una curva en la segunda tubería sustancialmente de la misma manera que en la primera tubería.
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