ES2381702T3 - Procedimiento y máquina para revestir un tubo - Google Patents

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ES2381702T3 ES07734334T ES07734334T ES2381702T3 ES 2381702 T3 ES2381702 T3 ES 2381702T3 ES 07734334 T ES07734334 T ES 07734334T ES 07734334 T ES07734334 T ES 07734334T ES 2381702 T3 ES2381702 T3 ES 2381702T3
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Ivica Zivanovic
Christian Tourneur
Benoît Lecinq
Baruch Gedalia
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Soletanche Freyssinet SA
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Abstract

Procedimiento para reforzar un tubo cilíndrico empotrado (1) mediante la aplicación de un refuerzo estructural compuesto en el interior del tubo a través de una estratificación in situ de por lo menos una banda (3) de fibras de refuerzo y una resina o una matriz que incluye resina, que comprende las etapas siguientes: - aplicar dicha banda sobre un área de contacto (4) en una cara interior (2) de dicho tubo por medio de un elemento de contacto (40); - desplazar dicho elemento de contacto (40) a lo largo de una trayectoria helicoidal, de tal modo que dicha área de contacto siga dicha trayectoria; - desplazar un elemento de presión principal (50) por detrás de dicho elemento de contacto (40) a lo largo de dicha trayectoria, para aplicar presión a dicha banda (3) en un área de presión principal (5) separada de dicha área de contacto (4); y en el que: - se alimenta con dicha banda (3) el área de contacto (4) de la cara interior (2) de dicho tubo a una primera velocidad de funcionamiento, V1; - dicha banda (3) es presionada contra la cara interior (2) de dicho tubo en el área de presión principal (5) a una segunda velocidad de funcionamiento, V2; siendo dicha segunda velocidad de funcionamiento, V2, menor que dicha primera velocidad de funcionamiento V1 y por lo menos el 90% de V1.

Description

Procedimiento y máquina para revestir un tubo.
La presente invención se refiere a procedimientos para reforzar tubos y en particular para la reparación de tubos empotrados.
Estos tubos pertenecen por ejemplo a una red de distribución de agua. En su forma más común estos tubos están constituidos por un montaje extremo con extremo de segmentos de tubo fabricados de hormigón pretensado y provistos de un diámetro relativamente grande de típicamente 0,5 m hasta más de 6 m. El agua fluye a través de dichos tubos bajo una presión de hasta alrededor de 20 bar. Estos segmentos de tubo de hormigón pueden incorporar un cilindro de metal interior (recubrimiento). El último, sin embargo, no está diseñado para soportar la tensión en términos de presión debido al fluido que fluye a través del mismo. Esta tensión es soportada por un refuerzo pasivo (una jaula de refuerzo cilíndrica prefabricada) o por el pretensado del hormigón. Este último se realiza por medio de cables enrollados en una espiral fuera del núcleo de hormigón del segmento de tubo. Durante la fabricación de este segmento su núcleo de hormigón es girado alrededor de su eje para recibir el cable el cual se verifica a fin de que esté bajo presión. Este cable se protege entonces contra la corrosión mediante la proyección de una capa complementaria de hormigón o mortero por encima de los veinte hasta los treinta milímetros.
La pared del tubo generalmente comprende:
-
un núcleo de hormigón que incorpora un recubrimiento estanco constituido por un cilindro dúctil fabricado a partir de acero delgado (el denominado tubo cilindro empotrado). El hormigón del núcleo se distribuye entre una capa interior de unos pocos centímetros de grosor la cual se sitúa en el lado al interior del tubo y una capa exterior más gruesa la cual en la mayor parte de los casos no está reforzada;
-
el pretensado de los cables enrollados en una o dos capas alrededor del núcleo de hormigón;
-
un mortero anticorrosión protector que rodea los cables a fin de neutralizarlos;
-
una pintura o resina opcional y mejora la protección anticorrosión.
Los tubos de este tipo lo más frecuentemente están empotrados. Están expuestos a un riesgo de corrosión según la agresividad del entorno. La forma más común de degradación ocurre como sigue:
-
migración de iones agresivos a través del mortero protector;
-
corrosión de los cables pretensados;
-
rotura de los cables pretensados y exfoliación local;
-
exfoliación general del mortero exterior;
-
desnaturalización de los cables y aceleración de la corrosión.
El proceso entonces se puede acelerar y puede conducir a la rotura del tubo. Procedimientos de detección magnética o acústica permiten que sean localizadas roturas en el cable y establecer el estado del tubo. Dependiendo del estado establecido se puede adoptar la decisión de la reparación.
La reparación en general se lleva a cabo desde el exterior. Nuevos refuerzos, pasivos o pretensados, se colocan alrededor del tubo a fin de zuncharlo. Véase por ejemplo la solicitud de patente internacional publicada como WO 03/014614.
Las reparaciones también se pueden llevar a cabo desde dentro incorporando en el interior del tubo un núcleo resistente para el propósito de restablecer la resistencia perdida a través de la rotura de los cables pretensados. Las reparaciones llevadas a cabo desde dentro generalmente son más caras. Las reparaciones de este tipo se llevan a cabo cuando los trabajos de excavación son imposibles o difíciles.
Las reparaciones desde dentro generalmente consisten en la colocación de un recubrimiento de metal en el interior del tubo. El intersticio entre el nuevo recubrimiento resistente y el tubo se llena con una lechada de cemento. Una dificultad es que un error local en la realización puede conducir a infiltraciones de agua en el intersticio inyectado. Esta penetración de agua puede causar que el núcleo de hormigón del tubo se vea sometido a presión y pueda hacer ineficaz el nuevo recubrimiento resistente. Esto resultará en un riesgo de rotura en el tubo fuera del nuevo recubrimiento.
Otra dificultad es que el nuevo recubrimiento de metal debe ser soldado in situ, tanto longitudinalmente como transversalmente. Unas soldaduras de este tipo son difíciles de realizar y controlar y pueden fallar conduciendo a una explosión del tubo reparado.
Cuando se repara desde dentro los refuerzos añadidos no se pueden pretensar. Cuando el tubo se somete a presión estos refuerzos sufren una cierta deformación elástica (incremento en su diámetro) la cual causa el agrietamiento del hormigón del núcleo del tubo. El hormigón se rompe atracción por una deformación muy pequeña, sin material que tenga la capacidad de soportar ninguna tensión significante para una extensión de este tipo. El agrietamiento del hormigón causa dos desventajas. Empeora la resistencia a la flexión del tubo y de ese modo su capacidad de resistir empujes asimétricos de la tierra. También permite que progrese la corrosión desde el entorno exterior hacia el interior del tubo. También permite que la corrosión progrese desde el exterior hacia dentro del tubo. Este riesgo causa una corrosión temprana del nuevo refuerzo si es de metal. Este problema a menudo conduce a abandonar las soluciones de reparaciones desde el interior con una base de recubrimientos de metal.
El documento de patente DE 2160144 da a conocer una máquina para el refuerzo de un lado al interior de un tubo según el preámbulo de la reivindicación 10.
Una solución alternativa da a conocer en el documento US 2005/0246995 A1 en donde se aplica un refuerzo estructural compuesto, a través de una estratificación in situ de por lo menos una banda de fibras de refuerzo y una matriz de resina, la banda siendo instalada según una trayectoria sustancialmente helicoidal a lo largo del lado interior del tubo.
Cuando el tubo se lleva de vuelta a servicio la presión del líquido aprieta las fibras de la banda la cual, si tiene las dimensiones apropiadas, será capaz de soportar la mayor parte de la tensión radial. La estructura compuesta evita los riesgos de corrosión que aparecen con las soluciones que utilizan recubrimientos de metal. La capa helicoidal permite que sea llevada a cabo la estratificación in situ del compuesto lo cual facilita la implantación y evita los problemas de la conexión estanca, la banda cubriéndose ella misma en cada vuelta.
Aunque este procedimiento para reforzar un tubo cilíndrico empotrado es muy eficaz, se ha observado que la aplicación de la banda de fibras de refuerzo puede ser difícil y consumir tiempo cuando se utilizan procedimientos normales tales como la aplicación manual de dicha banda.
Se ha observado por ejemplo que la banda se puede desprender localmente o arrugar cuando las condiciones de funcionamiento no son satisfactorias.
Un objetivo de la presente invención es proponer un procedimiento perfeccionado y eficaz de aplicación de una banda de fibras de refuerzo en donde las condiciones de aplicación son seguras y se pueden controlar durante el proceso completo.
Este objetivo se alcanza por medio del procedimiento de la reivindicación 1 y la máquina de la reivindicación 10.
La invención por lo tanto propone un procedimiento para reforzar un tubo cilíndrico empotrado mediante la aplicación de un refuerzo estructural compuesto en el interior del tubo a través de una estratificación in situ de por lo menos una banda de fibras de refuerzo y una resina o una matriz que incluye resina que comprende las etapas siguientes:
-
aplicar dicha banda sobre un área de contacto en una cara interior de dicho tubo por medio de un elemento de contacto;
-
desplazar dicho elemento de contacto a lo largo de una trayectoria helicoidal de modo que dicha área de contacto siga dicha trayectoria;
-
desplazar un elemento de presión principal por detrás de dicho elemento de contacto a lo largo de dicha trayectoria, para aplicar presión a dicha banda en un área de presión principal separada de dicha área de contacto.
Es posible de ese modo controlar cuidadosamente la condición de aplicación de la banda sobre la cara interior de un tubo.
Debido a las etapas sucesivas de contacto y presión de la banda, es posible en particular controlar el nivel de tensión en la banda durante el proceso de aplicación y evitar ventajosamente el desprendimiento o el arrugado local de la banda sobre la cara interior del tubo. La estratificación de la banda es por lo tanto homogénea a todo lo largo del tubo y la reparación es precisa y capaz de soportar una tensión radial.
Según la presente invención, la banda de fibras de refuerzo puede estar libre de resina, parcialmente o totalmente impregnada con una resina o una matriz que incluye resina antes de ser aplicada sobre un área de contacto en una cara interior del tubo.
Una resina adecuada para la invención es, por ejemplo, una resina termoestable, tal como una resina a base de epóxido, o una resina de termoplástico.
Según una forma de realización de la presente invención, la banda está compuesta principalmente de fibras de carbono con calidades bien establecidas como fibras de refuerzo.
Según otra forma de realización, la banda está compuesta principalmente de fibras de vidrio.
En una forma de realización ventajosa la banda es un tejido, por ejemplo un tejido unidireccional.
Según otra forma de realización, las fibras de la banda son fibras unidireccionales continuas.
Según otra forma de realización la banda está impregnada previamente con por lo menos una resina o una matriz que incluye resina, ventajosamente utilizando una resina de termoplástico.
La resina de impregnación previa puede ser una resina termoestable o una resina de termoplástico. Cuando se utiliza una resina de termoplástico, es posible calentar la banda previamente impregnada antes o cuando se aplica dicha banda sobre el área de contacto en la cara interior del tubo de modo que la resina se funda o se ablande y se deje que se adhiera cuando se aplique presión en el área de presión principal.
Según una forma de realización, las fibras de refuerzo están provistas libres de resina o una matriz que incluye resina y entonces se impregnan in situ con una resina o una matriz que incluye resina para formar la banda.
Según todavía otra forma de realización, dicho procedimiento comprende la etapa de desplazar un elemento de revestimiento a lo largo de la trayectoria helicoidal y de revestir la cara interior de dicho tubo con una resina o una matriz que incluye resina en un área de revestimiento por delante del área de contacto.
Por lo tanto es posible revestir previamente la cara interior del tubo antes de la aplicación de la banda. La resina de esta etapa puede ser la misma que en el proceso de estratificación o puede ser de un tipo diferente.
Según otra forma de realización, el procedimiento de la invención comprende la etapa de desplazar un elemento de revestimiento a lo largo de dicha trayectoria helicoidal y de revestir la banda previamente aplicada en dicha cara interior de dicho tubo con una resina o una matriz que incluye resina en un área de revestimiento por detrás de dicha área de contacto y de aplicar presión a través de un elemento de presión secundario a dicha banda en un área de presión secundaria situada por detrás de dicha área de presión principal.
Por lo tanto es posible aplicar una resina o una matriz que incluye resina en la banda previamente aplicada e impregnar la banda.
Dicho elemento de revestimiento y dicho elemento de presión secundario puede ser un único elemento, tal como un cilindro. También pueden ser elementos separados. Un elemento de pulverización puede ser un elemento de revestimiento de este tipo.
Según otra forma de realización, las fibras de refuerzo son impregnadas con una resina o una matriz que incluye resina antes de la etapa de la aplicación de la banda sobre el área de contacto.
Según esta forma de realización las fibras de refuerzo son impregnadas a través de rodillos que contienen resina o una matriz que incluye resina.
Según las formas de realización anteriores, la resina o la matriz que incluye resina se puede obtener mezclando por lo menos una resina no polimerizada y un agente endurecedor justo antes de la etapa de revestimiento. Esta forma de realización es ventajosa cuando se utilizan resinas de dos componentes, tal como resinas epoxi de dos componentes.
Además y según la invención:
-
la banda se alimenta al área de contacto de la cara interior de dicho tubo a una primera velocidad de funcionamiento, V1;
-
la banda es presionada contra la cara interior de dicho tubo en el área de prisión principal a una segunda velocidad de funcionamiento, V2;
en donde dicha segunda velocidad de funcionamiento V2 es menor que la primera velocidad de funcionamiento V1 y por lo menos el 90% de V1, en particular por lo menos el 95%.
En una forma de realización ventajosa V2 es del 98% al 99% de V1.
De ese modo es posible liberar las tensiones en la banda entre el área de contacto y el área de presión principal. La banda puede estar libre de tensión y ser adecuada para ajustar perfectamente en la cara interior del tubo, incluso aunque se encuentren defectos superficiales en dicha cara interior.
Según otra forma de realización ventajosa, la velocidad de desplazamiento de avance a lo largo del eje de la tubería, VF, del proceso de estratificación es gobernada mediante dicha segunda velocidad de funcionamiento, V2.
Según la forma de realización anterior, la velocidad de desplazamiento de avance, VF, puede ser aproximadamente,
VF = V2 * W/ (2n * R * N)
En la que W es el ancho de la banda; R es el radio del lado interior de dicho tubo; N es el número de capas de banda del refuerzo estructural compuesto.
Siguiendo un ejemplo del proceso de reparación, la velocidad de funcionamiento V2 es inferior a 1 m/min al principio del proceso de estratificación y progresivamente incrementa hasta una velocidad de funcionamiento constante entre 5 y 10 m/min, por ejemplo 8 m/min.
En una forma de realización adicional, el elemento de contacto o el elemento de presión principal se pueden ajustar
(a) radialmente de modo que se mantengan en contacto con la cara interior de dicho tubo.
Entonces es posible el contacto o la presión sobre dicha cara interior con una tensión constante a todo lo largo del proceso de reparación.
La distancia que se puede ajustar radialmente del elemento de contacto o del elemento de presión es también ventajosa para el ajuste a diferentes diámetros de tubo.
En todavía otra forma de realización, el elemento de contacto incluye un rodillo accionado por una rueda que está en contacto con la cara interior de dicho tubo antes de la aplicación del refuerzo estructural compuesto y en el que la velocidad periférica de dicho rodillo se incrementa comparada con la velocidad periférica de dicha rueda. La velocidad periférica de dicha rueda es accionada mediante la velocidad de desplazamiento de avance VF y es muy próxima a V2.
Siguiendo otra forma de realización, la banda se desenrolla de una bobina antes de entrar en contacto con la cara interior de dicho tubo.
La bobina puede estar situada dentro del tubo que se va a reparar, preferiblemente se mueve a una velocidad de desplazamiento de avance VF o se sitúa fuera del tubo y la banda se introduce a través de un taladro del tubo.
En una forma de realización ventajosa la tensión de la banda desenrollada se regula de modo que la banda esté libre de tensión cuando se aplique sobre el área de contacto.
Según las formas de realización anteriores la presión de contacto en el área de contacto o la presión en el área de presión principal se puede regular y permanecer aproximadamente constante a lo largo de la trayectoria helicoidal.
En un aspecto adicional de la invención, se provee una máquina para reforzar un lado interior de un tubo cilíndrico empotrado con un refuerzo estructural compuesto, dicho refuerzo estructural compuesto comprendiendo por lo menos una banda de fibras de refuerzo y una resina o una matriz que incluye resina, dicha máquina comprendiendo:
-
un elemento de contacto capaz de aplicar la banda a la cara interior de dicho tubo;
-
un elemento de presión capaz de aplicar presión a dicha banda contra la cara interior de dicho tubo;
-
un elemento de desplazamiento capaz de desplazar dicho elemento de contacto y dicho elemento de presión a lo largo de una trayectoria helicoidal;
en el que dicho elemento de contacto y dicho elemento de presión están desplazados angularmente (() uno del otro; y en el que dicha máquina está configurada de tal modo que:
-
la banda se alimenta al área de contacto de la cara interior de dicho tubo a una primera velocidad de funcionamiento, V1;
-
la banda es presionada contra la cara interior de dicho tubo en el área de presión principal a una segunda velocidad de funcionamiento, V2;
y en la que dicha segunda velocidad de funcionamiento, V2, es menor que la primera velocidad de funcionamiento V1 y por lo menos el 90% de V1.
Utilizando una máquina de este tipo se hace posible reparar un tubo siguiendo el procedimiento anterior de reforzar un tubo cilíndrico empotrado. Una máquina de este tipo puede ser ventajosamente robotizada.
Los parámetros del proceso se pueden controlar a través de unidades de control.
El ángulo ( entre dicho elemento de contacto y dicho elemento de presión es preferiblemente de 5° a 30°, de forma ventajosa mayor que 7° o inferior a 15°, por ejemplo inferior a 10°.
Según una forma de realización, la máquina comprende además un elemento de provisión de la banda, que comprende por ejemplo una bobina de banda. Puesto que el elemento de provisión de la banda es una pieza de la máquina, es posible entonces realizar el proceso completamente desde dentro del tubo.
Según la forma de realización anterior, la velocidad de giro de dicha bobina de banda se puede regular a través de un dispositivo de giro, tal como por ejemplo un mecanismo auxiliar o un motor. De forma ventajosa la bobina de la banda está montada en un cilindro libre en donde está fijado dicho mecanismo auxiliar.
En otra forma de realización el elemento de provisión incluye por lo menos un rodillo de accionamiento y tensado. Un rodillo de accionamiento y tensado de este tipo ventajosamente está regulado de modo que la banda esté libre de tensión.
Siguiendo todavía otra forma de realización, el elemento de desplazamiento comprende un elemento giratorio cuyo eje de giro es móvil de modo que se corresponda con el eje longitudinal de dicho tubo y un elemento de desplazamiento de avance.
En una forma de realización ventajosa, el elemento giratorio incluye un motor giratorio unido a un elemento verticalmente deslizante.
Según las formas de realización anteriores, el elemento giratorio puede incluir una junta giratoria unida a un motor giratorio.
Según todavía otra forma de realización, el elemento de contacto y el elemento de presión forman parte de una unidad giratoria individual, comprendiendo dicha unidad giratoria un árbol unido a un elemento giratorio.
En una forma de realización ventajosa, la máquina adicionalmente comprende un elemento de revestimiento, que comprende por ejemplo un rodillo de revestimiento, capaz de revestir la cara interior de dicho tubo, unido al elemento de desplazamiento y estando desplazado angularmente desde ambos, el elemento de contacto y el elemento de presión.
Según la forma de realización anterior, el rodillo de revestimiento es alimentado por una pluralidad de elementos de alimentación, que comprenden por ejemplo una pluralidad de tuberías unidas a por lo menos un depósito.
Según otra forma de realización la máquina adicionalmente comprende rodillos de impregnación situados entre el elemento de provisión de la banda y el elemento de contacto a lo largo de la trayectoria de la banda. Los rodillos de impregnación pueden estar situados entre el rodillo de tensión y el elemento de contacto. Dichos rodillos de impregnación pueden estar rodeados cada uno por un armazón que retiene la resina o la matriz que incluye la resina alimentada con elementos de alimentación.
Según las formas de realización anteriores, la máquina incluye por lo menos dos depósitos separados, en donde un primer depósito es apto para contener resinas sin polimerizar y un segundo depósito es apto para contener un agente endurecedor y en donde dicha resina sin polimerizar y dicho agente endurecedor se mezclan cerca de dicho rodillo de revestimiento.
Según una forma de realización, el elemento de contacto o el elemento de presión están fijados a un árbol a través de un brazo o brazos que se extienden radialmente.
Según la forma de realización anterior, el brazo que se extiende radialmente puede ser regulado radialmente a través del accionamiento de un mecanismo auxiliar neumático.
En una forma de realización ventajosa, el elemento de contacto o el elemento de presión comprende un rodillo o una cuchilla o un cepillo.
En una forma de realización ventajosa adicional, el elemento de contacto comprende un rodillo accionado por una rueda apta para entrar en contacto con la cara interior del tubo, estando unida dicha rueda a dicho rodillo con un elemento que incrementa la velocidad periférica.
En otra forma de realización, la máquina incluye un elemento de desplazamiento de avance el cual incluye una rueda de accionamiento adecuada para entrar en contacto con la cara interior de dicho tubo, dicha rueda de accionamiento siendo movida por un motor a través de un elemento de estabilización.
Según la forma de realización anterior, el elemento de estabilización puede comprender dos ruedas inclinadas situadas una a cada lado de la rueda de accionamiento y capaces de entrar en contacto con la cara interior del tubo, dichas ruedas estando unidas a brazos en una posición que se puede ajustar a lo largo de dichos brazos.
Siguiendo otra forma de realización ventajosa, la máquina adicionalmente incluye una rueda delantera, dicha rueda delantera está pensada para orientar la máquina cuando se mueve hacia adelante.
En una forma de realización preferida, la rueda delantera está situada delante de la rueda de accionamiento.
En otra forma de realización ventajosa, la máquina adicionalmente incluye un giróscopo, por ejemplo un péndulo y una unidad de control activada por dicho giróscopo y que orienta la rueda delantera para mantener la posición horizontal de la máquina.
Formas de realización específicas de la invención se describirán ahora con algún detalle adicional con referencia a y como se ilustra en las figuras adjuntas. Estas formas de realización son ilustrativas y no significa que sean limitativas del alcance de la invención.
En los dibujos adjuntos:
La figura 1 muestra una sección transversal esquemática de un tubo reparado según la invención.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva desde atrás de una forma de realización de una máquina según la invención que aplica un refuerzo estructural compuesto según un proceso de la invención.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva más detallada de parte de la máquina de la figura 2 desde atrás.
La figura 4 muestra una vista lateral de la parte de la máquina de la figura 3.
La figura 5 muestra una sección transversal esquemática de un tubo reparado según otra forma de realización de la invención.
Si es necesario, la cara interior de una sección que se va a reparar se prepara mecánicamente o químicamente (limpieza, chorreo de arena, desengrasado, etc.) después del vaciado de dicha sección del tubo.
La sección transversal de la figura 1 está representada desde la parte trasera del tubo que está siendo reparado.
Siguiendo la presente descripción, la parte delantera del tubo es la parte del tubo la cual no está reparada y la parte trasera del tubo es la parte del tubo en donde ya ha sido aplicado un refuerzo compuesto.
Utilizando la misma terminología, la parte delantera de una máquina según la invención es la parte extrema de la máquina en la dirección del desplazamiento de avance y la parte trasera de la máquina es la parte extrema opuesta. La velocidad de desplazamiento de avance es referida como VF.
Según la invención, un refuerzo compuesto se instala dentro de un tubo subterráneo dañado 1 cuyo radio es Rp. Este refuerzo está compuesto de una banda de fibras 3 enrolladas según una trayectoria helicoidal a lo largo de una cara interior 2 de dicho tubo 1.
La banda 3 se desenrolla de una bobina de banda 71 la cual es parte de un elemento de provisión de la banda 70.
La banda 3 es entonces accionada a través de rodillos de accionamiento y tensado 72 y alimenta un elemento de contacto 40.
Dicho elemento de contacto 40 comprende un rodillo 41. La banda 3 se aplica sobre un área de contacto 4 por medio de dicho elemento de contacto 40. La banda 3 es entonces presionada a través de un elemento de presión principal 50 en un área de presión principal 5. Dicha área de presión 5 está separada de dicha área de contacto 4.
Ambos, el elemento de contacto 40 y el elemento de presión 50 son giratorios alrededor de un eje 21 a una velocidad de giro w. El eje 21 está instalado de modo que coincide con el eje longitudinal del tubo cilíndrico 1.
El elemento de contacto 40 y el elemento de presión 50 están desplazados angularmente uno del otro por un ángulo (. Como un ejemplo, ( es 80.
La velocidad de funcionamiento de la banda 3 cuando se alimenta al área de contacto 4 es referida como V1. La velocidad de funcionamiento de la banda 3 cuando se aplica presión en el área de presión principal 5 es referida como V2.
En la presente forma de realización las velocidades de funcionamiento son respectivamente las velocidades periféricas de los rodillos 41 y 51.
Las fibras de refuerzo de la banda 3 están fabricadas a partir de un material resistente (resistencia a la rotura típicamente superior a 1500 MPa) y son de un módulo elástico elevado (típicamente entre 100 y 400 GPa). Generalmente se utilizarán fibras de carbono para esto (resistencia a la rotura en la gama de los 3000 MPa). A título de ejemplo, la banda 3 tiene un ancho de 600 mm y está compuesta de fibras de carbono orientadas en el sentido de una cadena con una pequeña proporción de fibras de vidrio dispuestas en el sentido de un bastidor a fin de obtener un tejido uniforme.
La resina utilizada puede tener una base epoxi. La resina puede ser termoestable y está provista para polimerizar a la temperatura ambiente. Por ejemplo es una resina epoxi de dos componentes del tipo mencionado en el documento EP – A – 0 799951.
En la forma de realización representada en las figuras 2, 3, 4 una máquina de la invención está construida en un bastidor sobre el cual está fijada una unidad giratoria 30. Dicha unidad giratoria está situada en el extremo trasero de dicha máquina.
Están provistos depósitos en el extremo delantero de la máquina, que comprenden un depósito 85 para la resina sin polimerizar y un depósito 84 para el agente endurecedor. Se utilizan bombas para llevar la resina y el agente endurecedor en la unidad giratoria 30 y alimentar un rodillo de revestimiento 81, el cual es parte de un elemento de revestimiento 80, a través de una pluralidad de tuberías 83.
El rodillo 81 del elemento de revestimiento 80 es mayor que el ancho de la banda y está dispuesto parcialmente por delante de la trayectoria helicoidal de la banda. De ese modo provee simultáneamente un revestimiento del área de contacto delantera 4 y un revestimiento de la banda anteriormente aplicada. Siguiendo la presente forma de realización, el rodillo 81 es simultáneamente un elemento de revestimiento y de presión secundario.
La máquina está accionada por un elemento de desplazamiento de avance 90 y orientada por una rueda delantera
94. Un elemento de estabilización 95 está formado por dos pares de ruedas inclinadas 96, 98 las cuales están situadas a cada lado del bastidor y unidas a brazos 97, 98 en una posición que se puede ajustar y en contacto con la cara interior del tubo.
En la figura 2, el tubo ha sido quitado pero la banda aplicada 3 todavía se puede ver. En la presente forma de realización el avance de la banda sobre una vuelta de enrollamiento corresponde a aproximadamente un tercio del ancho de la banda y esto asegura tres grosores de fibras en la superficie del tubo. Se puede ver la impresión de los rodillos 41 y 51, que forman respectivamente el área de contacto 4 y el área de presión 5.
Con referencia a ahora a las figuras 3 y 4 en donde la unidad giratoria 30 y el elemento de desplazamiento de avance 90 se pueden ver con más detalle.
La máquina es movida en avance por la rueda de accionamiento 91 unida al motor 93 por una correa (pieza interior 92).
La unidad giratoria 30 está unida por un árbol 31 al motor 22 a través de una junta giratoria 23. Aire comprimido, resina y agente endurecedor pueden pasar a través de dicha junta giratoria 23.
El motor 22 está unido a través una pieza de soporte 26 a un elemento verticalmente deslizante 25. El elemento deslizante 25 comprende un tornillo sin fin y una pieza de guía. De ese modo es posible variar verticalmente la posición (b) del eje 21 de la unidad giratoria 30.
Dicha unidad giratoria 30 comprende un elemento de contacto 40, un elemento de presión 50, un elemento de revestimiento 80.
El elemento de contacto 40 y el elemento de presión 50 están unidos al árbol 31 a través de un brazo 60. El brazo 60 comprende una pieza que se puede extender (a) radialmente 61 activada por un mecanismo auxiliar neumático
62.
El elemento de revestimiento 80 está unido al árbol 31 por una pieza que se puede extender (c) radialmente 82.
El elemento de contacto 40 comprende un rodillo 41 el cual es girado por una correa 44, dicha correa 44 siendo girada por una rueda 42 que está en contacto con la cara interior del tubo. La correa 44 se acopla a poleas 43 y 46. La polea 43 está unida a la rueda 42 en donde la polea 46 está unida al rodillo 41. El diámetro de la polea 46 es menor que el diámetro de la polea 43 de modo que la velocidad de giro del rodillo 41 es mayor que la de la rueda 42 y constituye un elemento de incremento de la velocidad periférica 45.
De ese modo es posible incrementar la velocidad de funcionamiento V1 comparada con la velocidad de funcionamiento V2.
La banda que se va a aplicar es desenrollada a partir de un elemento de provisión 70, y alimenta un rodillo 41 después de ser accionado dicho rodillo 41 por un rodillo intermedio 47.
El elemento de provisión 70 está montado en la unidad giratoria 30 por medio de un cilindro libre 73 el cual puede ser activado por un mecanismo auxiliar 74.
La figura 5 muestra una sección transversal esquemática de un tubo preparado según otra forma de realización de la invención la cual difiere de las formas de realización de la figura 1 a 4 en los medios que proveen la resina.
Números de referencia idénticos indican las mismas piezas.
La banda 3 es desenrollada de una bobina de banda 71, accionada a través de rodillos de accionamiento y tensado 72 e impregnada con una resina o una matriz que incluye resina gracias a dos rodillos 86 antes de ser aplicada sobre el área de contacto 4.
Los rodillos de impregnación 86 están situados uno delante del otro de modo que presionan sobre la banda 3.
Dichos rodillos de impregnación 86 pueden estar fabricados de espuma o de un material esponjoso. Cada uno de ellos estando rodeado por armazones 87 para proveer y retener la resina o la matriz que contiene resina. Dicho armazón 87 puede incluir labios para evitar que la resina fluya fuera del armazón.
El armazón 87 es alimentado con elementos de alimentación 88. Los elementos de alimentación 88 pueden comprender una pluralidad de tuberías unidas a por lo menos un depósito de modo que alimenten el armazón 87 en una pluralidad de puntos de alimentación y provean una distribución uniforme de la resina sobre los rodillos 86 y después sobre la banda 3, sobre todo su ancho.
Los rodillos 86 están equipados con motores y tienen una velocidad de giro variable de modo que se controla el nivel de impregnación de la banda como una función de la primera velocidad de funcionamiento V1.
Los rodillos 86 están fijados a un brazo que se puede extender 60.
Una junta de labio o una alfombrilla o cepillo de cerdas largas o cualquier otro medio de impregnación adecuado podría ser utilizado en lugar o además de los rodillos 86.
Según la forma de realización de la figura 5, el elemento de recubrimiento 80 de las figuras 2 a 4 se puede eliminar.
Puede ser ventajoso mantener un rodillo 81 como un segundo elemento de presión.
Siguiendo esta forma de realización dicho rodillo 81 deja de estar alimentado con resina y se extraen los elementos de alimentación 83.
Dicho rodillo 81 se utiliza entonces como un elemento de acabado. Puede estar asociado con una cuchilla o un rascador para suavizar la superficie interior del refuerzo estructural compuesto.
La invención no está limitada a las formas de realización descritas antes en este documento las cuales pueden variar en una serie de formas dentro del ámbito de las reivindicaciones.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para reforzar un tubo cilíndrico empotrado (1) mediante la aplicación de un refuerzo estructural compuesto en el interior del tubo a través de una estratificación in situ de por lo menos una banda (3) de fibras de refuerzo y una resina o una matriz que incluye resina, que comprende las etapas siguientes:
    -
    aplicar dicha banda sobre un área de contacto (4) en una cara interior (2) de dicho tubo por medio de un elemento de contacto (40);
    -
    desplazar dicho elemento de contacto (40) a lo largo de una trayectoria helicoidal, de tal modo que dicha área de contacto siga dicha trayectoria;
    -
    desplazar un elemento de presión principal (50) por detrás de dicho elemento de contacto (40) a lo largo de dicha trayectoria, para aplicar presión a dicha banda (3) en un área de presión principal (5) separada de dicha área de contacto (4);
    y en el que:
    -
    se alimenta con dicha banda (3) el área de contacto (4) de la cara interior (2) de dicho tubo a una primera velocidad de funcionamiento, V1;
    -
    dicha banda (3) es presionada contra la cara interior (2) de dicho tubo en el área de presión principal (5) a una segunda velocidad de funcionamiento, V2;
    siendo dicha segunda velocidad de funcionamiento, V2, menor que dicha primera velocidad de funcionamiento V1 y por lo menos el 90% de V1.
  2. 2.
    Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la banda (3) está compuesta principalmente de fibras de carbono.
  3. 3.
    Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, en el que la banda (3) es un tejido, por ejemplo un tejido unidireccional.
  4. 4.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa de desplazamiento de un elemento de revestimiento (80) a lo largo de dicha trayectoria helicoidal y de revestimiento de la cara interior
    (2) de dicho tubo con una resina o una matriz que incluye resina en un área de revestimiento por delante de dicha área de contacto (4).
  5. 5.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa de desplazamiento de un elemento de revestimiento (80) a lo largo de dicha trayectoria helicoidal y de revestimiento de la banda (3) previamente aplicada en dicha cara interior (2) de dicho tubo con una resina o una matriz que incluye resina en un área de revestimiento (8) por detrás de dicha área de contacto (5) y de aplicación de presión a través de un elemento de presión secundario (80) a dicha banda (3) en un área de presión secundaria (8) situada por detrás de dicha área de presión principal (5).
  6. 6.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicha segunda velocidad de funcionamiento, V2, es por lo menos el 95% de V1.
  7. 7.
    Procedimiento según la reivindicación 6, en el que V2 es del 98% al 99% de V1 y/o la velocidad de desplazamiento de avance a lo largo del eje del tubo, VF, del proceso de estratificación es gobernada por dicha segunda velocidad de funcionamiento, V2.
  8. 8.
    Procedimiento según la reivindicación 7, en el que dicha velocidad de desplazamiento de avance, VF, es aproximadamente:
    VF = V2 * W/ (2n * R * N)
    en la que W es el ancho de la banda;
    R es el radio del lado interior de dicho tubo;
    N es el número de capas de banda del refuerzo estructural compuesto.
  9. 9.
    Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento de contacto (40) incluye un rodillo (41), accionado por una rueda (42) que está en contacto con la cara interior (2) de dicho tubo antes de la
    aplicación del refuerzo estructural compuesto y en el que la velocidad periférica (V1) de dicho rodillo (41) se incrementa en comparación con la velocidad periférica (V2) de dicha rueda (42).
  10. 10.
    Máquina para el refuerzo de un lado interior (2) de un tubo cilíndrico empotrado (1) con un refuerzo estructural compuesto, comprendiendo dicho refuerzo estructural compuesto por lo menos una banda (3) de fibras de refuerzo y una resina o una matriz que incluye resina, comprendiendo dicha máquina:
    -
    un elemento de contacto (40) capaz de aplicar la banda (3) a la cara interior (2) de dicho tubo;
    -
    un elemento de presión (50) capaz de aplicar presión a dicha banda (3) contra la cara interior (2) de dicho tubo;
    -
    un elemento de desplazamiento (20, 90) capaz de desplazar dicho elemento de contacto (40) y dicho elemento de presión (50) a lo largo de una trayectoria helicoidal;
    estando dicho elemento de contacto (40) y dicho elemento de presión (50) desplazados angularmente (
    () uno del otro; caracterizada porque dicha máquina está configurada de modo que:
    -
    se alimenta con la banda (3) el área de contacto (4) de la cara interior (2) de dicho tubo a una primera velocidad de funcionamiento, V1;
    -
    la banda (3) es presionada contra la cara interior (2) de dicho tubo en el área de presión principal (5) a una segunda velocidad de funcionamiento, V2;
    y en la que dicha segunda velocidad de funcionamiento, V2, es menor que la primera velocidad de funcionamiento V1 y por lo menos el 90% de V1.
  11. 11.
    Máquina según la reivindicación 10, en la que dicho elemento de desplazamiento comprende un elemento giratorio (20) cuyo eje de giro (21) es desplazable, de modo que se corresponde con el eje longitudinal de dicho tubo, y un elemento de desplazamiento de avance (90).
  12. 12.
    Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 11, en la que dicho elemento de contacto (40) y dicho elemento de presión (50) forman parte de una unidad giratoria individual (30), comprendiendo dicha unidad giratoria
    (30) un árbol (31) unido a un elemento giratorio (20).
  13. 13.
    Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, que comprende asimismo un elemento de revestimiento (80), que comprende, por ejemplo, un rodillo de revestimiento (81), capaz de revestir la cara interior (2) de dicho tubo, unido al elemento de desplazamiento y que está angularmente desplazado tanto del elemento de contacto (40) como del elemento de presión (50).
  14. 14.
    Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en la que dicho elemento de contacto (40) y/o dicho elemento de presión (50) están fijados a un árbol (31) a través de un brazo o brazos que se extienden radialmente (60).
  15. 15.
    Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, que incluye un elemento de desplazamiento de avance (90) el cual incluye una rueda de accionamiento (91) apta para entrar en contacto con la cara interior (2) de dicho tubo, siendo desplazada dicha rueda de accionamiento (91) por un motor (93) a través de un elemento de estabilización (95).
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