BR0211816B1 - fita têxtil plana e conduto de transporte de fluido sob pressão. - Google Patents

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Description

"FITA TÊXTIL PLANA E CONDUTO DE TRANSPORTE DE FLUIDOSOB PRESSÃO"
A presente invenção se refere a uma fita plana destinada areforçar um conduto de transporte de fluido sob pressão, notadamente umconduto flexível de transporte de hidrocarbonetos e de gás.
É conhecida através dos documentos FR 2.739.673 e EP0853547 em nome da Requerente uma tal fita plana que serve de armadurapara um conduto constituído por um tubo interno estanque, por um ou váriosenrolamentos (cruzados de preferência) de uma fita plana têxtil e se for o casopor uma bainha externa. A fita plana têxtil é realizada de acordo com atécnica dos produtos termoplásticos reforçados, em uma reunião de mechasfilamentares ("yarns" ou "rovings") mantidas por meios de contenção e ummaterial de ligação. As mechas filamentares são vantajosamente feitas dearamida (Kevlar®). A compacidade preferida das mechas para as fitas évantajosamente superior a 60% e a compacidade global das fitas é superior a 39%.
Na prática, tais fitas são enroladas em torno do tubo internocom o auxílio de uma máquina de colocação de armadura de acordo com umângulo de armação de cerca de 55°. A máquina de colocação de armadurapermite colocar simultaneamente um grande número (da ordem de umascinqüenta) de fitas planas relativamente estreitas levadas por bobinasmontadas em uma caixa em rotação. Uma tal técnica é custosa. Por um lado,uma máquina de colocação de armadura é uma máquina de precisão custosaem si. Por outro lado, fitas têxteis de reforço fabricadas em pequena dimensãocustam mais caro do que se elas fossem fabricadas em grande largura. Noentanto, essa técnica é escolhida porque ela permite distribuir a folga globalem um grande número de fitas no perímetro do tubo; de fato, em razão dastolerâncias de fabricação do conduto por um lado, e das deformações doconduto por ocasião da colocação em serviço (inflação sob o efeito da pressãointerna) por outro lado, folgas necessariamente aparecem cujo acúmulo dáuma folga global que deve ser distribuída entre as fitas; se há um númerorelativamente grande de fitas, por exemplos umas cinqüenta, é mais fácilcontrolar essa folga global, visto que ela é distribuída no conjunto das fitas oque dá uma folga relativa média por fita aceitável enquanto que ela não oseria em um número de fitas bem inferior.
O profissional fica tentado de utilizar fitas largas para diminuiros custos, as fitas largas sendo menos caras em si e podendo ser dispostas emtorno do tubo interno com o auxílio de uma simples máquina de recobrimentocom fitas, mais rústica e mais barata do que uma máquina de colocação dearmadura. No entanto, se é procurado utilizar fita têxteis largas para realizaros reforços de conduto, haverá menos fita no perímetro do tubo e a folgaglobal se distribuirá portanto em um número de fitas consideravelmentemenor, aumentando na mesma proporção o valor nominal da folga relativa(ou disjunção) entre as fitas. Tais folgas são prejudiciais pois elas provocam afluência do tubo interno e portanto o carregamento local da segunda manta dearmaduras quando o conduto está em serviço. Além disso o posicionamentodas fitas entre si por ocasião das operações de recobrimento com fitas émenos preciso do que quando se utiliza uma máquina de colocação dearmadura. Também se controla mal as folgas e o posicionamento das fitas.
Além disso, quando o diâmetro externo do tubo interno varia em razão dastolerâncias de fabricação, é impossível compensar essa variação quando éutilizada uma fita larga já dimensionada, enquanto que com uma fita depequena largura, basta adaptar o número de fitas carregadas na maquina decolocação de armadura.
Para resolver esse problema, o profissional poderá ficartentado de enrolar as fitas com sobreposição das bordas, mas isso acarretariainconvenientes e notadamente problemas de desgaste e de fadiga. Além dissoisso criaria irregularidades suscetíveis de acarretar defeitos nas camadassuperiores sucessivas que se é levado a acrescentar. Se a fita fosse tecida demaneira frouxa, pelo menos nas bordas, para que as mechas filamentares dasbordas em sobreposição se intercalem umas entre as outras e não criem nemdescontinuidade nem sobre-espessura, não se teria nesse caso a compacidadegrande exigida de acordo com o ensinamento das patentes da requerentecitadas mais acima, necessária para obter as características de reforçoprocuradas.
Existe portanto um problema não resolvido pelo Profissionalpara conseguir realizar um enrolamento de armaduras de fitas têxteis menosoneroso do que na técnica clássica sem por causa disso renunciar às boascaracterísticas mecânicas. Tal é o problema que a invenção visa resolver.
A invenção atinge seu objetivo graças ao fato de que a fitatêxtil utilizada para realizar os reforços é uma fita que compreende bordasadelgaçadas em uma certa largura de maneira a permitir uma sobreposiçãodas bordas adelgaçadas que não acarrete uma sobre-espessura notável. Dito deoutro modo, a fita é constituída por uma seção central de seção sensivelmenteretangular e de duas bordas longitudinais mais finas do que a seção central.Vantajosamente, a espessura das bordas é uniforme e igual sensivelmente àmetade da espessura da seção central; a largura das mesmas estávantajosamente compreendida entre 5% e 15%da largura da seção central, ede preferência próxima de 10%.
O adelgaçamento das bordas em recobrimento é conhecido emsi, em domínios muito afastados da invenção, por exemplo nas reuniões depainéis com recobrimento parcial ou pelo documento JP 59035924 quedescreve uma tira feita de resina de camadas múltiplas destinada a formar umtubo transparente que será em seguida seccionado para formar recipientes. Atira é realizada com um adelgaçamento das bordas laterais e é enrolada semfolga sobre si própria com soldagem das bordas. Trata-se da tira constitutivado próprio tubo mas de nenhuma forma de uma tira de reforço de um conduto.Além disso, a tira é feita de resina homogênea e não uma fita têxtil cujo modode fabricação é totalmente diferente.
A invenção visa também o conduto do qual o reforço é obtidopelo enrolamento de fitas têxteis planas de acordo com a invenção, e graças àsquais é possível prever fitas mais largas e portanto globalmente menos fitas,vantajosamente menos de 10 por camada de reforço.
Outras características e vantagens da invenção aparecerão coma leitura da descrição seguinte de vários exemplos de realização, que sereferem aos desenhos anexos nos quais:
- a figura 1 é uma vista em perspectiva de um conduto quecompreende camadas de reforço realizadas pelo enrolamento de uma fita deacordo com a invenção,
- a figura 2 é uma vista em perspectiva de um primeiro modode realização de fita plana de acordo com a invenção,
- as figuras 3 e 4 são vistas em corte de um segundo e de umterceiro modos de realização de fita plana de acordo com a invenção,
- a figura 5 é uma vista em corte de um enrolamento de fita dosegundo modo de realização, que mostra a sobreposição das bordas,
- a figura 6 é uma vista em corte de um quarto modo derealização da invenção.
A figura 1 mostra um conduto 1 de transporte de fluidos sobpressão, constituído por um tubo interno 2 por exemplo extrudado, recobertopor uma primeira manta 3 e por uma segunda manta 4 de fitas de reforço, epor uma bainha de estanqueidade externa 5 também extrudada. As mantas dereforço 3 e 4 são realizadas por enrolamento contra-cruzado de uma fita plana10 de acordo com a invenção, com um ângulo de colocação de sensivelmente55° (entre 52° e 58°) em relação ao eixo longitudinal do conduto. Como podeser visto na figura, as bordas das fitas 10 adjacentes se recobrem. O númerototal η de fitas 10 na periferia é relativamente pequeno; ele é escolhido depreferência inferior a 10, o que para um diâmetro e um ângulo de colocaçãodados permite determinar uma largura média mínima preferencial das fitasigual a πϋΰθ8α/10 (a largura média exposta da fita, definida como a largurada seção central aumentada da largura de uma só borda para levar emconsideração as sobreposições, é tomada igual a πϋΰ08α/η, onde D é odiâmetro exterior do tubo 2, η é o número de fitas e α é o ângulo de colocaçãoda manta de fitas).
As figuras 2 a 4 mostram três modos de realização de fita quediferem pela disposição das bordas adelgaçadas. Por razoes de clareza dosdesenhos, a largura das bordas em relação à largura da seção central da fita foiexagerada nos desenhos.
A fita 10 da invenção, de largura média L +1, é constituído poruma seção central 11 de seção triangular, de largura L e de espessura E,enquadrada lateralmente por duas bordas ou abas longitudinais 12, de largura1 e de espessura e. Tem-se de preferência e = E/2 e L/20 < 1 < 3L/20.
As abas 12 podem ser dispostas a meia altura das bordas daseção central 11 (figura 2), de modo alternado em cima e embaixo das duasbordas da seção central 11 (figuras 3 e 5) ou exclusivamente embaixo (ou emcima) das duas bordas da seção central 11, ou de acordo com qualquer outradisposição. Ainda que a disposição das figuras 3 e 5 seja a disposição que sepresta mais naturalmente ao recobrimento das bordas 12, as outrasdisposições na prática convém, levando-se em consideração a flexibilidade dafita e a deformação da mesma por ocasião do enrolamento.
Como o mostra a figura 2, e mais esquematicamente as figuras3 a 5, a fita da invenção é uma fita têxtil formada por camadas de mechasfilamentares 14 mantidas por meios de contenção 15. Ela é por exemploconstituída de acordo com o ensinamento do documento EP 0 853 547 porcamadas de mechas filamentares 14 aglomeradas umas nas outras e mantidaspor meios de contenção 15 e um material de ligação de maneira a manter umacompacidade global grande, por exemplo de pelo menos 39%. O material deligação, por exemplo um material termoplástico que reveste as mechasfilamentares não está representado. No entanto, a fita pode também serconstituída unicamente de uma tecedura de mechas filamentares por um fio detrama sem material de ligação. No caso de uma fita tecida sem material deligação, a compacidade é vantajosamente mantida grande, por exemplo depelo menos 39%. As mechas filamentares 14 utilizadas em fio de urdidurapodem ser de qualquer tipo tal como feitas de aramida (Kevlar®, Twaron®,Technora®) ou feitas de carbono por exemplo. As bordas 12 são constituídaspelo mesmo material que a seção central, em uma espessura menossimplesmente, portanto por exemplo com um número inferior de camadas demechas filamentares. É vantajoso, de acordo com a invenção, espaçar osmeios de contenção (fios de trama) de maneira a permitir por ocasião daflexão do conduto que as fitas enroladas se distorçam e que as fibraslongitudinais das mesmas se reorganizem.
Como o ilustra a figura 5, a fita 10 da invenção permiteacomodar a folga global por ocasião do recobrimento com fitas sobrepondo-separa isso pelo menos parcialmente as bordas 12 das fitas adjacentes. Essasobreposição pelo menos parcial das bordas 12 impede a formação dedisjunções transpassantes (em toda a espessura da camada de reforço) entreduas tiras. No máximo só se forma uma folga 13 inferior à largura 1 da bordae que não é transpassante. A folga 13 exterior pode acarretar uma ligeiraentrada da bainha exterior, mas essa última se encontra no entanto bloqueadapela borda inferior 12 parcialmente recoberta pela borda superior 12 da fitaadjacente. Por outro lado, se as características mecânicas das bordas 12 sãoidênticas às características mecânicas da seção central 11, a presença de umafolga acarreta uma ligeira degradação das características mecânicas da mantade armadura a esse nível que pode levar a priori a uma pressão de explosãoinferior àquela que seria obtida com um arranjo de fitas estreitas clássicas semfolga. É possível corrigir esse inconveniente prevendo-se para issocaracterísticas mecânicas diferentes, superiores, ao nível das bordas, porexemplo por uma modificação da natureza ou do grau de torção das mechasfilamentares utilizadas, ou por uma compacidade diferente. Em especial, podeser interessante utilizar nas bordas fibras que apresentam um alongamento naruptura superior ao alongamento na ruptura das fibras utilizadas na parte central.
O modo de realização da fita 10 da figura 6 difere do modo derealização da fita 10 da figura 2 pelo fato de que no lugar de ser realizada porvárias espessuras de mechas filamentares, ela só é realizada por uma teceduraem duas dimensões (fios de trama, fios de urdidura), com uma únicaespessura de mechas filamentares 14, 14'. As mechas 14 da parte central 11têm dimensões maiores do que as mechas 14' das partes de borda adelgaçada 12.
É também vantajoso prever na fita 10 um marcador, porexemplo um fio de cor 15, que permite visualizar a localização da fita porocasião do enrolamento. Esse fio 16 é colocado vantajosamente entre a borda12 e a parte central 11 da fita 10 (ele só foi ilustrado na figura 6, mas ele podeser adaptado a todos os modos de realização) para materializar a interface.Assim, é possível controlar visualmente que nenhuma borda 12 de fita sesobreponha a uma parte central 11 de fita (deve sempre haver aí doismarcadores 16 lado a lado; nenhum marcador 16 deve estar recoberto se oenrolamento está corretamente realizado).

Claims (11)

1. Fita têxtil plana, destinada a realizar, por enrolamento emtorno de um tubo, a armadura de um conduto que serva para veicular umfluido sob pressão, caracterizada pelo fato de que a fita (10) é constituída poruma seção central (11) de seção sensivelmente retangular e por duas bordaslongitudinais (12) mais finas do que a seção central.
2. Fita de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelofato de que a espessura das bordas longitudinais (12) é sensivelmente igual àmetade da espessura da seção central (11).
3. Fita de acordo com um a qualquer das reivindicaçõesprecedentes, caracterizada pelo fato de que a largura das bordas (12) estácompreendida entre 5% e 15% da largura da seção central (11).
4. Fita de acordo com um a qualquer das reivindicaçõesprecedentes, caracterizada pelo fato de que a compacidade da fita é igual ousuperior a 39%.
5. Fita de acordo com um a qualquer das reivindicaçõesprecedentes, caracterizada pelo fato de que ela é constituída por mechasfilamentares reunidas por meios de contenção e um material de ligaçãotermoplástico.
6. Fita de acordo com um a qualquer das reivindicações 1 a 5,caracterizada pelo fato de que ela é constituída por uma só espessura demecha filamentosa (14, 14') de dimensões diferentes na parte central (11) enas bordas (12).
7. Fita de acordo com um a qualquer das reivindicações 1 a 6,caracterizada pelo fato de que a fita (10) é munida de marcador (16) na zonade fronteira entre a parte central (11) e as bordas (12).
8. Conduto de transporte de fluido sob pressão, constituído porum tubo interno (2) revestido com pelo menos uma manta (3, 4) de fitastêxteis planas (10) enroladas de maneira helicoidal sobre o tubo (2),caracterizado pelo fato de que as fitas (10) são constituídas por uma seçãocentral (11) de seção sensivelmente retangular e por duas bordas longitudinais(12) mais finas do que a seção central, as fitas (10) sendo enroladas comrecobrimento pelo menos parcial das bordas laterais (12),
9. Conduto de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que o ângulo de colocação das fitas (10) em relação ao eixolongitudinal do conduto está compreendido entre 52° e 58°, preferencialmenteescolhido igual a 55°.
10. Conduto de acordo com uma qualquer das reivindicações 6ou 7, caracterizado pelo fato de que o número de fitas planas do enrolamentoé inferior a 10.
11. Conduto de acordo com uma qualquer das reivindicações 6a 8, caracterizado pelo fato de que a largura média das fitas (10) é igual ousuperior a πϋοοβα/ΙΟ, onde D é o diâmetro exterior do tubo 2 e α é o ângulode colocação da manta (3, 4) de fitas (10).
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