BRPI0318067B1 - material de revestimento interno para tubulações - Google Patents
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Abstract
"material de revestimento interno para tubulações". a presente invenção refere-se um material de revestimento interno tubular para reforçar tubulações, utilizável em um método para revestir tubulações internamente, caracterizado por o material de revestimento interno tubular, que tem um adesivo disposto sobre sua superfície interna, ser inserido dentro de uma tubulação e deixado avançar dentro da tubulação enquanto se gira o material pelo avesso sob pressão de fluido, com o que o material de revestimento tubular é aplicado sobre a superfície interna da tubulação com o adesivo intercalado entre a tubulação e o material de revestimento interno tubular, sendo que o dito material de revestimento interno tubular compreende uma camada externa de um material impermeável e é dotado no seu interior de uma camisa tubular interna reforçadora, onde a camisa tubular interna reforçadora compreende pelo menos duas folhas de fibras de alta resistência à tração e/ou alto módulo, e onde as folhas se sobrepõem a pelo menos dois locais, e onde as ditas partes sobrepostas se estendem na direção do comprimento da camisa tubular interna.
Description
RELATÓRIO DESCRITIVO
Patente de Invenção para "MATERIAL DE REVESTIMENTO INTERNO PARA TUBULAÇÕES" ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um material de revestimento interno para tubulações, tais como tubulações de água, gás ou outros fluidos, que é capaz de formar um revestimento interno na tubulação, na forma de um tubo interno resistente.
Por inúmeros anos usou-se um material de revestimento interno tubular com o propósito de consertar e reforçar tubulações danificadas ou superenfraquecidas, que tinham sido construídas e enterradas no solo, pois os trabalhos de troca de tubos, especialmente para tubulações subterrâneas, envolvia muito custo e dificuldade. Os métodos para revestir intemamente as tubulações, desenvolvidos inicialmente, como por exemplo, os descritos nas patentes n- US 3.132.062 e US 3.494.813, eram um tanto primitivos e tinham inúmeras desvantagens nas operações vigentes de revestimento de tubos. Sob essas circunstâncias, vários aperfeiçoamentos foram feitos nos métodos de revestimento interno de tubos e nos materiais de revestimento interno usados neles. Vários métodos aperfeiçoados para revestimento interno foram propostos, como por exemplo, nas patentes US 4.368.091, 4.334.943, 4.350.548, 4.427.480 e 4.334.943, que foram considerados como métodos excelentes para revestir tubulações internamente. De acordo com estes métodos, um material de revestimento interno tubular, que tem um adesivo aplicado sobre sua superfície interna, é inserido dentro das tubulações e deixado avançar dentro dela enquanto se gira o mesmo pelo avesso (evaginação), para que desta forma o material de revestimento interno fique colado sobre a superfície interna das tubulações com o adesivo.
Genericamente, um material para revestimento interno de tubulações deve ser de preferência, colocado sobre a superfície interna delas com uma membrana ou revestimento hermético, para conferir propriedade de estanqueidade e/ou impermeabilidade ao ar ao material de revestimento interno. Vários tipos de materiais para revestimento interno tubular foram usados para recapear tubos ou tubulações. Usualmente, os materiais para revestimento interno são feitos de feltro e/ou pano e/ou outros materiais porosos, flexíveis ou espumados, e têm uma membrana ou revestimento estanque e/ou impermeável ao ar sobre eles.
Deseja-se a aplicação de um material de revestimento interno tubular com o propósito de reforçar tubulações para transportar um fluido sob alta pressão, como por exemplo, um duto de gás (pressão de serviço de até 64 kg/cm2 em uso prático), uma tubulação de água municipal (pressão de serviço de até 18 kg/cm2 em uso prático), etc.
No caso da tubulação de água municipal, usa-se freqüentemente uma tubulação para água potável, que tem originalmente uma resistência à Λ pressão de até 30 kg/cm, mas ela se deteriora gradualmente no decorrer do tempo, de tal modo que sua resistência à pressão cai ulteriormente para uns poucos quilogramas por centímetro quadrado. Além da propriedade de resistência à pressão, deseja-se também uma alta resistência a rachaduras ou destruição da tubulação, causadas por choques ou cargas externas, ou mesmo terremotos, para tais tubulações, inclusive tubulações de água municipal. No caso de tubulações para um fluido de alta pressão, os danos causados pela destruição das tubulações serão sérios. Assim sendo, um material de revestimento interno tubular usado para essas tubulações deve possuir uma função tal que não seja destruído e possa substituir as tubulações, mesmo se as tubulações passem a ficar degradas ou quebradas. Similarmente, o material de revestimento interno tubular por si só deve manter, de preferência, a função de uma passagem para os fluidos de alta pressão, mesmo se as tubulações ficarem superenfraquecidas e significativamente rachadas ou destruídas. Neste caso, o material de revestimento interno por si só deve suportar a pressão do fluido transportado, e a solicitação sobre o material de revestimento interno ficará rigorosa, especialmente se o diâmetro das tubulações for grande. Caso as tubulações fiquem rachadas ou quebradas devido a uma força externa intensa, causada, por exemplo, por um terremoto, o revestimento tubular interno podería descascar das tubulações danificadas, sem ser em si destruído, para manter a função de uma passagem para o fluido de alta pressão. O termo "resistência estrutural", como aqui utilizado, significa as características mecânicas específicas do material de revestimento interno tubular, Em outras palavras, o termo "resistência estrutural", como aqui utilizado, significa uma combinação de uma propriedade de absorção de cargas externas e uma propriedade de resistência à pressão, que assume a função de uma passagem para fluidos de alta pressão, usando apenas o material de revestimento tubular quando as tubulações estão rachadas ou quebradas. Para fornecer um material de revestimento interno tubular com resistência estrutural, o material de revestimento interno tubular deve possuir uma tenacidade suficientemente alta na direção do comprimento e também na direção transversal e uma resistência satisfatória até um grau que o material de revestimento interno não seja rompido frente a cargas externas e/ou forças de cisalhamento destruidoras de uma perda de adesão entre as tubulações e o material de revestimento interno. No caso de a tubulação estar enterrada em solo fofo ou terreno reaproveitado, a tubulação pode ficar rachada ou quebrada por causa de uma inclinação no solo ou um terremoto. Mesmo se as tubulações ficarem rachadas ou quebradas, o material de revestimento interno tubular que possui resistência estrutural pode ser separado das tubulações danificadas pelo cisalhamento destruidor do ligante solidificado, e ainda assim funcionar como uma passagem para o fluido de alta pressão. Assim sendo, a resistência estrutural do material de revestimento interno é uma das características mais importantes, quando, além de uma resistência à pressão interna de serviço alta ou muito alta, as tubulações consertadas estão enterradas onde também ocorrem cargas externas, d ou quando há um solo fofo ou terreno reaproveitado e/ou em um local no qual terremotos são previstos. Nos materiais de revestimento interno tubular das técnicas anteriores, entretanto, não se levava em consideração essa resistência estrutural.
Conforme o material de revestimento interno tubular é aplicado sobre a superfície interna das tubulações por evaginação, é importante que o material de revestimento interno seja flexível e não requeira uma alta pressão de fluido para a operação de evaginação. Genericamente, a operação de evaginação fica mais difícil conforme a espessura do material de revestimento interno tubular fica maior. Consequentemente, uma boa flexibilidade também é necessária antes da cura, além da resistência estrutural, para o material de revestimento interno tubular curado. A patente nQ US 5.186,987 descreve um material de revestimento para tubulações, que compreende um filme tubular flexível, uma folha que cobre a superfície externa do filme tubular e um segundo filme capaz de ser dividido, cobrindo a superfície externa da folha. A folha compreende um pano e uma esteira de fibras com alta tenacidade, impregnada com uma resina líquida espessada termoendurecível, para formar um compósito de pano reforçado com fibra, graças à folha de alta tenacidade, tendo um comprimento suficiente e uma largura maior do que o comprimento circunferencial interno de uma tubulação a ser tratada. Ambas as extremidades laterais da folha única de alta tenacidade são sobrepostas entre si de forma deslizável, para formar um tubo ao redor do filme tubular, sendo que o comprimento circunferencial externo do tubo é mais curto do que o comprimento circunferencial interno da tubulação.
Quando o material do revestimento interno inserido dentro da tubulação é inflado para levar o material de revestimento interno a entrar uniformemente em contato íntimo com a superfície interna da tubulação, a seção sobreposta desliza uma sobre a outra, e o comprimento circunferencial do material de revestimento interno expande, de tal modo que o material de revestimento interno entre em contato firme com a tubulação.
Entretanto, a expansão do comprimento circunferencial do material de revestimento interno é limitada e uma pressão bem forte pode ser necessária para superar a resistência friccional do material de revestimento interno na seção sobreposta. O documento n° WO 91/14895 descreve um material de revestimento interno tubular similar ao descrito na patente n~ US 5.186.987, com uma ou mais camadas de um material resinoso reforçador absorvente, que se sobrepõe em pelo menos um local por camada. Depois de inflar o material de revestimento interno, as camadas reforçadoras deslizarão em sua seção sobreposta respectiva, para permitir que as camadas reforçadoras expandam, 0 documento η2 DE 44 45 166 também descreve um material de revestimento interno tubular similar ao descrito na patente ns US 5.186.987, com várias mais camadas de um material resinoso reforçador absorvente, que se sobrepõe em pelo menos um local por camada. As seções sobrepostas de cada camada são deslocadas, uma em relação à outra. Depois de inflar o material de revestimento interno, as camadas reforçadoras deslizarão em sua seção sobreposta respectiva, para permitir que as camadas reforçadoras expandam. O documento ne DE 44 27 633 também descreve um material de revestimento interno tubular similar ao descrito na patente ne US 5.186.987, com várias mais camadas de um material resinoso reforçador absorvente, que se sobrepõe em pelo menos um local por camada. As seções sobrepostas de cada camada são deslocadas, uma em relação à outra. O material de revestimento interno compreende ainda duas camadas externas não sobrepostas de material reforçador, cobrindo apenas uma parte da circunferência do material de revestimento interno. Estas duas camadas externas do material de reforço são unidas em certos locais ao envoltório do material de revestimento interno.
OBJETO DA INVENÇÃO O objeto da presente invenção é fornecer um novo tipo de material de revestimento interno para tubulações, que pode ser aplicado uniformemente sobre a superfície interna das tubulações, e é capaz de formar um revestimento interno compósito resistente.
DESCRIÇÃO GENÉRICA DA INVENÇÃO
Para superar os problemas supramencionados, a presente invenção propõe um material de revestimento interno tubular para reforçar tubulações, utilizável em um método para revestir internamente as tubulações. Este material de revestimento interno tubular, que tem um adesivo disposto sobre sua superfície interna, é inserido dentro de uma tubulação e é deixado avançar dentro da tubulação conforme o material de revestimento interno tubular é girado pelo avesso sob pressão de fluido, com o que o material de revestimento interno tubular é aplicado à superfície interna da tubulação, sendo que o adesivo fica intercalado entre a tubulação e o revestimento interno tubular. O dito material é colocado no seu interior com uma camisa tubular interna reforçadora, onde a camisa tubular interna reforçadora compreende pelo menos duas folhas de fibras com alta resistência e alto módulo, e onde as folhas se sobrepõem em pelo menos dois locais e onde a dita parte sobreposta se estende na direção do comprimento da camisa tubular interna. O material de revestimento interno tubular proposto para reforçar tubulações possui uma boa capacidade de absorção de adesivo, permanece muito flexível antes de curar, para uma fácil evaginação, e tem boas propriedades de expansão circunferencial, para encaixar no tubo hospedeiro.
Depois da cura do adesivo, o material do revestimento interno toma-se firme, com formato estável e sua resistência estrutural e resistência à pressão são suficientes para manter-se como tendo a função de uma passagem, mesmo se as tubulações ou suas partes das juntas fiquem rachadas ou quebradas, e se o material de revestimento interno tubular for descascado das tubulações ou suas partes das juntas por uma força externa mais forte do que a força de adesão do adesivo usado.
Uma outra vantagem do material de revestimento interno de acordo com a invenção é que a capacidade de expansão circunferencial requer apenas uma pressão baixa para superar as necessidades de escorregamento da sobreposição. A presença de pelo menos duas partes sobrepostas aumenta muito a capacidade de expansão porque a expansão pode ocorrer dois locais separados e permite projetar o revestimento interno tubular com um tamanho circunferencial inicial bem pequeno. O risco de formação de rugas durante recapeamento é minimizado, ou mesmo, evitado.
Além disso, como as sobreposições se estendem através de duas bordas opostas do material de revestimento interno tubular achatado, mesmo depois da expansão do diâmetro, as dobras alisadoras anteriores permanecerão nas zonas de sobreposição da camada dupla.
Uma vantagem é que as duas sobreposições que se estendem através de duas bordas opostas do material de revestimento interno tubular permitem manter a espessura total, a flexibilidade e o peso do material de revestimento interno em um nível razoavelmente baixo, além de uma resistência homogênea ideal do material compósito depois da impregnação e cura. Estas características levam a uma economia importante de resina e toma este material de revestimento interno mais competitivo e mais fácil de processar.
Graças a essas zonas reforçadas da camada dupla que cobrem as dobras achatadas, os efeitos negativos da dobragem física sobre o material têxtil de alta resistência e alto módulo são superados, e o revestimento interno tubular conserva seu desempenho estrutural ao redor da sua circunferência inteira, apesar do uso de fibras ou fios reforçadores sensíveis à dobragem e cisalhamento dentro da estrutura compósita.
Na realidade, descobriu-se que os materiais de revestimento interno, tais como os descritos na patente n- US 5.186.987, com apenas uma única parte de sobreposição, não suportam pressões muito altas, mesmo quando um pano de alta resistência e alto módulo é usado no material de revestimento interno.
Surpreendentemente, o material de revestimento interno com duas seções de sobreposição de pano e/ou esteira com alta resistência e alto módulo, entretanto, tem uma resistência à pressão muito mais alta do que um material de revestimento interno comparável que tem apenas uma seção de sobreposição.
Este efeito surpreendente parece dever-se ao fato de que o material de revestimento interno é dobrado durante a produção, e então estocado e transportado em um estado achatado. Somente quando o material de revestimento interno é introduzido dentro da tubulação e aplicado sobre a superfície interna da tubulação, ele retoma para sue formato redondo. Descobriu-se que as fibras com alta resistência à tração e alto módulo, usadas na camisa tubular interna reforçadora, têm uma tendência a romper quando o material de revestimento interno é achatado. O fato de que a camisa tubular interna reforçadora compreende pelo menos duas folhas ou esteiras de fibras ou fios de alta resistência à tração e alto módulo, que se sobrepõem na direção do comprimento nos locais onde o material de revestimento está dobrado, aumenta dramaticamente o número de fibras que ainda ficam intactas, e assim sendo, aumenta a resistência estrutural e a resistência à pressão do material de revestimento interno curado.
Por exemplo, foi conduzido um teste de estouro em um revestimento interno solto, com 1,20 m de comprimento e diâmetro nominal (DN) de 400 mm, impregnado e curado. Este revestimento interno foi construído com um feltro de poliéster revestido, tendo uma espessura de 6,25 mm, e um pano de vidro E-CR plano, reforçador, de 1.500 g/m2 (500 g/m2 no urdume e 1.000 g/m2 na trama), modelado para produzir um canal com uma única zona sobreposta fora das bordas laterais da dobragem. A pressão de estouro de curta duração foi de 16 bars, permitindo uma pressão de serviço de longa duração de ± 5,3 bars (resistência de longa duração = Ά resistência de longa duração, e coeficiente de segurança = 1,5).
Com o mesmo desenho, porém com um canal de material de vidro construído com duas camadas separadas de pano de vidro, sobrepondo-se de forma acavalada sobre as áreas das bordas de dobragem em 160 mm, a pressão de estouro de curta direção foi de 37,5 bars, permitindo uma pressão de serviço de longa duração de 12,5 bars.
As pelo menos duas folhas de panos ou esteiras com o material de alta resistência à tração e alto módulo sobrepõem-se de preferência em pelo menos 5 cm cada.
De forma vantajosa, especialmente quando "DN" (diâmetro nominal) é maior do que 320 mm, as pelo menos duas folhas de panos ou esteiras de material com alta resistência à tração e alto módulo sobrepõem-se entre cerca de 2 x 0,10 DN (diâmetro nominal) e cerca de 2 x 0,30 DN cada, e mais preferivelmente em cerca de 2 x 0,20 DN cada, de acordo com o tamanho do revestimento interno, em comparação com o diâmetro da tubulação. Os versados nessas técnicas devem ser capazes de determinar o valor ótimo da sobreposição, dependendo do diâmetro da tubulação a ser renovada, pela sua esperada pressão de serviço, o tipo e a qualidade das folhas ou esteiras, e a expansão esperada do revestimento interno tubular durante a implementação.
De acordo com uma outra modalidade preferida, o material do revestimento interno tubular compreende ainda uma camisa tubular flexível entre a camada externa impermeável ao ar e a camisa tubular interna reforçadora ou uma camisa tubular flexível sobre a camisa tubular interna reforçadora ou uma primeira camisa tubular flexível entre a camada externa impermeável ao ar e a camisa tubular interna reforçadora e uma segunda camisa tubular flexível sobre a camisa tubular interna reforçadora.
Esta camisa tubular flexível compreende, de preferência, uma estrutura têxtil razoavelmente esticável, tal como uma manta ou feltro não-tecido, uma camada tricotada, ou um pano tecido elástico.
Mais particularmente, a camisa ou camisas tubulares flexíveis compreendem um feltro têxtil não-tecido, uma esteira ou véu fiado, ou uma estrutura têxtil tecida, trançada ou tricotada, ou camada flexível, porosa e absorvente, tal como uma espuma de células abertas. O material impermeável da camada externa compreende, de preferência, um material natural ou sintético, elastomérico ou flexível, que é escolhido no grupo que consiste em borrachas naturais e sintéticas, polímeros poliésteres elásticos, polímeros poliolefínicos, copolímeros de políolefmas, polímeros de poliuretanas ou uma mistura deles. De preferência, estes materiais são materiais "aprovados para uso com alimentos".
Dependendo da destinação do material de revestimento interno, a camada externa é uma camada impermeável ao ar e/ou à prova d’água.
Genericamente, a camada externa tem uma espessura dentro da faixa entre 0,2 e 2,0 mm, de preferência 0,5 a 1,5 mm. A camisa tubular interna reforçadora e a camisa ou camisas tubulares flexíveis opcionais são de preferência impregnadas com um adesivo que cria um material compósito rígido depois da cura e secagem. O adesivo pode compreender uma resina ou uma cola escolhido no grupo que consiste em um material endurecedor de pega sob calor ou cura a frio, tal como uma poliuretana, poliéster insaturado, éster vinílico, epóxi, acrílico, isocianato, concreto ou vidro de silicato de sódio solúvel, ou uma mistura deles. O adesivo une as bordas sobrepostas das folhas reforçadoras de alta resistência e alto módulo depois da cura e secagem.
De acordo com uma modalidade preferida, as pelo menos duas folhas do material com alta resistência à tração e alto módulo compreendem uma estrutura ou esteira tecida, trançada ou tricotada, ou uma folha não-tecida feita de vidro, para aramida, carbono ou outras fibras ou fios de alto módulo.
De preferência, o material com alta resistência e alto módulo é escolhido para superar, até certo grau, a perda de resistência devido à operação de dobragem durante o processo de fabricação do revestimento interno tubular. Uma fibra de vidro Έ" ou "E-CR" e filamentos de vidro Έ" ou Έ-CR", com seção transversal individual de no máximo 17 mícrons, e um agente de colagem selecionado quanto à compatibilidade com resina epóxi, são bem apropriados para esta aplicação. As fibras e filamentos de para aramida, comercializados sob as denominações de comércio Kevlar®, Twaron® ou Technora®, ou fibras e filamentos de carbono também poderíam ser utilizados.
Outros objetos, características e vantagens da presente invenção tomar-se-ão mais inteiramente evidentes a partir da descrição que se segue.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A presente invenção pode ser mais inteiramente compreendida a partir da descrição que se segue, tomada em conjunto com os desenhos que a acompanham, nos quais: A Figura 1 ilustra uma seção transversal de um material de revestimento interno estrutural antes da reversão. A Figura 2 ilustra uma seção transversal através de uma modalidade preferida de um material de revestimento interno estrutural antes da reversão. A Figura 3 é uma seção transversal de um material de revestimento interno estrutural depois da reversão.
DESCRIÇÃO DETALHADA PA INVENÇÃO A Figura 1 ilustra uma seção transversal de um material de revestimento interno estrutural antes da reversão, compreendendo uma estrutura flexível em múltiplas camadas, fabricada para ser usada para recapear tubulações. Este material de revestimento interno é projetado para reforçar estruturalmente uma tubulação depois da impregnação com uma resina ou adesivo endurecível, evaginação e cura dentro da tubulação a ser renovada. A camada externa 1 é feita de um material de revestimento impermeável ao ar, l,a, aplicado sobre a superfície externa de um substrato, l.b, flexível, poroso e absorvente. O substrato flexível, poroso e absorvente l.b é mais usualmente fabricado a partir de uma estrutura têxtil não-tecida, tal como um feltro, esteira, fiado ou manta com filamentos contínuos ou fibras curtas. Em alguns casos, ele pode ser também uma estrutura tecida, trançada ou tricotada; ou qualquer outro tipo de material absorvente poroso flexível, tal como uma espuma de células abertas. Quando um material têxtil é usado na camada absorvente porosa, são usadas fibras ou filamentos sintéticos ou artificiais, tais como poliamida, poliolefina, acrílico, vidro, rayon. aramidas, ou mais usualmente, poliéster. Em certos casos, podem ser usadas também fibras naturais, especialmente de origem vegetal, tal como linho, cânhamo, juta, hibisco ou rami. A construção e a espessura da camada porosa flexível 1 são projetadas de acordo com os requisitos específicos, em relação às normas internacionais, tal como ASTM F-1216, para garantir o reforço estrutural do revestimento interno compósito total em relação às propriedades mecânicas (Módulo E) da resina ou adesivo usado para a impregnação.
Por exemplo, um tubo parcialmente deteriorado com um diâmetro nominal de 500 mm e um fator de redução de ovalação de 2%, submetido a uma coluna de água de 1,5 m, e levando em consideração um fator de intensificação do solo, K = 7,0, e um fator de segurança, N = 1,5, renovado com um material de revestimento interno compósito que tem um Módulo E = 3.500 MPa de curta duração, necessita uma camada de no mínimo 5 mm. O substrato flexível, poroso e absorvente, 1, pode ser feito de uma única camada ou várias camadas de um material igual ou materiais diferentes. Dentro deste substrato flexível, poroso e absorvente, duas folhas separadas de um material têxtil com alta resistência e alto módulo, 2 e 3, são colocadas e dobradas com sobreposições soltas em ambas as bordas, para formar um canal interno. As duas sobreposições são colocadas, uma oposta à outra, criando uma camada dupla de material ao longo do comprimento do material de revestimento interno. As camadas duplas são colocadas de modo a cobrir as bordas achatadas do revestimento interno, 4a-a’ e 4b-b\ As duas folhas com alta resistência e alto módulo, 2 e 3, podem ser fabricadas a partir de estruturas tecidas, trançadas ou tricotadas, usando fibras curtas, filamentos contínuos ou fios. São usadas estruturas tais como panos tecidos ou tricotados em trama e urdume, onde os fios ou filamentos longitudinais e cruzados estão em uma direção perpendicular. Este arranjo permite obter um efeito máximo de reforço quanto à resistência à pressão interna dos materiais de revestimento interno estrutural, Na prática contínua, são usados fios contínuos de múltiplos filamentos, com alta resistência e alto módulo, nas folhas 2 e 3, onde os fios do urdume estão na direção longitudinal do material de revestimento interno e os fios da trama, na direção transversal. A construção das folhas 2 e 3 é projetada para atingir uma resistência à ruptura sob tração duas vezes mais alta na direção transversal, em comparação com a direção longitudinal. Assegura-se desta forma uma pressão de estouro ótima para o material de revestimento interno final.
As folhas 2 e 3 são feitas de um material de alta resistência e alto módulo, tal como carbono, para aramida, polietileno de alto desempenho (HPPE), e por razões econômicas, de preferência, vidro.
Quando se usa vidro para fabricar as folhas 2 e 3, os graus quimicamente e mecanicamente mais resistentes são escolhidos, para assegurar um desempenho de longa duração e para minimizar a perda de resistência durante o processo de fabricação do revestimento interno e durante a estocagem. A este respeito, seleciona-se de preferência Vidro E ou de preferência Vidro E-CR ou graus isentos de boro.
As folhas 2 e 3 são fabricadas normalmente a partir do mesmo tipo de fibra ou fio, porém materiais diferentes também podem ser combinados. A localização da sobreposição e as larguras das folhas 2 e 3 são normalmente iguais em ambos os lados, mas podem ser diferentes. A Figura 2 ilustra uma seção transversal através de uma modalidade preferida de um material de revestimento interno estrutural antes da reversão, Uma ou mais camadas tubulares adicionais do material flexível, poroso e absorvente 5 podem ser inseridas dentro do canal construído com as folhas 2 e 3.
Tal camada ou camadas são usualmente similares ao substrato proso absorvente l.b. Entretanto, elas podem ser também camadas à prova d’água e/ou impermeáveis ao ar, capazes de proteger a resina ou adesivo com pega sob calor contra molhamento durante a implementação no tubo hospedeiro. A Figura 3 é uma seção transversal de um material de revestimento interno estrutural depois da reversão.
Depois da reversão, a camada 1 é girada dentro do material de revestimento interno com sua face à prova d’água em contato com o fluido a ser transportado no tubo renovado.
Depois da cura da resina ou adesivo de pega térmica, a camada ou camadas 1 .b contribuem de uma maneira primordial para o reforço estrutural do material de revestimento interno, devido à sua espessura e módulo E nominais.
As duas folhas do material têxtil de alta resistência e alto módulo, 2 e 3, estão agora ao redor do tubo interno 1, e ainda estão sobrepostas sobre suas bordas para reforçar as zonas dobradas anteriores, 4a-a‘ e 4b-b\ E a resina ou adesivo de pega térmica que assegura, após a cura por meio de vapor d’água, ar quente ou luz UV, a conexão firme entre as duas áreas sobrepostas e cria um tubo compósito reforçado, resistente à pressão.
Graças às folhas 2 e 3 reforçadoras de alta resistência e alto módulo, o revestimento interno curado é capaz de resistir à alta pressão interna e manter seu tamanho e formato em tais condições.
Diferentemente dos revestimentos internos curados no lugar, das técnicas anteriores, esta construção estrutural específica com alto módulo permite que o material de revestimento interno encaixe precisamente na tubulação renovada e também restrinja a pressão dentro do revestimento interno compósito em si.
Graças a estas propriedades específicas, os tubos sensíveis e/ou danificados são protegidos contra forças de pressão depois deste recapeamento estrutural.
Ao aplicar o material de revestimento interno tubular sobre a superfície interna de tubulações, de acordo com qualquer método apropriado para revestir tubulações intemamente, como descrito, por exemplo, na patente n° US 4.334.943, o material de revestimento interno tubular é impregnado sobre sua superfície interna com uma quantidade suficiente do adesivo mantido na camada porosa flexível, e para assegurar uma união integral das diferentes folhas reforçadoras do material de revestimento interno tubular, e para aderi-lo sobre a superfície interna das tubulações. Vários tipos de adesivos podem ser usados, tais como poliéster insaturado, éster vinílico, porém os do tipo epóxi são preferíveis. No caso de o adesivo ser um tipo epóxi, pode-se selecionar uma poliamina aromática ou alifática como agente de cura. A construção do material de revestimento interno tubular da presente invenção será agora ilustrada mais detalhadamente por intermédio de um exemplo específico com relação ao material de revestimento tubular para um duto que trabalha em uma pressão de serviço de 15 bars sob uma coluna de água de 6 metros, e tendo um diâmetro nominal de 400 mm. A camisa tubular impermeável a ar é fabricada com um feltro de poliéster não-tecido plano com 7 mm de espessura, com uma gramatura de 1.400 g/nr, revestido com uma camada impermeável ao ar de 1 mm, feita de polietileno (LLDPE). Depois de cortar na largura de 1.159 mm, o feltro revestido é modelado e aglutinado, para formar uma mangueira dentro da qual duas camadas, cada uma com 788 mm de largura, de pano de vidro tecido com uma gramatura de 1.500 g/m2, são dobradas e criam um tubo interno com suas bordas se sobrepondo no comprimento inteiro sobre uma largura mínima de 80 mm através das dobras que sobram para fora do revestimento interno achatado.
Os panos de vidro são fabricados com 100% de fios contínuos isentos de boro, com múltiplos filamentos, tratados com um agente de colagem compatível com epóxi, resistente à abrasão, O material de revestimento interno é então impregnado com 10,35 kg/m2 de uma resina epóxi que contém um endurecedor de poliamina alifática.
Depois da evaginação com ar comprimido, no tubo a ser renovado, o vapor d'água é circulado em contato com a face interna revestida do revestimento interno invertido durante 5 horas em uma temperatura entre 85 e 90°C. Depois de completar a cura da resina, a pressão do ar é mantida até resfriar até 30°C. O revestimento interno é então capaz de suportar uma pressão de estouro de 38 bars (curta duração), e uma carga externa correspondente a 6 metros de coluna de água.
Como muitas modalidades aparentemente muito diferentes da presente invenção podem ser fabricadas sem fugir do seu espírito e âmbito, deve-se interpretar que a presente invenção não está limitada às suas modalidades específicas, exceto como definido nas reivindicações apensadas.
REIVINDICAÇÕES
Claims (16)
1. Material de revestimento interno tubular para reforçar tubulações, utilizável em um método para revestir tubulações internamente, caracterizado por o material de revestimento interno tubular, que tem um adesivo disposto sobre sua superfície interna, ser inserido dentro de uma tubulação e deixado avançar dentro da tubulação enquanto se gira o material pelo avesso sob pressão de fluido, com o que o material de revestimento tubular é aplicado sobre a superfície interna da tubulação com o adesivo intercalado entre a tubulação e o material de revestimento interno tubular, sendo que o dito material de revestimento interno tubular compreende uma camada externa (1) de um material impermeável e é dotado no seu interior de uma camisa tubular interna reforçadora, onde a camisa tubular interna reforçadora compreende pelo menos duas folhas (2, 3) de fibras de alta resistência à tração e/ou alto módulo, e onde as folhas (2, 3) com sobreposições soltas sobre ambas bordas se sobrepõem (4a-a\ 4b-b’) a pelo menos dois locais, e onde as ditas partes sobrepostas se estendem na direção do comprimento da camisa tubular interna, e onde as partes sobrepostas (4a-a\ 4b-b') estão situadas em locais diametralmente opostos, cobrindo as dobras achatadas do material de revestimento interno tubular.
2. Material de revestimento interno tubular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as pelo menos duas folhas (2, 3) do material com alta resistência à tração e/ou alto módulo se sobreporem (4a-a\ 4b-b’) em pelo menos 5 cm.
3. Material de revestimento interno tubular, de acordo com a reivindicação I ou 2, caracterizado por as folhas (2. 3) reíorçadoras do material de alta resistência à tração e/ou alto módulo se sobreporem (4a-a\ 4b-b\) em entre 2 x 0,10 do diâmetro nominal e 2 x 0,30 do diâmetro nominal,
4. Materiais de revestimento interno tubular, de acordo com a qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o material de revestimento tubular compreender ainda unia camisa tubular flexível entre a camada externa (1) impermeável (La) ao ar e a camisa tubular interna reforçadora.
5. Materiais de revestimento interno tubular, de acordo com qualquer uma das reivindicações I a 3, caracterizado por o material de revestimento interno tubular compreender ainda uma camisa tubular flexível (5) sobre a camisa tubular interna reforçadora,.
6. Materiais de revestimento interno tubular, de acordo com qualquer uma das reivindicações I a 3. caracterizado por o material de revestimento interno tubular compreender ainda uma primeira camisa tubular flexível entre a camada externa (1) impermeável ao ar {1 .a) e a camisa tubular interna reforçadora, e uma segunda camisa tubular flexível (5) sobre a camisa tubular reforçadora.
7. Material de revestimento interno tubular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado por a camisa tubular flexível (5) compreender um feltro têxtil não-tecído, uma esteira ou véu fiado, ou uma estrutura têxtil tecida, trançada ou tricotada, ou camada flexível porosa e absorvente (Lb), tal como uma espuma de células abertas,
8. Materiais de revestimento interno tubular, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o material impermeável (La) da camada externa (1) compreender um material natural ou sintético, elastomérico ou flexível.
9. Materiais de revestimento interno tubular, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o material impermeável (La) da camada externa (1) ser escolhido no grupo que consiste em borrachas naturais e sintéticas, polímeros policstcrcs elásticos, polímeros poliolefínicos, copo lí meros de poliolefinas, polímeros de poliuretanas ou uma mistura deles,
10. Materiais de revestimento interno tubular, de acordo com qualquer urna das reivindicações precedentes, caracterizado por a camada externa (1) ser impermeável (1 .a) ao ar e/ou à prova d'água.
11. Materiais de revestimento interno tubular, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a camada externa (1) ter uma espessura dentro da faixa entre 0,2 e 2,0 mm, de preferência 0,5 a 1,5 mm.
12. Materiais de revestimento interno tubular, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a camisa tubular interna reforçadora e a camisa ou camisas tubulares flexíveis opcionais (5) serem impregnadas com um adesivo que cria um material compósito rígido depois da cura ou secagem.
13. Materiais de revestimento interno tubular, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o adesivo compreender uma resina ou uma cola escolhida no grupo que consiste em um material endurecedor de pega sob calor ou cura a frio, tal como uma poliuretana, poliéster insaturado, éster vinüico, epóxi, acrílico, isocianato, concreto ou vidro de silicato de sódio solúvel.
14. Material de revestimento interno tubular, de acordo com a qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o adesivo unhas bordas sobrepostas (4a-a\ 4b-b’) das folhas (2, 3) reforçadoras com alta resistência e alto módulo depois de curar ou secar.
15. Material de revestimento interno tubular, de acordo com a qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por as folhas (2, 3) de alta resistência e alto módulo compreenderem uma estrutura ou esteira tecida, trançada ou tricotada, ou uma folha não-tecida feita de vidro, para aramida, carbono ou outras fibras ou fios de alto módulo.
16. Material de revestimento interno tubular, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por as fibras ou fios compreenderem múltiplos filamentos contínuos de vidro, tal como vidro E, E-CR e/ou isento de boro.
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