BRPI0813380A2 - método e sistema de vedação para vedar um espaço anular entre um conduto rígido e uma tubulação, tubo ou duto, que se estendem pelo conduto, feitos de material termicamente atenuável - Google Patents

Abstract

MÉTODO E SISTEMA DE VEDAÇÃO PARA VEDAR UM ESPAÇO ANULAR ENTRE UM CONDUTO RÍGIDO E UMA TUBULAÇÃO, TUBO OU DUTO, QUE SE ESTENDEM PELO CONDUTO, FEITOS DE UM MATERIAL TERMICAMENTE ATENUÁVEL. A presente invenção descreve um método para vedação de um espaço anular em um conduto rígido (2) e em uma tubulação, tubo ou duto (3), que se estendem pelo conduto (2), e que são feitos de um material termicamente atenuável. O método compreende a aplicação no conduto de um'a camada (4) de um material termicamente expansível, de modo concêntrico, em volta da tubulação, tubo ou duto (3), e aplicação em cada extremidade do conduto (2), entre o is conduto e a tubulação, tubo ou duto (3), de um material vedante (5) feito de uni polímero resistente ao fogo.

Description

- 1/22 “MÉTODO E SISTEMA DE VEDAÇÃO PARA VEDAR UM ESPAÇO ANULAR ENTRE UM CONDUTO RÍGIDO E UMA TUBULAÇÃO, TUBO OU DUTO, QUE SE ESTENDEM PELO CONDUTO, FEITOS DE UM MATERIAL TERMICAMENTE ATENUÁVEL”

Introdução A presente invenção está correlacionada à um método de vedação de um espaço anular, entre um conduto rígido e uma tubulação, tubo ou duto, que se estendem pelo conduto, feitos de um material termicamente atenvável, A invenção é ainda correlacionada a um sistema de vedação para vedar um espaço anular entre um conduto rígido e uma tubulação, tubo ou duto, que se estendem pelo conduto e que são feitos de um material termicamente atenuável.

A invenção está ainda correlacionada a uma disposição de separação proporcionada por um conduto rígido e uma tubulação, tubo ou duto, feitos de um material termicamente atenuável, que se estendem pelo conduto. 2º Antecedentes da Invenção Os condutos, normalmente, são incorporados em um elemento de construção que divide, por exemplo, dois departamentos.

Tal elemento de construção pode também ser referido como uma disposição de separação.

Uma tubulação pode se estender através do conduto de um dos dois compartimentos para dentro do outro.

Esses condutos, normalmente, são referidos como penetrações de tubos ou sistemas de transição.

Esse tipo de conduto, normalmente, está presente em construções produzidas com base na engenharia civil.

Instalações de fábricas, edifícios, sistemas de drenagem, túneis, vias subterrâneas, etc., compreendem "essas penetrações.

Entretanto, também as construções produzidas com base na engenharia náutica compreendem esses condutos.

É possível se encontrar os

- 2/22 mesmos a bordo de embarcações e/ou de outras aplicações de offshore, como, por exemplo, plataformas de petróleo.

Essas penetrações são vistas como necessidades inconvenientes nesses tipos de construção. As tubulações, por exemplo, de sistemas de distribuição de água e de águas residuais, sistemas de condicionamento de ar, controle hidráulico e pneumático, sprinklers, etc.,, como, também, para transporte de gás ou petróleo, precisam ser estendidas através de tais construções, pelo que isso proporciona a introdução de pontos atenuados em uma disposição de separação dos compartimentos.

Esses pontos atenuados não se manifestam em grande proporção com relação à resistência mecânica da construção, porém, se manifestam em maior proporção, no indesejado transporte de fenômenos físicos através da estrutura durante uma ocasião de incêndio, o qual precisa, quando possível, ser confinado somente em uma área. Isso é importante, não apenas para permitir o controle e à extinção do incêndio, como também, para dar tempo às pessoas presentes nos compartimentos próximos, de alcançarem uma distância segura do incêndio, antes do mesmo se expandir, Para evitar que a fumaça e/ou o fogo passe através do conduto de um compartimento para o outro, o conduto, normalmente, é provido de um material que fecha o mesmo, pelo menos. por algum tempo, quando o conduto está sendo exposto ao calor devido a um incêndio próximo.

Embora a referência acima seja feita para um elemento de construção tendo um conduto com separação de i dois compartimentos, é também possível que um elemento de construção separe um compartimento do ambiente envolvente. Assim, é possível que um lado co elemento de construção seja exposto às condições atmosféricas.

Deverá ser observado que uma tubulação que se estende através de um conduto, o próprio conduto e o

- 3/22 elemento de construção no qual o conduto é incorporado, podem, individualmente, ser feitos de um material que permita a condução de calor. A eficiência para a condução de calor depende do tipo de material e das dimensões desse material. Em princípio, o calor pode em tal situação ser fornecido ao espaço interno do conduto através de, pelo menos, duas diferentes rotas. A primeira rota é através da tubulação que se estende pelo conduto e a segunda rota para o espaço interno do conduto é através do material que o próprio conduto é feito. Pelo fato de que nas construções e embarcações de offshore, normalmente, os condutos são feitos de metal, ou seja, um satisfatório material condutor de calor, o calor é normalmente suprido de forma rápida ao espaço interno do conduto, através da segunda rota, Logicamente, o calor pode também ser aplicado, exclusivamente, ao espaço interno do conduto através da primeira rota, numa situação em que a disposição de separação é, por exemplo, uma parede de concreto, e O conduto é formado por um furo vazado nessa parede.

Existe uma forte tendência em ambos os tipos da indústria de construção (áreas de offshore e áreas terrestres) de produzir tubulações, em particular, tubulações dos chamados serviços de manutenção, conforme referido acima, de um material plástico, como, por exemplo, PVC. Com relação às tubulações de alumínio ou metal, essas tubulações de plástico oferecem uma enorme redução de peso, o que é uma evidente vantagem na construção naval. Conforme é sabido, os plásticos não são suscetíveis à corrosão e não contribuem para que a mesma ocorra, o que é uma vantagem na indústria de construção offshore e em área terrestre. Entretanto, quando da exposição ao calor, essas tubulações de plástico podem se tornar fracas, isto é, se tornarem moles, pelo que na presente descrição, essas tubulações são referidas como feitas de um material que pode se tornar

- 4/22 termicamente mole ou .termicamente atenuado. A expressão “material termicamente atenuável”, em geral, se refere a materiais compreendendo ou consistindo de um material plástico. Entretanto, pode ser também contemplado que as tubulações feitas de fibra de vidro proporcionam um material termicamente atenuável.

Será evidente que esse enfraquecimento ou atenuação da tubulação irá ocorrer mais rapidamente em um conduto que é feito de metal e incorporado em um elemento de construção ou disposição de separação de metal. O conduto irá, então, atuar como um tipo de estufa, envolvendo a tubulação de material atenvável, ocasionando o rompimento local da tubulação. Entretanto, uma parede interna aquecida de um furo vazado em uma parede de pedra ou concreto que é exposta a um incêndio, pode, igualmente, atuar como uma estufa, muito embora, à velocidade de aquecimento, nesse caso, será diferente da velocidade de aquecimento para à “estufa de metal”. Uma parede de pedra ou concreto irá absorver muito mais calor e é um fraco condutor de calor. A segunda rota para suprimento de calor dentro do conduto é, portanto, muito menos eficaz. Em tal situação, pode ser também que a primeira rota, isto é, transporte de calor dentro do conduto através da própria tubulação, seja à rota mais dominante.

É prática comum vedar o espaço entre um conduto e uma tubulação que se estende através do dito conduto com um sistema de vedação, Tal sistema de vedação pode prover possibilidades de vedação antes da exposição ao calor, e pode, por exemplo, proporcionar tal tipo de vedação que gás e/ou água não “possam penetrar no espaço anular entre a tubulação e o conduto.

Em particular, para condutos através dos quais se estende uma única tubulação de um material termicamente atenuável, foram desenvolvidos diversos sistemas de vedação

. 5/22 avançados, Referência é feita ao documento de patente EP 120 075,9 Bl, do presente inventor, que descreve os chamados “"tampões de aperto”, Em cada extremidade do conduto é inserido um tampão no espaço anular, entre o conduto e a tubulação que se estende pelo conduto.

O tampão de aperto é feito de um material termicamente expansível.

Após exposição ao calor, o tampão de aperto se expande.

Entretanto, pelo fato de que o conduto é feito de um material bastante rígido, a expansão somente é possível na direção interna de um modo radial.

Pelo fato de que após a exposição ao calor a tubulação termicamente atenuvável inicia sua atenuação ou enfraquecimento, a expansão radial interna do tampão aperta a tubulação, dessa forma, bloqueando a tubulação, assim como, o completo conduto.

A 1 utilização de tais tampões é bastante vantajosa para condutos através dos quais uma única tubulação se estende, na medida em que o espaço anular que precisa ser tampado pelo tampão é satisfatoriamente definido.

O documento de patente WO 2006/097290, também de autoria do presente inventor, divulga um conduto através do qual uma pluralidade de tubulações se estende.

Para vedação desse conduto, é descrito um sistema, o qual, de certo modo, é adequado para colocação em um conduto conforme descrito acima.

Esse sistema compreende uma pluralidade de luvas de um material de borracha, que são expansíveis ao calor.

O material da luva é tornado expansível ao calor, mediante incorporação de grafite expansível ao calor dentro do material de borracha.

Esse tipo de luva é também referido como uma luva de enchimento.

Normalmente, a luva é facilmente dobrável, maleável e apresenta propriedades mecânicas relativamente fracas.

Isso torna a luva perfeita para inserção em um conduto, dessa forma, bloqueando o conduto.

As luvas são aplicadas em um modelo paralelo entre si, e paralelas à tubulação.

O sistema compreende ainda um vedante resistente ao fogo e/ou à prova d'água, para vedação de ambas às extremidades do conduto. O vedante é aplicado contra as extremidades das luvas e forma uma camada vedante, a qual proporciona satisfatória vedação parao conduto. .

Um sistema, conforme descrito no documento de patente WO 2006/097290 é normalmente aplicado em um conduto, o qual apresenta uma seção transversal bastante grande em relação à seção transversal da tubulação que se estende pelo conduto. A razão principal para isso é que deve existir espaço suficiente no conduto para encher o conduto com às luvas de borracha expansíveis ao calor, de modo que essas. luvas expansíveis ao calor sejam durante a expansão na direção radial (transversal), capazes de fechar totalmente o conduto. Como existe espaço entre as luvas de enchimento, assim como, em cada luva vazia, a expansão térmica pode ocorrer livremente na direção radial (transversal), tão logo a temperatura no conduto alcance um ponto em que o material de borracha termicamente expansível começará a se expandir.

Embora não exista na direção axial (longitudinal) por unidade de comprimento nenhum espaço para expansão disponível entre as camadas de vedação, e a expansão é esperada de ser maior na direção axial do que na direção radial, devido à quantidade de material expansível ao calor que é axialmente alinhada, a expansão das luvas de enchimento, inicialmente, é ainda orientada de forma predominante, de um modo radial.

Sem que se deseje estar ligado a qualquer teoria, isso é pensado como sendo o resultado de três fatores. Primeiramente, tão “logo ocorre a expansão térmica, muito embora sob baixas “temperaturas e, portanto, ainda somente em limitada proporção, as luvas que se expandem axialmente se sentam limitadas entre as camadas de vedação e a

* 7/22 Curvatura inicial, dessa forma, removendo à pressão sobre a parede interna das camadas de vedação.

Em segundo lugar, a expansão irá encontrar seu caminho radialmente, devido à pequena resistência que a expansão experimenta quando da expansão radial (deve ser lembrado que o espaço é disponível radialmente, não somente devido ào espaço interno e entre as luvas, mas, também, sob temperaturas mais altas, devido à atenuação da tubulação dentro do conduto). Em terceiro lugar, o ar originalmente aprisionado no conduto e que alcança uma alta pressão, devido à elevada temperatura e redução de volume no conduto, em algum estágio irá encontrar seu caminho de saída, presumivelmente, através de pequenas fissuras que se tornaram disponíveis na camada vedante, sem ruptura da 15" camada vedante.

Esse escape de ar oferece um “novo volume" disponibilizado no conduto, dentro do qual as camadas de luvas de expansão podem se expandir, assim, permanecendo dentro do confinamento do conduto e das camadas de vedação.

Em algum estágio, as forças de expansão no conduto, limitadas pelas camadas de vedação, se tornam tão altas que a camada vedante se rompe.

Essa ruptura, por si própria, não constitui um problema, na medida em que as luvas expandidas vedaram o conduto antes da camada vedante se romper.

Atualmente, existe um forte desejo de se dispor de condutos menores e mais curtos, a fim de economizar peso e espaço, sem comprometer a capacidade de vedação antes e durante a exposição a um incêndio.

Os condutos que são de dimensões de seção transversal menores apresentam pouca capacidade de permitir que ocorra o início de expansão do material da luva de enchimento predominantemente na direção radial.

Nesses condutos, a expansão radial é que é limitada.

Conseqientemente, a expansão irá tentar em um estágio bem

“ 8/22 anterior, encontrar o seu caminho na direção axial, o que resultará numa prévia ruptura da camada vedante, com uma possibilidade de que tal camada vedante se rompa antes do conduto ser totalmente bloqueado pelo material de expansão.

Em tal situação, é necessário se aplicar ao invés de uma camada vedante, uma “estrutura” mais forte. Em resposta a tal situação, na prática, se aplica um tampão, projetado para manter altas pressões, ao invés de uma camada vedante. ASsSim, se observa como resultado, que um conduto com uma luva de enchimento expansível no espaço anular, entre o conduto e a tubulação que se estende pelo mesmo, em ambas as extremidades do conduto bloqueadas por um tampão que se insere profundamente, efetivamente permite que as luvas de enchimento se expandam radialmente, bloqueando totalmente o conduto e à tubulação.

Entretanto, a busca para uma adicional redução da área de seção transversal do conduto em relação à tubulação continua sendo tentada, para que possa se salvar ainda mais espaço e ainda mais peso.

Quando o espaço anular entre o conduto e a tubulação se torna muito pequeno, um tampão não pode ser inserido, dessa forma, não oferecendo resistência contra expansão axial do material de luva de enchimento. A situação se torna ainda pior quando a tubulação é ligeiramente descentralizada em relação ao conduto.

No mercado existe um sistema disponível que compreende lâminas enroláveis relativamente finas de um material tipo borracha expansível ao calor e dois dispositivos de bloqueio, cada um sendo montado na frente do conduto, se defrontando com a disposição de separação, para proporcionar resistência contra à expansão axial do material expansível ao calor e para forçar que a expansão seja dirigida internamente de modo radial, de modo a preencher o conduto e a tubulação totalmente, após àa

N 9/22 exposição ao, calor.

Esse sistema apresenta diversos inconvenientes.

Primeiro, requer duas etapas extras de montagem (um dispositivo de bloqueio em cada lado da disposição de separação) e instalações para montagem nas partes da disposição dé separação que “envolvem” o conduto.

Em segundo lugar, o espaço economizado na direção transversal é, de algum modo, perdido, devido à necessidade de montar os dispositivos de bloqueio nas partes da disposição de separação que envolvem o conduto.

Em terceiro lugar, os dispositivos de bloqueio em si precisam de espaço, de modo que na direção axial, o conduto ou à penetração, efetivamente, se tornam mais longos, ao invés de mais curtos.

Assim, constitui um objetivo da invenção, proporcionar um método para vedação de um espaço anular entre um conduto rígido e uma tubulação, tubo ou duto, feitos de um material termicamente expansível, que se estendem pelo conduto.

Outro objetivo da invenção é proporcionar um sistema de vedação para vedar um espaço anular entre um conduto rígido e úuma tubulação, tubo ou duto, feitos de um material termicamente expansível, que se estendem pelo conduto. o Também, constitui um objetivo da invenção, proporcionar uma disposição de separação provida de um conduto rígido e uma tubulação, tubo ou duto, feitos de um material termicamente atenuvável, que se estendem pelo conduto.

Resumo da Invenção A presente invenção proporciona um método para vedação de um espaço anular entre um conduto rígido e uma tubulação, tubo ou duto, que se estendem pelo conduto, feitos de um material termicamente atemuável.

O método |

- 10/22 compreende a aplicação no conduto de uma camada de um material termicamente expansível, de uma maneira concêntrica, em volta da tubulação, tubo ou duto. O método compreende ainda a aplicação em cada extremidade do conduto, entre o conduto e a tubulação, tubo ou duto, de um material vedante, o qual é feito de um polímero resistente ao fogo. Esse material vedante é ainda vulcanizável sob temperatura ambiente e sob exposição à umidade. O vedante é de um tipo que substancialmente retém o formato e tamanho.

Esse material vedante é de tal tipo que após a vulcanização, apresenta uma dureza dentro de uma faixa de 45-60º Shore A.

Foi observado que a camada vedante é capaz de atuar como um tampão de encaixe de poço, o qual pode manter a alta pressão axial exercida pela camada que se expande axialmente do material termicamente expansível, de modo que a expansão axial se torna bloqueada e é “redirecionada” para uma expansão radial na direção interna, o que resulta no confinamento total ão conduto e da tubulação de plástico termicamente atenvada.

A invenção, adicionais modalidades da mesma e suas vantagens correlacionadas serão ainda descritas e explicadas fazendo-se referência aos desenhos exemplificativos anexos, nos quais: - a figura 1 representa, esquematícamente, e em seção transversal, uma primeira modalidade de um sistema de vedação, e de uma disposição de separação, de acordo com a presente invenção; - a figura 2 representa, esquematicamente, e em seção transversal, uma segunda modalidade de um sistema de vedação, e de uma disposição de separação, de acordo com a presente invenção; - a figura 3 representa uma primeira etapa de uma modalidade de um método de acordo com a presente invenção;

- | 11/22 - à figura 4 representa uma segunda etapa de uma modalidade de um método de acordo com a presente invenção; - a figura 5 representa uma terceira etapa de uma modalidade de um método de acordo com a presente invenção; - a figura 6 representa um resultado da terceira etapa, conforme mostrado na figura 5; - a figura 7 representa uma quarta etapa de uma modalidade de um método de acordo com a presente invenção; - a figura 8 representa um resultado da quarta etapa, conforme mostrado na figura 7; - a figura 9 representa uma quinta etapa de uma modalidade de um método de acordo com a presente invenção; - a figura 10 representa um resultado da quinta etapa, conforme mostrado na figura 9; - a figura 11 representa, esquematicamente, e em seção transversal, uma terceira modalidade de um sistema de vedação, e de uma disposição de separação, de acordo com a presente invenção; - a figura 12 representa, esquematicamente, em uma vista semi-explodida, uma quarta modalidade de um sistema de vedação, e de uma disposição de separação, de acordo com à presente invenção; e - a figura 13 representa uma quinta modalídade de um sistema de vedação, e de uma disposição de separação, de acordo com a presente invenção.

Nos desenhos apresentados, as partes similares apresentam referências similares.

A figura 1 mostra em seção transversal uma disposição de separação (1), provida de um conduto rígido (2). Através do conduto (2) se estende uma tubulação, tubo ou duto (3), feitos de um material termicamente atenuvável. Um material plástico pode constituir o dito material atenuável. Esse material, normalmente, se torna mole quando exposto a uma temperatura de cerca de 75ºC ou superior a isso, Quando o material é exposto a uma temperatura de cerca de 140ºC, pode ocorrer uma combustão. O conduto (2) pode compreender ainda uma camada (4) de um material termicamente expansível, concentricamente aplicado no conduto (2), em volta da tubulação, tubo ou duto (3). Em cada extremidade do conduto (2) é aplicado um material vedante (5), entre uma parede interna do conduto (2) ea tubulação, tubo ou duto (3). O material vedante (5) é feito de um polímero resistente ao fogo.

O material vedante é vulcanizável sob temperatura ambiente e exposição à umidade. Esses materiais vedantes são comercialmente disponíveis. O material vedante é ainda de um tipo substancialmente térmico, que mantém o formato e tamanho, e que após a vulcanização apresenta uma dureza dentro de uma faixa de 45-60º Shore A. Esse material vedante pode ser à base de silício, sendo comercialmente disponível, por exemplo, na forma de uma massa, vendida sob o nome comercial NOFIRNO. O material vedante é isento de grafite expansível.

Conforme mostrado, o conduto pode compreender um espaçamento anular de ar (6) no conduto (2). Esse espaçamento de ar (6), de fato, pode se situar entre a camada (4) e o conduto (2). Entretanto, alternativamente ou adicionalmente, o espaçamento de ar (6) pode também se situar entre a tubulação, tubo ou duto (3) e a camada (4). Foi verificado que o ar preso no conduto diminui o tempo requerido para expansão da camada termicamente expansível, de modo que a tubulação, tubo ou duto atenuados, são “apertados” e o conduto é totalmente bloqueado.

Conforme mostrado, é provável que em um lado da disposição de separação seja aplicado um material de isolamento (7). Normalmente, esse material será aplicado no lado da disposição de separação que é esperado de ser diretamente exposto ao fogo ou ao calor. O material de

" 13/22 isolamento aplicado numa situação em que a disposição de separação e o conduto são individualmente feitos de metal ou uma liga de metal, normalmente, é baseado em 1ã mineral.

O diâmetro do conduto (2) é relativamente pequeno em relação ao diâmetro da tubulação, tubo ou duto (3). Preferivelmente, o diâmetro externo da tubulação, tubo ou duto (3) é maior que (50%) do diâmetro interno do conduto (2). Ainda mais preferível, é que o diâmetro externo da tubulação, tubo ou duto seja maior que 60% do diâmetro interno do conduto (2). Uma adicional otimização é alcançada quando o diâmetro externo da tubulação, tubo ou duto (3) é maior que 70% do diâmetro interno do conduto (2). Logicamente, quanto maior for o diâmetro externo da tubulação, tubo ou duto (3), em relação ao diâmetro interno do conduto, mais espaço será economizado. A disposição de separação mostrada na figura 1 pode ser feita de uma liga de metal, tipicamente, uma liga de aço e alumínio ou uma liga de cobre. No entanto, conforme mostrado na figura 2, a disposição de separação (1) em si pode compreender uma parede de pedra ou de concreto. Nesse caso, o conduto (2) irá compreender um furo vazado na dita parede de pedra ou de concreto. Quando a disposição de separação é uma parede de pedra ou de concreto, normalmente, nenhum material de isolamento é aplicado em qualquer dos lados da disposição de separação (1).

Quando o conduto (2) é feito de uma liga de metal, o conduto (2) pode apresentar uma extensão de cerca de 18 cm. Quando o conduto (2) consiste de um furo vazado numa disposição de separação de pedra ou concreto, oO conduto (2) pode apresentar uma extensão tão curta quanto cerca de 15 cm, O sistema para vedação é essencialmente o mesmo para cada tipo de conduto, como de metal ou de pedra/concreto. As dimensões do conduto e,

. 14/22 conseqientemente, da camada (4) podem, entretanto, ser diferentes.

A camada de um material termicamente expansível (4) pode ser uma camada única. O máterial termicamente expansível (4) pode ser um material tipo borracha, compreendendo grafite expansível ao calor, Al material é um material não-intumescente, O material vedante (5) pode ser feito de um polímero resistente ao fogo, de um tipo que, termicamente, substancialmente mantém o formato e o tamanho, preferivelmente, compreendendo um polímero que é isento de componentes, o que poderia, quando aquecido, proporcionar expansão ao polímero, numa proporção maior do que a proporção na qual o polímero se expande normalmente sob tal aquecimento. Preferivelmente, oO polímero compreende um polímero à base de silício. Idealmente, o material vedante não entra em ignição a uma temperatura de 400ºC., É ainda vantajoso para a aplicação, que o material vedante tenha um índice de oxigênio de 45% ou valor superior, conforme determinado pelos métodos de medição de índice de oxigênio, reconhecidos internacionalmente e bem conhecidos.

Voltando agora às figuras 3-10, é divulgado um método para vedação de um espaço anular entre um conduto rígido (2) e uma tubulação, tubo ou duto (3) que se estendem pelo conduto (2). É ilustrado um conduto (2) em uma disposição de separação (1) feita de pedra ou de concreto, mas se a disposição de separação e o conduto forem feitos de um metal ou liga de metal, o método, essencialmente, será o mesmo. Conforme .— mencionado anteriormente, a tubulação, tubo ou duto são feitos de um material termicamente atenuável.

Numa primeira etapa, conforme mostrado na figura 3, se proporciona uma disposição de separação, apresentando |

' 15/22 um conduto (2), no qual se estendem uma tubulação, tubo ou duto (3) feitos de um material termicamente atenvável.

Conforme mostrado na figura 4, uma segunda etapa compreende a aplicação de um material termicamente expansível, concentricamente, em volta da tubulação, tubo ou duto (3). O material termicamente expansível pode ser proporcionado em uma luva ou na forma de uma luva, conforme mostrado na figura 4, tendo uma fenda (8), para conveniente manipulação da referida luva em volta da tubulação, tubo ou duto (3).

Conforme esquematicamente mostrado na figura 5, uma vez a luva tenha sido manipulada em volta da tubulação, tubo ou duto (3), isso constitui um exemplo de uma terceira etapa, na forma de um impulsionamento com encaixe no conduto (2). Preferivelmente, essa luva termina na metade do conduto, onde em cada extremidade do conduto se permite um espaço que pode ser ocupado pelo material vedante (5), de modo que o vedante (5) será disposto no conduto, nivelado com a disposição de separação (1). A figura 6 mostra o, resultado final da aplicação do material termicamente expansível, em volta da tubulação, tubo ou duto (3).

Conforme mostrado na figura 7, os materiais vedantes podem, em uma quarta etapa, ser aplicados em uma extremidade (ou cada extremidade) do conduto (2), entre o conduto (2) e a tubulação, tubo ou duto (3). Conforme discutido anteriormente, esse material vedante é feito de um polímero resistente ao fogo, podendo ser vulcanizado sob a temperatura ambiente e sob exposição à umidade. O vedante é ainda de um tipo que termicamente, substancialmente, mantém o formato e o tamanho, pala que após a vulcanização o material vedante apresenta uma dureza dentro de uma faixa de 45-60 Shore A. A aplicação do vedante, pode, por exemplo, ser feita com a ajuda de um dispositivo distribuidor (9) de material vedante. O vedante pode ser aplicado de diversas maneiras (conforme mostrado na figura 8), o vedante (5) podendo ser ainda pressionado dentro do conduto (como uma quinta etapa), por exemplo, conforme mostrado na figura 9, ou como não mostrado, com a ajuda de uma ferramenta ou de um pano úmido. Também, quando O material vedante é pressionado manualmente, é recomendável que as mãos sejam umedecidas, por exemplo, com água, de modo à que o vedante não se grude à mão do operador.

Finalmente, o vedante (5) estará em nível, nesse caso, com a disposição de separação (1) e esta com o conduto (2), O qual tem instalado no mesmo o sistema de vedação, conforme aqui divulgado, podendo ser visualizado em um lado da disposição de separação (1), conforme mostrado na figura

10. No caso do conduto ser feito de aço ou de metal (liga), o vedante será nivelado com cada borda do conduto.

Conforme indicado acima, o sistema descrito é para uso em um conduto que se constitui de um furo vazado em uma parede de pedra ou de concreto, e um sistema para 2 uso em um conduto que é feito de metal ou de uma liga de metal, como parte de uma disposição de separação que também é feita de metal ou uma liga de metal, é essencialmente o mesmo. De modo importante, as rotas disponíveis para transferência de calor dentro do conduto e, em particular, para a camada de material termicamente expansível, diferem entre esses dois tipos de conduto. O conduto que é parte de uma disposição de separação de metal ou liga de metal, e que é feito de metal ou uma liga de metal, por si só permite a transferência de calor dentro do conduto através do material da disposição de separação e do material do conduto, assim como, através da tubulação, tubo ou duto que se estendem a partir do lado exposto ao calor dentro do conduto. Em outras palavras, no presente caso, duas rotas são disponíveis. Por outro lado, o conduto que compreende |

" 17/22 um furo vazado em uma disposição de separação de pedra ou concreto possui apenas uma rota para transferência de calor dentro do conduto disponível, que é a rota oferecida pela própria tubulação, tubo ou duto. Uma disposição de separação de concreto ou pedra, primeiro, irá absorver calor, o que consumirá um longo tempo, antes de começar a transferência desse calor dentro do conduto. No momento que ocorrer a transferência de calor da própria parede de concreto ou pedra dentro do conduto, a tubulação, tubo ou duto de material termicamente atenuável já estará atenuada em grande proporção.

De modo interessante, foi verificado que o sistema de vedação, conforme descrito acima, é aplicável a cada um desses tipos de condutos. Logicamente, quando o 15º conduto é feito de metal ou liga de metal, e de parte de uma disposição de separação de metal ou liga de metal, oO calor irá rapidamente entrar no conduto e o material termicamente expansível irá responder rapidamente. Entretanto, a desvantagem é que o uso de um conduto de aço ou de metal é sempre vulnerável à corrosão.

Assim, se verificou que o sistema de vedação conforme descrito acima também responde suficientemente rápido, quando o conduto consiste de a um furo vazado em uma parede de concreto ou pedra. Durante exposição ao calor, nessa situação é possível que o sistema de vedação, isto é, a camada vedante, se abra um pouco no lado exposto ao calor, devido à proximidade do fogo. Tal abertura pode ser causada por um amolecimento inicial da tubulação, tubo ou duto termicamente atenuváveis, Entretanto, como resultado disso, o ar aquecido pode entrar axialmente no conduto e elevar a temperatura dentro do mesmo. A função de bloqueio mecânico da camada vedante permanece intacta. Assim que as camadas de expansão térmica começam a se expandir, a camada vedante irá redirecionar a expansão radialmente, bloqueando

' 18/22 a tubulação, tubo ou duto atenuados. Após posterior expansão, o conduto completo será bloqueado pelo material de borracha de expansão da camada de material de expansão térmica (4), Durante exposição por duas horas à um incêndio próximo, nenhuma mudança foi visível no lado oposto do lado exposto ao incêndio próximo, assim como, nenhuma fumaça escapou daquele lado não exposto.

Uma adicional vantagem do sistema de acordo com à invenção é que, conforme exposto acima, o dito sistema é provido de diferentes tipos de condutos. Esses condutos podem diferir no sentido de que as rotas disponíveis para transferência de calor dentro do conduto são diferentes.

Foi indicado acima que o comprimento real do 15" conduto pode diferir para diferentes tipos de conduto. Em geral, o comprimento de um conduto que compreende um furo vazado em uma parede de pedra ou concreto pode ser tão curto quanto aproximadamente 15 cm. O comprimento de um conduto usado numa construção de aço, como, por exemplo, na indústria offshore e indústria naval, pode ser tão curto quanto aproximadamente 18 cm. Dado à disponibilidade de tubulações, tubos ou dutos dimensionados diferentemente, isto é, diferente no sentido de seu diâmetro externo, e a disponibilidade de condutos dimensionados diferentemente, nesse caso, diferentes diâmetros internos, as camadas do material termicamente expansível podem ser providas como luvas de única camada tendo uma fenda que substancialmente se estende numa direção axial e as dimensões de acordo com uma das possibilidades, conforme descrito na Tabela 1. A partir dessa tabela é possível se planejar as dimensões do espaçamento de ar (6) ou, em geral, do volume disponível para expansão da camada termicamente expansível (4). Evidentemente, o comprimento da camada não pode ser demasiadamente curto. Após isso, deve haver suficiente

" 19/22 material termicamente expansível para “apertar” a tubulação, tubo ou duto, e para bloquear o conduto.

O material. termicamente expansível é comercialmente disponível sob o. nome comercial RISE.

A expansão após exposição aó calor pode ser na faixa de valor entre 5 e 40 vezes seu volume original.

Tabela 1 Diâmetro — Externo | Diâmetro Ext/Int | Comprimento da Luva] Diâmetro Interno da Tubulação, Tubo | da Luva (mm) (mm) do Conduto ou Duto (mm) (mm) Pe ee Ss Ee mes e E es e — Ee ee e —— Ps eo ms EO em re im A figura 11 mostra uma seção transversal da utilização de uma terceira modalidade de um sistema e de uma disposição de separação, de acordo com a presente invenção.

O sistema compreende ainda um determinado número de elementos de borracha, cada qual feito de uma borracha 15º vulcanizada resistente ao fogo, de um tipo termicamente substancialmente .não-expansível.

Nesse exemplo, o conduto (2) compreende uma estrutura de suporte que é formada entre a parede interna do conduto (2) e à tubulação, tubo ou duto |

, 20/22

(3). A estrutura de suporte compreende pelo menos um dos elementos de borracha (10), feito de uma borracha vulcanizada resistente ao fogo, de um tipo termicamente substancialmente não-expansível.

Uma borracha do tipo termicamente substancialmente não-expansível compreende uma borracha que é isenta de componentes, que poderiam quando aquecidos, proporcionar à expansão da borracha em uma proporção maior do que à proporção na qual a borracha, por si própria, se expande sob tal aquecimento.

Esses elementos de borracha (10) são, preferivelmente, elementos tubulares.

A borracha apresenta, preferivelmente, uma dureza na faixa de 70-78 Shore A, preferivelmente, cerca de 74 Shore A.

O elemento de borracha (10) compreende uma parede de manta, a qual é, preferivelmente, fechada em si própria.

A parede de manta apresenta uma espessura na faixa de cerca de 2-5 mm, preferivelmente, 3-4 mm.

Tal elemento (10) é relativamente rígido.

Como tal, ele preenche pelo menos uma parte de um conduto tendo um diâmetro interno relativamente grande e através do qual se estende uma tubulação, tubo ou duto com um diâmetro externo relativamente pequeno.

Ainda é possível se aplicar uma única camada do material termicamente expansível (4), na medida em que, na prática, quando expostos ao calor, esses elementos de borracha tubulares rígidos (10) irão direcionar a expansão térmica da camada termicamente expansível (4) na direção interna.

A estrutura de suporte formada pelo elemento de borracha rígido (10) é ainda capaz de proporcionar suporte para as camadas vedantes (5). A figura 12 mostra em uma vista semi-explodida uma quarta modalidade desse sistema, enquanto a figura 13 mostra também em uma vista semi-explodida uma quinta modalidade desse sistema.

A diferença entre a figura 12 e a figura 13 é que a tubulação na figura 12 se estende pelo conduto concentricamente em relação ao mesmo, enquanto na figura 13 a tubulação se estende fora do eixo pelo conáduto.

Finalmente, é divulgado que tal elemento de borracha rígido (10), de borracha vulcanizada resistente ao fogo, conforme usado para a estrutura de suporte mostrada nas figuras 11-13, pode também ser proporcionado com uma fenda axial (não mostrado) e concentricamente aplicado em volta da tubulação, tubo ou duto, externamente ão conduto (2) contra a camada vedante (5) (não mostrado). Em particular, numa situação conforme mostrada nas figuras 11- 13, isso pode proporcionar adicional suporte para a acamada vedante (5), contra a expansão axial da camada termicamente expansível (4). A invenção não está limitada aos exemplos descritos acima, Conquanto que à camada termicamente expansível (4) seja usada para vedação de um espaçamento anular, conforme pode ser evidenciado a partir das figuras 11-13, não é necessário que o conduto (2) seja cilíndrico.

O conduto (2), por exemplo, pode apresentar uma seção transversal retangular.

Nesse caso, é possível que os elementos de borracha (10), feitos de uma borracha vulcanizada resistente ao fogo, de um típo termicamente substancialmente não-expansível, sejam colocados no conduto (2), de modo que, efetivamente, seja formado um espaçamento substancialmente anular, entre a tubulação, tubo ou duto (3) e esses elementos de borracha (10). A camada do material termicamente expansível (4) pode, então, ser concentricamente aplicada em volta da tubulação (3). Na prática, pode ser mais vantajoso aplicar primeiro o material termicamente expansível, de modo concêntrico em volta da tubulação, por exemplo, mediante manipulação de uma luva desse material em volta da tubulação e, depois, preencher o espaço restante no conduto (2) com os elementos

: 22/22 de borracha (10). Em seguida, o material vedante (5) pode ser aplicado.

Conquanto que às luvas do material termicamente expansível sejam provavelmente feitas através de um processo de extrusão, os elementos de borracha (10), preferivelmente, são feitos através de uma etapa de moldagem, Embora, de modo ideal, por razões de segurança e de ordem econômica, a camada vedante (5) apresente uma espessura de cerca de 2 cm, é possível se aplicar, por razões de segurança, uma camada de material vedante (5) muito mais espessa, por exemplo, de cerca de 3 cm, e ainda por razões econômicas, uma camada de material vedante mais fina, como, por exemplo, de cerca de 1 cm.

Uma 15" experimentação de rotina e considerações básicas de engenharia irão colocar um especialista versado na técnica numa posição em que O mesmo possa aplicar o sistema com dimensões diferentes daquelas aqui divulgadas.

Todas essas alternativas e modificações são aqui entendidas como incluídas dentro do escopo da presente invenção, conforme definida pelas reivindicações anexas.

Claims (42)

. 1/8 : REIVINDICAÇÕES NOVAS

1. Método para vedação de um espaço anular em um conduto rígido e numa tubulação, tubo ou duto que se estendem pelo conduto e que são feitos de um material termicamente atenvável, caracterizado pelo fato de que o diâmetro externo da tubulação, tubo ou duto é igual ou maior que 50% do diâmetro interno do conduto, o método compreendendo a aplicação no conduto de uma camada de um material termicamente expansível, de modo concêntrico em volta da tubulação, tubo ou duto, e aplicação em cada extremidade do conduto, entre o conduto e à tubulação, tubo ou duto, de um material vedante, o qual é feito de um polímero resistente ao fogo, dito material vedante sendo vulcanizável sob a temperatura ambiente e sob exposição à umidade, sendo de um tipo que, termicamente, mantém substancialmente o formato e o tamanho, e de tal modo que após a vulcanização, o dito material vedante apresenta uma dureza dentro da faixa de 45-60º Shore A.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método compreende à formação de um espaçamento anular de ar no conduto.

3. Método, de acordo com à reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o espaçamento de ar se dispõe entre a camada e o conduto.

4, Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o espaçamento de ar se dispõe entre a tubulação, tubo ou duto e a camada.

5. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o diâmetro externo da tubulação, tubo ou duto é maior que 60% do diâmetro interno do conduto, preferivelmente, maior que 70% do diâmetro interno do conduto.

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6. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que O material vedante é aplicado com uma espessura na faixa de 10-30 mm.

7. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o conduto apresenta um comprimento de cerca de 18 cm, quando o conduto é feito de uma liga de metal e um comprimento de cerca de 15 cm, quando o conduto é feito de pedra ou Concreto.

8. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a camada constituída de um material termicamente expansível é uma camada única.

3. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o polímero do tipo que, termicamente, mantém substancialmente o formato e o tamanho, compreende um polímero que é isento de componentes que poderiam, quando aquecidos, proporcionar a expansão do polímero em uma proporção maior do que a proporção na qual o polímero, por si próprio, se expande sob tal aquecimento.

10. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o polímero compreende um polímero à base de silício.

11. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material vedante não entra em ignição a uma temperatura de 400ºC.

12. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material vedante apresenta um índice de oxigênio de 45% ou um valor superior a este.

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13. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material termicamente expansível é um material tipo borracha, compreendendo grafite expansível ao calor.

14, Método, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda o encaixe hermético exteriormente ao conduto, de modo concêntrico em volta da tubulação, tubo ou duto, e contra o material vedante, de uma luva de borracha feita de uma borracha vulcanizada resistente ao fogo, de um tipo que, termicamente, é substancialmente não- expansível.

15. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a borracha do tipo que é termicamente substancialmente não- expansível compreende uma borracha que é isenta de componentes que poderiam, quando aquecidos, proporcionar a expansão da borracha em uma proporção maior do que a proporção na qual a borracha, por si própria, se expande sob tal aquecimento.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que à borracha compreende uma borracha à base de silício.

17. Disposição de separação, provida de um conduto rígido e uma tubulação, tubo ou duto feitos de um material termicamente atenvável se estendendo pelo conduto, caracterizada pelo fato de que o diâmetro externo da tubulação, tubo ou duto é igual ou maior que 50% do diâmetro interno do conduto, em que a disposição de separação compreende ainda uma camada de um material termicamente expansível, concentricamente aplicada no conduto em volta da tubulação, tubo ou duto, em que em cada extremidade do conduto é aplicado um material vedante entre o conduto e a tubulação, tubo ou duto, o vedante sendo

- 4/8 feito de um polímero resistente ao fogo, vulcanizável sob temperatura ambiente e sob exposição à umidade, e sendo de um tipo que, termicamente, “mantém substancialmente o formato e o tamanho, e de tal modo que após a vulcanização, o dito material vedante apresenta uma dureza dentro da faixa de 45-60*º Shore A.

18. Disposição de separação, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que àa disposição de separação compreende um espaçamento anular de ar no conduto.

19. Disposição de separação, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que o espaçamento de ar se dispõe entre a camada e o conduto.

20. Disposição de separação, de acordo com as reivindicações 18 ou 19, caracterizada pelo fato de que o espaçamento de ar se dispõe entre a tubulação, tubo ou duto e a camada,

21. Disposição de separação, de acordo com quaisquer das reivindicações 17 a 20, caracterizada pelo fato de que o diâmetro externo da tubulação, tubo ou duto é maior que 60% do diâmetro interno do conduto, preferivelmente, maior que 70% do diâmetro interno do conduto,

22. Disposição de separação, de acordo com quaisquer das reivindicações 17 a 21, caracterizada pelo fato de que 0 material vedante é aplicado com uma espessura na faixa de 10-30 tm.

23. Disposição de separação, de acordo com quaisquer das reivindicações 17 a 22, caracterizada pelo fato de que o conduto apresenta um comprimento de cerca de 18 cm; quando o conduto é de uma liga de metal e um comprimento de cerca de 15 cm, quando o conduto é feito de pedra ou concreto. |

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24. Disposição de separação, de acordo com quaisquer das reivindicações 17-23, caracterizada pelo fato de que a camada constituída de um material termicamente expansível é uma camada única.

25. Disposição de separação, de acordo com quaisquer das reivindicações 17 a 24, caracterizada pelo fato de que o polímero do tipo que, termicamente, mantém substancialmente o formato e o tamanho, compreende “um polímero que é isento de componentes que poderiam, quando aquecidos, proporcionar a expansão do polímero em uma proporção maior do que à proporção na qual o polímero, por si próprio, se expande sob tal aquecimento.

26. Disposição de separação, de acordo com quaisquer das reivindicações 17 a 25, caracterizada pelo 15º fato de que o polímero compreende um polímero à base de silício.

27. Disposição de separação, de acordo com quaisquer das reivindicações 17 a 26, caracterizada pelo fato de que o material vedante não entra em ignição a uma temperatura de 400ºC.

28. Disposição de separação, de acordo com quaisquer das reivindicações 17 a 27, caracterizada pelo fato de que o material vedante apresenta um índice de oxigênio de 45% ou um valor superior a este.

29. Disposição de separação, de acordo com quaisquer das reivindicações 17 a 28, caracterizada pelo fato de que o material termicamente expansível é um material tipo borracha, compreendendo grafite expansível ao calor.

30. Disposição de separação, de acordo com quaisquer das reivindicações 17 a 29, caracterizada pelo fato de compreender exteriormente ao conduto e contra o material vedante, uma luva de borracha feita de uma borracha vulcanizada resistente ao fogo, de um tipo que é

. 6/8 . termicamente substancialmente não-expansível, a qual é encaixada hermeticamente em volta da tubulação, tubo ou duto.

31. Disposição de separação, de acordo com à reivindicação 30, caracterizada pelo fato de que a borracha do tipo que é termicamente substancialmente não-expansível, compreende uma borracha que é isenta de componentes que poderiam, quando aquecidos, proporcionar a expansão da borracha em uma proporção maior do que a proporção na qual a borracha, por si própria, se expande sob tal aquecimento.

32. Disposição de separação, de acordo com as reivindicações 30 ou 31, caracterizada pelo fato de que a borracha compreende uma borracha à base de sílício.

33. Disposição de separação, de acordo com quaisquer das reivindicações 17 a 32, caracterizada pelo fato de que a disposição de separação e o conduto são feitos de uma liga de metal.

34. Disposição de separação, de acordo com quaisquer das reivindicações 17 a 32, caracterizada pelo fato de que à disposição de separação compreende uma parede de pedra ou concreto e o conduto compreende um furo vazado na dita parede de pedra ou concreto,

35. Sistema de vedação, para vedação de um espaço anular entre um conduto rígido e uma tubulação, tubo ou duto que se estendem pelo conduto e que são feitos de um material termicamente atenvável, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende: uma camada de um material termicamente expansível, para que seja aplicada de modo concêntrico em volta da tubulação, tubo ou duto; e um material vedante, para aplicação em cada extremidade do conduto, entre o conduto e a tubulação, tubo ou duto, o vedante sendo feito de um polímero resistente ao fogo, vulcanizável sob a temperatura ambiente e sob exposição à umidade, e sendo de um tipo que, termicamente, mantém substancialmente o formato e o tamanho, e de tal modo que após a vulcanização, o dito material vedante apresenta uma dureza dentro da faixa de 45-60º Shore A, e em que o sistema compreende ainda um determinado número de elementos $ de borracha, que são feitos de uma borracha vulcanizada resistente ao fogo, de um tipo que é termicamente e substancialmente não expansível, de modo a formar uma estrutura de suporte entre uma parede interna do conduto e a tubulação, tubo ou duto.

36. Sistema de vedação, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que à camada apresenta um comprimento numa faixa de 11 a 21 em.

37. Sistema de vedação, de acordo com as reivindicações 35 ou 36, caracterizado pelo fato de que a camada constituída de um material termicamente expansível é uma camada única.

38. Sistema de vedação, de acordo com as reivindicações 35, 36 ou 37, caracterizado pelo fato de que o polímero do tipo que, termicamente, mantém substancialmente o formato e o tamanho, compreende um polímero que é isento de componentes que poderiam, quando aquecidos, proporcionar a expansão do polímero em uma proporção maior do que a proporção na qual o polímero, por si próprio, se expande sob tal aquecimento.

39. Sistema de vedação, de acordo com quaisquer das reivindicações 35 a 38, caracterizado pelo fato de que o polímero compreende um polímero à base de silício.

40. Sistema de vedação, de acordo com quaisquer das reivindicações 35 a 39, caracterizado pelo fato de que o material vedante não entra em ignição a uma temperatura de 400ºC.

41, Sistema de vedação, de acordo com quaisquer das reivindicações 35 a 40, caracterizado pelo fato de que |

' 8/8 o material vedante apresenta um índice de oxigênio de 45% ou um valor superior a este.

42. Sistema de vedação, de acordo com quaisquer das reivindicações 35 a 41, caracterizado pelo fato de que o material termicamente expansível é um material tipo borracha, compreendendo grafite expansível ao calor.

43, Sistema de vedação, de acordo com quaisquer das reivindicações 35 a 42, caracterizado pelo fato de que a borracha do tipo que é termicamente substancialmente não- expansível compreende uma borracha que é isenta de componentes que poderiam, quando aquecidos, proporcionar a expansão da borracha em uma proporção maior do que a proporção na qual a borracha, por si própria, se expande sob tal aquecimento.

44, Sistema de vedação, de acordão com à reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que a borracha compreende uma borracha à base de silício, 45, Sistema de vedação, de acordo com quaisquer das reivindicações 35 a 44, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende ainda uma luva de borracha, feita de uma borracha vulcanizada resistente ao fogo, de um tipo que é termicamente substancialmente não-expansível, que se encaixa hermeticamente exteríiormente ao conduto, de modo concêntrico em volta da tubulação, tubo ou duto, e contra o material vedante.