ES2293101T3 - Material de revestimiento para tuberias. - Google Patents
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Abstract
Material de revestimiento tubular para el refuerzo de tuberías, que se puede utilizar en un procedimiento de recubrimiento de tubos en el que el material de revestimiento tubular, que presenta un fijador dispuesto en la superficie interior del mismo, se inserta en una tubería y se le permite avanzar en el interior de la tubería a medida que el material de revestimiento tubular se hace girar en el interior hacia afuera bajo la presión del fluido, por lo que el material de revestimiento tubular se aplica en la superficie interior de la tubería con el fijador que se interpone entre la tubería y el material de revestimiento tubular, comprendiendo dicho material de revestimiento tubular una capa exterior de un material impermeable y dispuesto en el interior del mismo con una camisa tubular de refuerzo interior en el que la camisa tubular de refuerzo interior comprende dos hojas de fibras de resistencia elevada a la tensión y/o de módulo elevado, caracterizado porque cada hoja con solapes libre en ambos bordes se solapa en dos zonas, en las que dichas partes de solape en ambos extremos se extienden en el sentido longitudinal de la camisa tubular interior y en las que las partes solapadas se disponen en zonas diametralmente opuestas que cubren los pliegues de aplanamiento del material de revestimiento tubular.
Description
Material de revestimiento para tuberías.
La presente invención se refiere a un material
de revestimiento para tuberías, tales como de agua, gas, u otros
fluidos, que puede formar un recubrimiento en forma de un tubo
interior sólido.
Durante muchos años, se ha utilizado un material
de revestimiento tubular con el propósito de reparar y reforzar las
tuberías dañadas o anticuadas, que se habían construido y enterrado
en el suelo, ya que los trabajos de cambio de tubos, especialmente
en tuberías enterradas implicaban unos costes y dificultades
elevados. Los procedimientos de recubrimiento de tuberías
desarrollados en una etapa inicial, por ejemplo, aquellos que se
dan a conocer en las patentes US nº 3.132.062 y nº 3.494.813, eran
bastante primitivos y presentaban un cierto número de
inconvenientes en las operaciones de recubrimiento de tuberías
reales. Dadas las circunstancias, se han realizado varias mejoras
tanto en los procedimientos de recubrimiento de tuberías como en los
materiales de revestimiento utilizados en los mismos.
Se han propuesto varios procedimientos de
recubrimiento, por ejemplo, en las patentes US nº 4.368.091, nº
4.334.943, nº 4.350.548; las patentes nº 4.427.480 y
nº 4.334.943 se han apuntado como procedimientos excelentes de
recubrimiento de tuberías. Según dichos procedimientos, se inserta,
un material de revestimiento tubular que presenta un fijador
aplicado en el interior de la superficie interior del mismo, en las
tuberías y se permite que avance en las mismas mientras que gira
desde dentro hacia fuera (evaginación), por lo que el material de
revestimiento se va pegando en la superficie interior de las
tuberías con el fijador.
Generalmente se pretende disponer el material de
revestimiento para tuberías se dispone deseablemente en la
superficie interior las mismas con una membrana hermética o capa
para transmitir propiedades impermeables al agua y/o estancas al
aire al material de revestimiento.
Se han utilizado varios tipos de materiales de
revestimiento tubulares para el recubrimiento de tubos o tuberías.
Normalmente los materiales de revestimiento están realizadas de
fieltro y/o tejido y/u otros materiales porosos, flexibles o
espumosos y presentan una membrana o una capa impermeable al agua
y/o estanca al aire en el mismo.
Se pretende la aplicación de un material de
revestimiento tubular con el propósito de reforzar tuberías para el
transporte de fluidos a alta presión, por ejemplo, un conducto de
gas (a presiones de servicio superiores a de 64 kg/cm^{2} en
utilización real), una tubería de red urbana de agua (a presiones de
servicio superiores a 18 kg/cm^{2} en utilización real), etc.
En el caso de las tuberías de red urbana de
agua, se utilizan frecuentemente una resistencia de las tuberías de
red urbana de agua que originalmente presenta una resistencia a la
presión de por lo menos 30 kg/cm^{2} pero gradualmente se
deteriora con el paso del tiempo de tal modo que su resistencia a la
presión al final desciende hasta unos pocos kg/cm^{2}. Además de
las propiedades de resistencia a la presión, se pretende también
una resistencia sólida a la rotura o destrucción de la tubería
provocada por golpes o cargas externas, o incluso terremotos, para
el tipo de tuberías que comprenden tuberías de red urbana de agua.
En el caso de tuberías para fluidos a presiones elevadas, los daños
provocados por la destrucción de las tuberías podrán ser graves. De
este modo se requiere que, un material de revestimiento tubular
empleado para este tipo de tuberías, presente una función tal que
no se destruya y que pueda sustituirse para tuberías incluso si la
tubería degrada o se rompe. De un modo similar, se pretende que el
material de revestimiento tubular mantenga por sí solo la función
de un paso para los fluidos a alta presión incluso si las tuberías
son anticuadas y están significativamente agrietadas o destruidas.
En tal caso el material de revestimiento por si solo deberá
resistir la presión del fluido transportado y la demanda sobre el
material de revestimiento resultará especialmente importante si el
diámetro de las tuberías es grande. Si las tuberías están agrietadas
o partidas debido a una gran fuerza externa provocada, por ejemplo,
por un terremoto, el recubrimiento tubular podría separarse de las
tuberías dañadas, sin que se destruya el mismo para, mantener la
función del paso de fluido a presión elevada.
La expresión "resistencia estructural" tal
como se utiliza en la presente memoria significa las características
mecánicas específicas del material de revestimiento tubular. En
otras palabras, el término "resistencia estructural" en la
presente memoria significa una combinación de propiedades de
absorción de las cargas exteriores y propiedades de resistencia a
la presión interior que asume la función de un paso para unos
fluidos a presiones elevadas que únicamente utiliza el material de
revestimiento tubular cuando las tuberías se agrietan o se rompen.
Para proporcionar un material de revestimiento tubular con
resistencia estructural, el material de revestimiento tubular
debería presentar una tenacidad suficientemente elevada tanto en el
sentido longitudinal como en el transversal y una resistencia
satisfactoria hasta tal grado que el material de revestimiento no se
debería degradar antes para cargas externas y/o fuerzas de
cizalladura destructivas a partir de una pérdida vinculante entre
las tuberías y el material de revestimiento. En el caso de que las
tuberías estén enterradas en suelo blando o en tierras de
recuperación, la tubería se puede agrietar o romper debido a una
depresión en el terreno o a un terremoto. Incluso si las tuberías
están agrietadas o rotas, el material de revestimiento tubular que
presenta resistencia estructural se puede separar de las tuberías
dañadas mediante rotura por esfuerzo cortante del fijador
solidificado y puede funcionar todavía como un paso para el fluido a
presión elevada. Por lo tanto, la resistencia estructural del
material de revestimiento es una de las características más
importantes, donde además de una resistencia a una presión de
servicio interior (muy) elevada, las tuberías renovadas se entierran
donde podrían producirse cargas externas así como, y/o donde hay
suelo blando o se trata de tierra de recuperación y/o en una zona
en la que se podrían prever terremotos. En el estado anterior de la
técnica de los materiales de revestimiento tubular, sin embargo, no
se tuvo en consideración una resistencia estructural de este
tipo.
Dado que el material de revestimiento tubular se
aplica en el interior de la superficie interior de las tuberías
mediante evaginación, es importante que el material de revestimiento
tubular sea flexible y que no requiera una presión del fluido
elevada para la operación de evaginación. En general, la evaginación
resulta más difícil a medida que aumenta el espesor del material
del recubrimiento tubular. En consecuencia, también se requiere una
buena flexibilidad antes del endurecimiento, además la resistencia
estructural, para el material de revestimiento tubular
endurecimiento.
La patente US nº 5.186.987 da a conocer un
material de revestimiento para tuberías que comprende una película
tubular flexible, una hoja que cubre la superficie exterior de la
película tubular y una segunda película que puede separarse
cubriendo la superficie exterior de la hoja. La hoja comprende un
tejido y una manta de fibras de resistencia elevada a la tracción
impregnadas con una resina termoendurecible líquida espesa para
formar un compuesto reforzado de tejido y fibra gracias a la hoja de
resistencia elevada a la fracción que presenta una longitud
suficiente y una anchura superior a la longitud circunferencial
interior de la tubería a tratar. Ambas partes de los extremos
laterales de la única hoja de resistencia elevada a la fracción
están superpuestas de tal modo que se pueden deslizar entre sí para
formar un tubo alrededor de la película tubular, siendo más corta
la longitud circunferencial exterior del tubo que la longitud
circunferencial interior de la tubería.
Cuando se hincha el material de revestimiento
insertado en el interior de la tubería para llevar el material de
revestimiento uniformemente en contacto íntimo con la superficie
entre sí de la tubería, las secciones solapadas del recubrimiento
se deslizan y la longitud circunferencial del material de
revestimiento se expande de tal modo que el material de
revestimiento entre en contacto con la tubería.
Sin embargo, la expansión de la longitud
circunferencial del material de revestimiento es limitada y se puede
requerir una presión fuerte para superar la resistencia a la
fricción del material de revestimiento en la sección que se
solapa.
El documento nº WO 91/14896 da a conocer un
material de revestimiento tubular similar al que se describe en el
documento nº US 5.186.987 con una o más capas de resina absorbente,
material de refuerzo que se solapa en una zona por capa. En el
hinchado del material de revestimiento las capas de refuerzo
deslizarán en sus secciones de solapamiento respectivas para
permitir que las capas de refuerzo se expandan.
El documento nº DE 4.445.166, cf. preámbulo de
la reivindicación 1, describe también un material de revestimiento
tubular similar al que se da a conocer en la patente nº US 5.186.987
con varias capas de resina absorbente, material de refuerzo que se
solapa en una zona por capa. Las secciones solapadas de cada capa
están compensadas entre sí. En el hinchado del material de
revestimiento las capas de refuerzo deslizarán en sus secciones de
solapamiento respectivas para permitir que las capas de refuerzo se
expandan.
El documento nº DE 4.427.633 describe también un
material de revestimiento tubular similar con varias capas de
resina absorbente, material de refuerzo que se solapa en una zona
por capa. Las secciones solapadas de cada capa se compensan entre
sí. El material de revestimiento comprende además dos capas
exteriores que no se solapan de material de refuerzo que cubre
únicamente una parte de la circunferencia del material de
revestimiento. Dichas dos capas exteriores de material de refuerzo
se pegan en ciertas zonas para envolver el material de revestimiento
tubular.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un nuevo tipo de material de revestimiento para
tuberías que se pueda aplicar uniformemente en la superficie
interior de las tuberías y que pueda formar un recubrimiento
compuesto sólido.
Para superar los problemas mencionados
anteriormente, la presente invención propone un material de
revestimiento tubular para que refuerce tuberías, que se puede
utilizar en un procedimiento de recubrimiento de tuberías. Dicho
material de revestimiento de tuberías, que presenta un fijador
dispuesto en una superficie interior del mismo, se inserta en una
tubería y se le permite avanzar en el interior de la tubería a
medida que el material de revestimiento tubular gira en el interior
desde dentro bajo la presión del fluido, por lo que el material de
revestimiento tubular se aplica en la superficie interior de la
tubería con el fijador intercalado entre la tubería y el material
de revestimiento tubular. Dicho material se dispone en el interior
del mismo con una camisa tubular interior de refuerzo comprendiendo
la camisa tubular de refuerzo interior dos hojas de fibras de
resistencia elevada y de módulo elevado y solapándose las hojas en
dos ubicaciones y extendiéndose dicha parte solapada en el sentido
longitudinal de la camisa tubular interior.
El material de revestimiento tubular propuesto
para reforzar las tuberías presenta una buena capacidad de
absorción del fijador, permanece muy flexible antes del
endurecimiento para una evaginación fácil, y presenta unas buenas
propiedades de expansión circunferencial para ajustarse en la
tubería receptora.
Después del endurecimiento del fijador, el
material de revestimiento se convierte en una película de
configuración estable y su resistencia estructural y resistencia a
la presión resulta suficiente para mantenerse por sí solo
presentando la función de un paso incluso si las tuberías o piezas
de unión se rajan o se rompen y si el material de revestimiento
tubular se desprende de las tuberías o de las piezas de unión de las
mismas a causa de una fuerza exterior superior a la fuerza de
adherencia del fijador utilizado.
Otra ventaja del material de revestimiento según
la presente invención es que su expansión circunferencial requiere
únicamente una presión baja para superar las necesidades del
deslizamiento de solapamiento.
La presencia de dos partes solapadas aumenta
mucho la capacidad de expansión porque la expansión puede tener
lugar en dos zonas separadas y permite que se diseñe el
recubrimiento tubular con un tamaño circunferencial inicial
bastante pequeño. El riesgo de formación de pliegues durante el
recubrimiento se minimiza o incluso se evita.
Además, ya que los solapes se extienden a través
de los dos bordes opuestos del material de revestimiento tubular
aplanado, incluso tras la expansión del diámetro, los pliegues de
aplanamiento previos permanecerán en las zonas solapadas de doble
capa.
Otra ventaja es que los dos solapes que se
extienden a través de los dos bordes opuestos en el tubular aplanado
permiten mantener el espesor total, la flexibilidad y el peso del
material de revestimiento en un nivel bastante bajo además de una
resistencia homogénea óptima del material compuesto tras la
impregnación y el endurecimiento. Dicha característica permite un
gran ahorro de resina y hace que este material de revestimiento sea
más competitivo y fácil de procesar.
Gracias a estas zonas reforzadas de doble capa
que cubren los pliegues de aplanamiento, se superan los efectos
negativos del plegado físico en material textil de resistencia
elevada/módulo elevado, y el recubrimiento tubular conserva sus
prestaciones estructurales alrededor de toda su circunferencia, a
pesar de la utilización de fibras o hilos de refuerzo plegados u
sensibles a los esfuerzos cortantes en la estructura compuesta.
De hecho, se ha descubierto que los materiales
de revestimiento del tipo como los que se dan a conocer en la
patente nº US 5.186.987, con únicamente una parte de solape no
resisten presiones muy elevadas incluso cuando se utiliza tejido de
resistencia elevada/módulo elevado en el material de
revestimiento.
Sorprendentemente, el material de revestimiento
con dos secciones solapadas de tejido o estera de resistencia
elevada y módulo elevado opuestas diametralmente presenta sin
embargo una resistencia a la presión muy superior a un material de
revestimiento comparable que presente una única sección de
solape.
Este efecto sorprendente parece ser debido al
hecho de que el material de revestimiento se pliega durante la
producción, almacenándose y transportándose a continuación en un
estado aplanado. Unicamente cuando el material de revestimiento se
introduce en la tubería y se aplica a la superficie interior de la
tubería, recupera su forma redonda. Se ha encontrado que las fibras
de resistencia elevada a la tensión y de módulo elevado utilizadas
en la camisa tubular interior de refuerzo presentan una tendencia a
romperse cuando el material de revestimiento se encuentra
aplastado.
El hecho de que la camisa tubular interior de
refuerzo comprende dos hojas o mantas de fibras o hilos de
resistencia a la tensión elevada y módulo elevado, que se solapan
en el sentido longitudinal en las zonas en las que el material de
revestimiento está plegado, incrementa el número de fibras que
todavía se encuentran totalmente intactas y de este modo aumenta la
resistencia estructural y la resistencia a la presión del material
de revestimiento endurecido.
Por ejemplo, se realizaron unas pruebas de golpe
rotura por presión con un recubrimiento impregnado y endurecido de
1,20 metros de largo libre y un diámetro nominal de 400 mm. Dicho
recubrimiento se realizó con un fieltro cubierto de poliéster de
6,25 mm de espesor, y un refuerzo plano de tejido de vidrio
E-CR de 1.500 g/m^{2} (500 g/m^{2} en urdimbre
y 1.000 g/m^{2} en trama), configurado para configurar un canal
con una única zona solapada fuera de los bordes de plegado lateral.
La presión de rotura limitada fue de 16 bar permitiendo una presión
de distribución continua de +/- 5,3 bar (resistencia continua = ½
resistencia en tiempo limitado, y coeficiente de seguridad =
1,5).
Con el mismo diseño, pero donde el canal de
material de vidrio se construyó con dos capas separadas de tejido
de vidrio, que solapaba superponiéndose las áreas de los bordes
plegados en 160 mm, la presión de rotura limitada era de 37,5 bar,
permitiendo una presión de distribución continua de 12,5 bar.
Las dos hojas de tejidos o esteras de material
de resistencia elevada a la tensión y de módulo elevado se solapan
preferentemente por lo menos 5 cm cada una.
Ventajosamente, especialmente cuando el diámetro
nominal "DN" es superior a 320 mm, las dos hojas de tejidos o
esteras de material de resistencia elevada a la tensión y de módulo
elevado se solapan a partir de aproximadamente 2 x 0,10 DN
(diámetro nominal) hasta aproximadamente 2 x 0,30 DN cada uno, y más
preferentemente en aproximadamente 2 x 0,20 DN cada uno, según el
tamaño del forro en comparación con el diámetro de la tubería. Los
que son expertos en la material podrán determinar el valor óptimo
del solape dependiendo del diámetro de la tubería a renovar,
mediante su presión de distribución esperada, el tipo y la calidad
de las hojas o mantas, y la expansión esperada del recubrimiento
tubular durante su implementación.
Según una forma de realización preferida
adicional, el material de revestimiento tubular comprende además
tanto una camisa tubular flexible entre la capa exterior impermeable
al aire como de una camisa tubular de refuerzo interior o una
camisa tubular flexible en la camisa tubular de refuerzo interior o
una primera camisa tubular flexible entre la capa exterior
impermeable al aire y la camisa tubular de refuerzo interior y una
segunda camisa tubular flexible en la camisa tubular de refuerzo
interno.
Dicha camisa tubular flexible comprende
preferentemente una estructura textil bastante extensible como una
red o fieltro no tejido, una capa tricotada, o un tejido de tela
elástica.
Más particularmente, la(s)
camisa(s) tubular(es) flexible(s)
comprende(n) un fieltro no tejido textil, una manta o vellón
hilados, o una estructura textil tejida, trenzada o tricotada o una
capa absorbente, porosa o flexible, tal como una espuma de células
alveolares.
El material impermeable de la capa exterior
comprende preferentemente un material elastomérico o flexible
natural o sintético, que se selecciona de entre el grupo que
comprende gomas naturales y sintéticas, polímeros elásticos de
poliéster, polímeros de poliolefina, copolímeros de poliolefina,
polímeros de poliuretano o una mezcla de los mismos.
Preferentemente dichos materiales son materiales "aptos para la
alimentación".
Dependiendo del destino del material de
revestimiento, la capa exterior es impermeable al aire y/o hermética
al agua.
Generalmente, la capa exterior presenta un
espesor comprendido entre 0,2 y 2,0 mm, preferentemente
entre 0,5 y 1,5 mm.
La camisa tubular de refuerzo interior y
la(s) camisa(s) tubular(es) flexible(s)
opcional(es) se encuentra(n) impregnada(s) con
un fijador que origine un material compuesto duro después del
endurecimiento o del secado.
El fijador puede comprender una resina o cola
seleccionada de entre el grupo que comprende un material que se
endurece al ponerlo en caliente o al endurecerlo en frío tal como
poliuretano, poliéster insaturado, éster vinílico, epoxi,
acrílicos, iso-cianato, hormigón o vidrio soluble o
una mezcla de los mismos.
El fijador fija los bordes de solape de las
hojas de refuerzo de resistencia elevada y de módulo elevado después
del endurecimiento o del secado.
Según una forma de realización preferida, las
dos hojas de material de resistencia elevada a la tensión y de
módulo elevado comprenden, una estructura o manta tejida, trenzada o
tricotada o una hoja no tejida de vidrio, paramida, carbono u otras
fibras o hilos de módulo elevado.
Preferentemente el material de resistencia
elevada y de módulo elevado se selecciona para superar hasta un
cierto grado la pérdida de solidez debida al plegado durante el
proceso de fabricación del recubrimiento tubular. Resultan muy
apropiadas para dicha aplicación las fibras de vidrio "E" ó
"E-CR" y los filamentos de vidrio "E" ó
"E-CR" que presentan una sección transversal
individual de 17 micras como máximo y una agente de encolado
seleccionado de un modo compatible para una resina epoxi. Se podrían
utilizar también las fibras de paramida que se comercializan bajo
las marcas registradas Kevlar®, Twaron® o Technora® o fibras y
filamentos de carbono.
Otros objetivos, características y ventajas de
la presente invención se pondrán más a partir de la descripción
siguiente.
La presente invención se pondrá más claramente
de manifiesto a partir de la descripción siguiente con los dibujos
adjuntos en los que:
la figura 1 muestra una sección transversal de
un material de revestimiento estructural antes de la reversión,
la figura 2 muestra una sección transversal de
una realización preferida de un material de revestimiento
estructural antes de la reversión,
la figura 3: sección transversal de un material
de revestimiento estructural tras la reversión.
La figura 1 muestra una sección transversal de
un material de revestimiento estructural antes de la reversión,
comprendiendo de una estructura multicapa flexible fabricada para
utilizarse en el recubrimiento de tuberías. Dicho material de
revestimiento está diseñado para refuerzo estructural de una tubería
tras la impregnación con una resina endurecible o fijador,
evaginación y endurecido en el interior de la tubería a renovar.
La capa exterior 1 está realizada de un material
de revestimiento impermeable al aire 1.a aplicado en la superficie
exterior del sustrato flexible poroso y absorbente 1.b. El sustrato
flexible poroso y absorbente 1b habitualmente está realizado de una
estructura textil no tejida tal como un fieltro, una manta, hebra
hilada o red con filamentos continuos o fibras grapadas. En algunos
casos, puede ser también una estructura tricotada, trenzada o manta;
o cualquier otro tipo de material flexible poroso y absorbente tal
como una espuma de células alveolares. Cuando se utiliza un
material textil para la capa porosa, absorbente, se utilizan fibras
sintéticas o artificiales o filamentos como poliamida, poliolefina,
acrílicos, (fibra de) vidrio, rayón, aramidas o más habitualmente
poliéster. En algunos casos se pueden utilizar también fibras
naturales, especialmente de origen vegetal, tales como lino,
cáñamo, yute, kenaf, ramie. La construcción y el espesor de la capa
porosa flexible 1 se diseña según con los requisitos específicos,
en relación con las normas internacionales, como la norma ASTM
F.1216, para garantizar el refuerzo estructural de todo el
recubrimiento compuesto en relación con las propiedades mecánicas
(módulo E -de elasticidad-) de la resina o el fijador utilizado para
la impregnación.
Por ejemplo: Una tubería parcialmente
deteriorada de diámetro nominal DN = 500 mm con
un factor de reducción por ovalización del 2%, sometida a una
columna de agua de 1,5 metros, y teniendo en cuenta un factor de
mejora de la tierra K = 7,0 y un factor de seguridad N = 1,5
renovada con un material de revestimiento compuesto que presenta un
módulo E limitado = 3.500 Mpa necesita una capa de por lo menos 5
mm.
El sustrato poroso y absorbente flexible 1 se
puede realizar de una única capa o de varias capas del mismo
material o de uno distinto.
En el interior de dicho sustrato poroso flexible
y absorbente, se disponen y se pliegan dos hojas separadas 2 y 3 de
material textil de resistencia elevada y de módulo elevado con
solapes libres en ambos bordes para realizar un canal interno. Los
dos solapes se disponen encarados entre sí, configurando una doble
capa de material a lo largo de la longitud del material de
revestimiento. Las capas dobles se disponen de tal modo que cubren
los bordes aplanados del recubrimiento 4a-a' y
4b-b'.
Las dos hojas 2 y 3 de material textil de
resistencia elevada y de módulo elevado pueden estar realizadas de
un material tejido, o de un tejido trenzado o de una estructura
tricotada utilizando fibras grapadas, filamentos continuos o hilos.
Se utilizan preferentemente estructuras de tipo tejido o tejidos de
urdimbre y trama tricotadas, donde los hilos o filamentos
longitudinales y transversales están en direcciones perpendiculares.
Dicha disposición permite obtener un efecto de refuerzo máximo que
afecta hasta la resistencia a la presión interior del material de
revestimiento estructural. En la práctica se utilizan hilos
multifilamentos continuos de resistencia elevada y de módulo
elevado en las hojas 2 y 3 en lo que los hilos de la urdimbre se
encuentran en el sentido longitudinal del material de revestimiento
y los hilos de la trama en el sentido transversal. La construcción
de las hojas 2 y 3 se diseña para alcanzar una resistencia a la
rotura a tracción dos veces superior en el sentido transversal que
en el sentido longitudinal. Se asegura de este modo una presión de
golpe de rotura óptima para el material de revestimiento
estructural
acabado.
acabado.
Las hojas 2 y 3 están realizadas de material de
resistencia elevada y de módulo elevado tales como carbono,
paramida, polietileno de altas prestaciones (HPPE) y por motivos
económicos preferentemente de vidrio.
Cuando se utiliza vidrio en las hojas 2 y 3, se
seleccionan los grados químicamente y mecánicamente más resistentes
para asumir prestaciones continuas y para minimizar la pérdida de
solidez durante el proceso de fabricación del recubrimiento y
durante el almacenamiento. A este respecto se seleccionan
preferentemente los grados vidrio E o preferentemente vidrio
E-CR, o sin boro.
Las hojas 2 y 3 normalmente están realizadas del
mismo tipo de fibra o hilo, pero se pueden combinar también
diferentes materiales.
La ubicación del solape y anchuras de las hojas
2 y 3 son normalmente iguales en ambos lados, pero pueden ser
diferentes.
La figura 2 muestra una sección transversal a
través de una forma de realización preferida de un material de
revestimiento estructural antes de la reversión.
Se puede(n) insertar una(s)
capa(s) tubular(es) adicional(es) de material
flexible, poroso y absorbente 5 en el interior del canal realizado
con las hojas 2 y 3.
Tal(es) capa(s) es (son)
usualmente similar(es) al sustrato absorbente poroso 1.b. Sin
embargo, puede ser también una capa impermeable al agua y/o
impermeable al aire que puede proteger la resina que se ajusta en
caliente o el fijador contra la humedad durante la implementación en
la tubería receptora.
La figura 3 es una sección transversal de un
material de revestimiento estructural tras la reversión.
Tras la reversión, se gira la capa 1 hacia el
interior del material de revestimiento con su cara cubierta
herméticamente 1.a. en contacto con el fluido que se llevará en la
tubería renovada.
Tras el endurecimiento de la resina puesta en
caliente o el fijador, la(s) capa(s) 1.b.
contribuye(n) en mayor medida al refuerzo estructural del
material de revestimiento, debido al diseño de su espesor y el
módulo de elasticidad E.
Las dos hojas de material textil 2 y 3 de
elevada resistencia y de módulo elevado, se encuentran ahora
alrededor del tubo interior 1, y todavía se solapan en sus bordes
para reforzar las zonas plegadas previamente 4 a-a'
y 4 b-b'. Es la resina que se ajusta en caliente o
el fijador el que asume después del endurecimiento por medio de
vapor, aire caliente, agua caliente o luz Ultra Violeta, la película
de conexión entre las dos áreas solapadas y configuran un tubo
compuesto reforzado, resistente a la presión.
Gracias a las hojas 2 y 3 de refuerzo de
resistencia elevada y de módulo elevado, el recubrimiento
endurecimiento puede resistir una presión interior elevada y
mantener su tamaño y su forma en tales condiciones.
A diferencia del endurecimiento de
recubrimientos sobre el terreno según el anterior estado de la
técnica, dicha construcción estructural de módulo específico
elevado permite ajustar cuidadosamente el material de revestimiento
a la tubería renovada y comprende también la presión en el interior
del propio recubrimiento compuesto.
Gracias a dichas propiedades específicas, se
conservan las tuberías receptoras delicadas o dañadas ante las
fuerzas de la presión tras un recubrimiento estructural de este
tipo.
En la aplicación del material de revestimiento
tubular de la presente invención en la superficie interior de
tuberías según cualquier procedimiento de recubrimiento de tuberías
apto dado a conocer, por ejemplo, en el documento US nº 4.334.943,
el material de revestimiento tubular se impregna en la superficie
interior del mismo con una cantidad suficiente del fijador
soportado en la capa flexible porosa y para asegurar el encolado
completo de las diferentes hojas de refuerzo del material tubular de
refuerzo, y para fijarlo en la superficie interior de las tuberías.
Se pueden utilizar varios tipos de fijadores como poliéster
insaturado, éster vinílico pero se prefieren lo de tipo epoxi. En
caso de que el fijador utilizado sea uno de tipo epoxi, se puede
seleccionar una poliamina aromática o alifática como agente de
endurecimiento.
La construcción del material de revestimiento
tubular de la presente invención se ilustrará a continuación más
detalle mediante un ejemplo específico con respecto al material de
revestimiento tubular para un conducto que trabaja a una presión de
distribución de 15 bar bajo una columna de agua de 6 metros, y que
presenta un diámetro nominal de 400 mm.
La camisa tubular impermeable al aire se realiza
con un fieltro de 1.400 g/m^{2} de poliéster no tejido plano de 7
mm de espesor cubierto con una capa de 1 mm impermeable al aire de
polietileno (LLDPE). Después de cortarlo a una anchura de
1.159 mm, el fieltro cubierto se forma y se encola para realizar
un tubo, en el interior del cual se doblan dos capas de 788 mm de
anchura cada una de tejido de vidrio tejida de 1.500 g/m^{2} y
configura un tubo interior con sus dos bordes que se solapan en toda
la longitud con una anchura mínima de 80 mm a través de los
pliegues desplegados del recubrimiento aplanado.
El tejido de vidrio está realizado de
multifilamento 100% sin boro continuo hilos tratado con un agente de
encolado resistente a la abrasión, compatible con materiales
epoxi.
El material de revestimiento se impregna a
continuación con 10,35 kg/m^{2} de una resina epoxi que comprende
una poliamida alifática endurecedora.
Tras la evaginación con aire comprimido, en el
tubo que se renueva se hace circular vapor en contacto con la cara
de la capa interior del recubrimiento revertido durante 5 horas a
una temperatura comprendida entre 85 y 90ºC. Tras completar el
endurecimiento de la resina, la presión del aire se mantiene hasta
que se enfría hasta 30ºC. A continuación el recubrimiento puede
asumir 38 bar de presión de rotura (limitada) y una carga externa
que corresponde a 6 metros de nivel freático.
Debido a que se pueden realizar tantas formas de
realización de la presente invención aparentemente muy diferentes
sin apartarse del espíritu y del alcance de la misma, se tiene que
interpretar que la presente invención no se limita a las formas de
realización específicas de la misma excepto tal como se definen en
las reivindicaciones adjuntas.
Claims (16)
-
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1. Material de revestimiento tubular para el refuerzo de tuberías, que se puede utilizar en un procedimiento de recubrimiento de tubos en el que el material de revestimiento tubular, que presenta un fijador dispuesto en la superficie interior del mismo, se inserta en una tubería y se le permite avanzar en el interior de la tubería a medida que el material de revestimiento tubular se hace girar en el interior hacia afuera bajo la presión del fluido, por lo que el material de revestimiento tubular se aplica en la superficie interior de la tubería con el fijador que se interpone entre la tubería y el material de revestimiento tubular, comprendiendo dicho material de revestimiento tubular una capa exterior de un material impermeable y dispuesto en el interior del mismo con una camisa tubular de refuerzo interior en el que la camisa tubular de refuerzo interior comprende dos hojas de fibras de resistencia elevada a la tensión y/o de módulo elevado, caracterizado porque cada hoja con solapes libre en ambos bordes se solapa en dos zonas, en las que dichas partes de solape en ambos extremos se extienden en el sentido longitudinal de la camisa tubular interior y en las que las partes solapadas se disponen en zonas diametralmente opuestas que cubren los pliegues de aplanamiento del material de revestimiento tubular. - 2. Material de revestimiento tubular según la reivindicación 1, en el que las dos hojas de material de resistencia elevada a la tensión y/o de módulo elevado se solapan en por lo menos 5 cm.
- 3. Material de revestimiento tubular según la reivindicación 1 ó 2, en el que las hojas de refuerzo de material de resistencia elevada a la tensión y/o de módulo elevado se solapan entre 2 x 0,10 DN y 2 x 0,30 DN.
- 4. Materiales de revestimiento tubular según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en los que el material de revestimiento tubular comprende asimismo una camisa tubular flexible entre la capa exterior impermeable al aire y la camisa tubular de refuerzo interior.
- 5. Materiales de revestimiento tubular según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en los que el material de revestimiento tubular comprende asimismo una camisa tubular flexible en la camisa tubular de refuerzo interior.
- 6. Materiales de revestimiento tubular según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en los que el material de revestimiento tubular comprende asimismo una primera camisa tubular flexible entre la capa exterior impermeable al aire y la camisa tubular de refuerzo interior y de una segunda camisa tubular flexible en la camisa tubular de refuerzo interior.
- 7. Material de revestimiento tubular según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que la camisa tubular flexible comprende un fieltro textil no tejido, una malla o velo de hilado, o una estructura textil tejida, trenzada o tricotada o una capa absorbente, porosa y flexible tal como una espuma de células alveolares.
- 8. Materiales de revestimiento tubular según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en las que el material impermeable de la capa exterior comprende un material elastomérico o natural flexible o sintético.
- 9. Materiales de revestimiento tubular según la reivindicación 8, en el que el material impermeable de la capa exterior se selecciona de entre el grupo constituido por gomas naturales y sintéticas, polímeros elásticos de poliéster, polímeros de poliolefina, copolímeros de poliolefina, polímeros de poliuretano o una mezcla de los mismos.
- 10. Materiales de revestimiento tubular según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en los que la capa exterior es impermeable al aire y/o hermética al agua.
- 11. Materiales de revestimiento tubular según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en los que la capa exterior presenta un espesor comprendido entre 0,2 y 2,0 mm, preferentemente entre 0,5 y 1,5 mm.
- 12. Materiales de revestimiento tubular según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en los que la camisa tubular de refuerzo interior y la(s) camisa(s) tubular(es) flexible(s) opcional(es) se encuentra(n) impregnada(s) con un fijador que crea un material compuesto duro tras el endurecimiento o el secado.
- 13. Materiales de revestimiento tubular según la reivindicación 12, en los que el fijador comprende una resina o cola seleccionada de entre el grupo constituido por un material que se endurece en caliente o en frío tal como poliuretano, poliéster insaturado, éster vinílico, epoxi, acrílicos, isocianato, hormigón o vidrio soluble.
- 14. Material de revestimiento tubular según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el fijador fija los bordes de solape de las hojas de refuerzo de elevada resistencia y de módulo elevado tras el endurecimiento o el secado.
- 15. Material de revestimiento tubular según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las hojas de resistencia elevada y de módulo elevado comprenden una estructura no tejida, tejida, trenzada o tricotada o una manta de vidrio, paramida, carbono u otras fibras o hilos de módulo elevado.
- 16. Material de revestimiento tubular según la reivindicación 15, en el que las fibras o hilos comprenden multifilamentos continuos de vidrio de tipo E, E-CR y/o vidrio sin boro.
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