BRPI1010973B1 - sistema de suportação estrutural de dutos - Google Patents

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Abstract

SISTEMA DE SUPORTAÇÃO ESTRUTURAL DE DUTOS A presente patente de invenção refere-se a um sistema de suportação de dutos, mais especificamente a um sistema de suportação estrutural de dutos com aplicação específica em tuneis, e tem por objetivo resolver os problemas e dificuldades na utilização dos métodos tradicionais de montagem de estruturas para suportação de dutos em tuneis, em modalidade construtiva modular, compreendendo essencialmente um montante ou viga caixão em seção circular afixado à parede do túnel ou mediante estrutura de suporte trapezoidal por parafusos , referido montante ou viga caixão compreendendo um ou mais pontos de fixação de estruturas de suporte para roletes, tais estruturas compreendendo elementos de fixação ou batente estrutural, fixados por parafusos a estrutura de suporte de roletes e o referido montante ou viga caixão, a estrutura compreendendo ainda seção de encaixe superior para a inclusão de módulos adicionais, a serem aparafusados às paredes do túnel.

Description

SISTEMA DE SUPORTAÇÃO ESTRUTURAL DE DUTOS Sumário da Invenção
A presente patente de invenção refere-se a um sistema de suportação de dutos, mais especificamente a um sistema de suportação estrutural de dutos com aplicação especifica em túneis.
A presente invenção tem por objetivo resolver os problemas e dificuldades na utilização dos métodos tradicionais de montagem de estruturas para suportação de dutos em túneis, em modalidade construtiva modular.
Antecedentes da Invenção
As dutovias e tubovias são linhas de transporte de fluidos, tais como, petróleo e derivados, produtos químicos, álcool e água, que de acordo com a sua aplicação são denominados oleodutos, gasodutos, aquedutos, minériodutos, polidutos ou alcooldutos. Essas linhas de escoamento são construídas por meio de tubulações de médio e grande porte que se estendem por grandes distâncias subterrâneas, por túneis e tubulações.
A estruturação de suporte para dutos em túneis tradicional não prevê adaptações e modularidade em geometria característica, adaptada à curvatura do túnel, geralmente sendo superdimensionada, projetando trafego maior de dutos.
Na técnica atual, faz-se necessária a construção de toda estrutura de suportação para as demais linhas estimadas para o futuro. Tal construção se faz necessária (pelo método anteriormente projetado) para dar estabilidade ao conjunto, no sentido axial da tubulação, o que efetivamente aumenta o custo final em razão do superdimensionamento projetado.
Ressalte-se que o superdimensionamento acima indicado é necessário em razão da técnica anterior não prever modularidade construtiva.
Ainda, as estruturas atuais exigem soldagem na montagem, manutenção e reparos, o que efetivamente se traduz em maior tempo de execução do projeto com o deslocamento de homens e máquinas ao longo de todo o canteiro de obras (ou extensão do túnel), e riscos excessivos na manutenção e reparos.
As estruturas atuais apresentam ainda colunas em aço de perfil "1" e confinam os dutos em 'quadrados', dificultando o acesso para manutenção e troca.
Objetivos da Invenção
A presente invenção tem por objeto solucionar os problemas apontados, na técnica anterior, com as seguintes propostas técnicas:
  • - eliminar qualquer tipo soldagem no interior do túnel para montagem física das estruturas de suportação de dutos mediante a utilização de estruturas pré-fabricadas e montadas/instaladas no interior do túnel por meio de parafusos;
  • - permitir que a montagem da suportação seja realizada em estágios para cada duto e, independente de cada lado do túnel, com o custo correspondente alocado em cada linha futura e não sobre o centro de custos do gasoduto/oleoduto/dutovia;
  • - eliminar a interferência das colunas em aço (perfil "1"), acabando com o confinamento de dutos em "quadrados" sem acesso que impossibilitem suas inspeções, manutenções e pinturas;
  • - eliminar a necessidade de travessas superiores e instalação postiça de peças a serem ajustadas no local, ou que exijam desmontagens no futuro para passagem de equipamentos, peças e partes de estruturas, máquinas e outros;
  • - maximizar o espaço para circulação de veículos e pessoal;
  • - minimizar o número de interfaces estruturais entre suportes e paredes do túnel, reduzindo-se as oportunidades de erro, necessidade de ajustes tempo de montagem, não havendo, por exemplo, necessidade da utilização do um terceiro inserto metálico superior;
  • - reduzir o número de peças, volume de montagem e peso no transporte dos suportes para o interior do túnel;
  • - reduzir drasticamente o tempo de montagem;
  • - induzir a geometria construtiva para que todas as solicitações mecânicas dos esforços fiquem dentro da própria estrutura:
  • - eliminar, na seção por desmonte de rocha, as fixações dependentes das paredes e a complexidade da fundição dos "socos de concreto" (bases) simplificação de instalação.
A presente invenção compreende, em caráter complementar e não exclusivo, estruturação para lançamento de dutos mediante o sistema descrito no pedido de patente brasileiro n°P10800385-8 de 05.03.2008, e preferencialmente mediante o uso de roletes, motrizes ou não, descritos no pedido de patente brasileiro MU8600496-4 de 20.03.2006
Descrição da Invenção
A presente invenção refere-se a um sistema de suportação de dutos mais especificamente a um sistema de suportação estrutural de dutos com aplicação especifica em túneis, referido sistema compreendendo a disposição de montantes, referidos montantes (viga caixão) recepcionando em sua estrutura peça de apoio de suportes motrizes, aparafusada ao montante, referida peça recebendo ainda um apoio por batente soldado na viga caixão, o montante ou viga caixão possuindo formato substancialmente circular, em seções distintas e modulares, acompanhando a geometria do túnel.
Os montantes ou vigas caixão são instalados no interior do túnel diretamente fixados às paredes do mesmo ou mediante soco de concreto trapezoidal, a fixação em parede compreendendo a instalação prévia de suportes metálicos para posteriormente aparafusar o montante ou viga caixão a parede.
O sistema da presente invenção possui projeto estrutural de suportação inspirado nas estruturas aviônicas, mais especificamente na fuselagem, sendo projetado para suportar grandes quantidades de carga e esforço.
Conforme se depreende das figuras em anexo, o sistema de suportação da presente invenção dispensa o superdimensionamento de projeto por prever módulos adicionais, a serem instalados por aparafusamento em estrutura já existente, não havendo necessidade de construção de toda a estrutura de suportação para as demais linhas estimadas para o futuro, sequer para dar estabilidade ao conjunto, no sentido axial da tubulação.
O sistema da presente invenção prevê estruturas pré-fabricadas e aparafusáveis para montagem no interior do túnel, conforme se depreende das figuras, eliminando qualquer tipo soldagem no interior do túnel para montagem física das estruturas de suportação dos dutos, o lançamento de dutos se dando por roletes motrizes.
Tal concepção técnica permite que a montagem da suportação seja realizada em estágios para cada duto e independente de cada lado do túnel, com o custo correspondente alocado em cada linha futura e não sobre o centro de custos do gasoduto/oleoduto/dutovia.
A estrutura básica de suportação da presente invenção compreende, em linhas gerais, um montante ou viga caixão em seção circular afixado à parede do túnel ou mediante estrutura de suporte trapezoidal por parafusos, referido montante ou viga caixão compreendendo um ou mais pontos de fixação de estruturas de suporte para roletes, tais estruturas compreendendo elementos de fixação ou batente estrutural, fixados por parafusos a estrutura de suporte de roletes e o referido montante ou viga caixão, a estrutura compreendendo ainda seção de encaixe superior para a inclusão de módulos adicionais, a serem aparafusados às paredes do túnel.
A fixação da estrutura compreendida no sistema da presente invenção prevê apenas um parafuso de fixação em cada inserte metálico, com um total de somente dois parafusos por suporte (nas paredes), como também somente dois parafusos para o piso.
Conforme se depreende das figuras em anexo, o sistema da presente invenção elimina a interferência das colunas em aço (perfil "1"), não confinando os dutos em "quadrados", permitindo livre acesso para inspeções, manutenções e pinturas, é até mesmo trocas, e elimina a necessidade de travessas superiores e instalação postiça de peças a serem ajustadas no local, ou que exijam desmontagem no futuro para passagem de equipamentos, peças e partes de estruturas, máquinas e outros; com dimensões e altura excessiva ao limite das mesmas, o sistema da presente invenção maximizando ainda o espaço para circulação de veículos e pessoas.
Uma outra evidente vantagem da presente invenção face a técnica anterior está no fato de haver um reduzido número de interfaces estruturais entre suportes e paredes do túnel, reduzindo-se as oportunidades de erro, necessidade de ajustes e tempo de montagem, não havendo, inclusive, a necessidade da utilização de um terceiro inserto metálico superior, do que efetivamente deriva uma redução do número de peças, volume de montagem e peso no transporte dos suportes para o interior do túnel.
O sistema da presente invenção foi concebido tendo-se em conta a necessidade de se induzir a geometria construtiva para que todas as solicitações mecânicas dos esforços fiquem dentro da própria estrutura e de forma a se anularem. Com as componentes vetoriais dos esforços atuantes internos equilibrados ao máximo, transfere-se apenas esforços externos residuais e sempre no sentido da compressão do concreto. Desta forma, tem-se uma suportação menos dependente da capacidade de retenção das fixações nas paredes. O efeito técnico do formato característico da estrutura de suportação da presente invenção provê, mediante elementos e meios de fixação também característicos, perfeito equilíbrio vetorial e de sustentação.
Ainda, o sistema da presente invenção provê a eliminação, na seção por desmonte de rocha, as fixações dependentes das paredes e a complexidade da fundição dos "Socos de concreto" (bases), exigindo, quando necessário, somente uma base de geometria bem simples e plana para o apoio dos suportes.
Adicionalmente, a presente invenção prevê a instalação de um "Pau de Carga" removível em cada suporte, para auxiliar no içamento dos roletes motrizes e das demais seções futuras (módulos) a serem instaladas para suportação de dutos a serem lançados futuramente.
Modalidade Preferida da Presente Invenção
A modalidade preferida do sistema de suportação de dutos da presente invenção é ilustrada pelas figuras a seguir:
A Figura 1 compreende uma vista esquemática do sistema da presente invenção, evidenciando a parede (1) e piso(2) de túnel aonde é fixado o montante ou viga caixão (3), mediante elementos de fixação (4) e parafusos (9), respectivamente, referida figura evidenciando ainda o suporte(5) para rolete(7) para duto(8) e batente(6) de interligação do suporte(5) e estrutura(3) mediante elemento de fixação(10);
A Figura 2 refere-se a uma vista esquemática do sistema de estruturação evidenciando os elementos já constantes da Figura 1, adicionalmente constando um "Pau de Carga"(12) removível disposto na parte superior(11) do montante ou viga caixão(3) e furo(14) para fixação de outras estruturas de suporte(5).
A Figura 3 refere-se a uma vista esquemática do sistema de estruturação evidenciando os elementos já constantes das Figuras 1 e 2, e adicionalmente elemento de sustentação(13) e outros suportes(5) para dutos(8) de diferentes dimensões, instalados ao longo do montante ou viga caixão(3), em ilustração exemplificativa, mas não restritiva, da capacidade de modularidade do sistema da presente invenção;
A Figura 4 refere-se a uma vista ilustrativa em perspectiva do sistema da presente invenção instalado em um túnel em suas duas modalidades, quais sejam, fixado diretamente à parede e piso(2) do túnel ou fixado por base e elemento trapezoidal (13) a uma base de concreto (2), referida representação evidenciando elementos já descritos nas figuras 1 a 3 acima;
As Figuras 5A e 5B referem-se a uma vista ilustrativa do suporte (5) do sistema da presente invenção, evidenciando os furos(16) para fixação de roletes e/ou batentes e a visita(16) para aparafusamento do referido suporte(5) ao montante ou viga caixão(3);
A Figura 6 refere-se a uma vista ilustrativa em perspectiva do sistema da presente invenção instalado em um túnel evidenciando elementos já descritos nas figuras 1 a 58 acima;
A Figura 7 refere-se a uma vista ilustrativa em perspectiva do sistema da presente invenção instalado em um túnel evidenciando elementos já descritos nas figuras 1 a 58 acima, com destaque para o rolete instalado;
A Figura 8 refere-se a uma vista ilustrativa em perspectiva do sistema da presente invenção instalado em um túnel em suas duas modalidades, quais sejam, fixado diretamente à parede e piso(2) do túnel ou fixado por base e elemento trapezoidal (13) a uma base de concreto(2), referida representação evidenciando elementos já descritos nas figuras 1 a 3 acima, com destaque para o rolete instalado;
A Figura 9 refere-se a uma vista com destaque para dois roletes(7) instalados e peça de apoio(13), referida representação evidenciando elementos já descritos nas figuras 1 a 3 acima, com destaque para o rolete instalado; e
A Figura 10 refere-se a uma vista ilustrativa em perspectiva do sistema da presente invenção instalado em um túnel em suas duas modalidades, quais sejam, fixado diretamente à parede e piso(2) do túnel ou fixado por base e elemento trapezoidal(13) a uma base de concreto(2), referida representação evidenciando elementos já descritos nas figuras 1 a 3 acima e a colocação de mais de um rolete em cada viga, com representação dos dutos.
Adicionalmente á modalidade preferida, a presente invenção compreende ainda uma de variante do montante (ou suporte) de roletes motrizes concebido para lançamento e suportação definitiva de um único tubo ou duto. Como se pode observar nas figuras 11 e 12, a estrutura se limita ao arco necessário, que, no caso ilustrado, corresponde à uma posição de instalação da linha (tubovia ou dutovia) em uma posição relativamente baixa (próxima ao piso do túnel), sendo que nos casos em que se deseje instalar a tubulação em posição mais elevada, o montante terá a forma já descrita para suportação de múltiplas linhas.
A disposição construtiva poderá variar, incluindo ou não os furos centrais (que são vistos nas figs. 11 a 18) os quais têm por objeto: (a) permitir a passagem de tubos, eletrodutos e quaisquer condutores adicionais; (b) permitir inspeções na parte interna do montante; e/ou (c) reduzir o peso estrutural, com o objetivo de facilitar o manuseio nas operações de montagem no interior dos túneis.
Além disso, o sistema de acionamento (sistema de motorização, redução e roletes motrizes) poderá ser montado em uma estrutura complementar, a ser acoplada ao montante por meio de parafusos um outro tipo de fixador, como é o caso ilustrado nas figs. 13 e 15. A finalidade desse arranjo é permitir o uso de espaçadores e de folgas propositadamente incluídas nas furações dos flanges, com o objetivo de corrigir desalinhamentos, impedindo que a qualidade dimensional típica das estruturas civis dos túneis prejudique o alinhamento da tubulação.
Em situações em que as paredes e pisos propiciem o alinhamento necessário, a estrutura poderá ser única (sem divisão entre montante e estrutura do conjunto motriz e, portanto, sem os flanges horizontais aparafusados). Nesse caso, o conjunto motriz (roletes e acionamento) poderá ser montados diretamente nessa estrutura única, conforme constante das Figuras 12, 14, 16, 17 e 18.
A configuração da estrutura desta variante de montante, à semelhança do montante para múltiplos tubos, poderá sofrer pequenas variações, incluindo- se pontos de fixação inferiores ou superiores adicionais, caso as características estruturais do piso e/ou paredes assim requeiram. Nesses casos, os "braços" laterais poderão estar presentes em maior número, assim como a chapa de base inferior poderá ser mais extensa frontal ou lateralmente, conforme ilustrado pela Figura 13, de forma a acomodar um número maior de chumbadores, pinos ou parafusos de fixação.
A explanação acima, não obstante ampla, não exclui outras modalidades que eventualmente possam decorrer da presente invenção, tanto por um modelo construtivo diferenciador quanto por características novas, contempladas em decorrência do desenvolvimento prático da presente invenção, não estancio, portanto, limitada a presente invenção aos tópicos acima descritos.

Claims (14)

  1. SISTEMA DE SUPORTAÇÃO ESTRUTURAL DE DUTOS, caracterizado por compreender determinada disposição de montantes (3), referidos montantes recepcionando em sua estrutura peça de apoio de suportes motrizes (5) para suporte de roletes motrizes (7), aparafusada ao montante (3), referida peça (5) recebendo ainda um apoio por batente (6) soldado no montante para conectar a estrutura peça de apoio de suportes motrizes (5) ao montante (3), o montante (3) possuindo formato substancialmente circular, formado em seções distintas e/ou modulares, acompanhando a geometria de um túnel no qual são dispostos, os montantes (3) sendo instalados no interior do túnel diretamente fixados às paredes (1) do mesmo.
  2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a fixação em parede compreender a instalação prévia de suportes metálicos para posteriormente aparafusar o montante à parede.
  3. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado por as estruturas que compõe o sistema serem pré-fabricadas e aparafusáveis para montagem no interior do túnel.
  4. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender a eliminação de qualquer tipo soldagem no interior do túnel para montagem física das estruturas de suportação dos dutos.
  5. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o lançamento de dutos se dar por roletes motrizes.
  6. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender uma estrutura de suportação que compreende um montante ou viga caixão (3) em seção circular afixado à parede do túnel ou mediante estrutura de suporte trapezoidal (13) por parafusos ou mediante soco de concreto trapezoidal, referido montante ou viga caixão compreendendo um ou mais pontos de fixação de estruturas de suporte para roletes (5), tais estruturas compreendendo elementos de fixação ou batente estrutural (6), fixados por parafusos a estrutura de suporte de roletes (5) e o referido montante ou viga caixão(3), a estrutura compreendendo ainda seção de encaixe superior para a inclusão de módulos adicionais, a serem aparafusados às paredes do túnel.
  7. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a fixação da estrutura compreendida no sistema da presente invenção prever apenas um parafuso de fixação em cada inserte metálico, com um total de somente dois parafusos por suporte nas paredes, e somente dois parafusos para a fixação no piso.
  8. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por prever a instalação de um "Pau de Carga" removível em cada suporte.
  9. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por ser modular e poder compreender duas ou mais seções interconectadas ou não de montantes e dois ou mais suportes de roletes (5).
  10. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por o montante compreender configuração para a suportação de múltiplas linhas.
  11. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por compreender furos centrais, referidos furos tendo por função (a) permitir a passagem de tubos, eletrodutos e quaisquer condutores adicionais; (b) permitir inspeções na parte interna do montante; e/ou (c) reduzir o peso estrutural, com o objetivo de facilitar o manuseio nas operações de montagem no interior dos túneis.
  12. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por compreender um sistema motorizado de acionamento, referido sistema podendo ser montado em uma estrutura complementar, a ser acoplada ao montante por meio de elemento fixador.
  13. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por o conjunto motriz composto por roletes e acionamento ser montado diretamente na referida estrutura única.
  14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por a referida estrutura compreender pontos de fixação inferiores ou superiores adicionais, "braços" laterais adicionais, e/ou chapa de base inferior mais extensa frontal e/ou lateralmente.
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