ES2226431T3 - Aparato para aislar o ensayar un segmento de tubo. - Google Patents

Abstract

Un aparato (400) para aislar o ensayar un segmento de un tubo que tiene un diámetro interno, comprendiendo el mencionado aparato: a) un cuerpo (404) anular con caras anulares dirigidas en sentidos opuestos y que definen, sobre su perímetro externo, una oquedad (417); b) un par de henchimientos (401, 407) estando situado cada uno de los mencionados henchimientos (401, 407) en extremos opuestos del mencionado cuerpo anular (404) y coaxialmente con el mismo; c) un par de miembros (403, 406) resilientes anulares adaptados para estar respectiva y coaxialmente yuxtapuestos entre cada uno de los mencionados henchimientos (401, 407) y las mencionadas caras anulares; d) medios (414, 402, 408) para forzar los henchimientos (401, 407) respectivamente hacia el mencionado cuerpo (404) anular deformando, de este modo, los mencionados miembros (403, 406) resilientes en un sentido radial hacia fuera contra la superficie interna del mencionado tubo a fin de formar un sello entre ellos, por lo cual cuando elmencionado aparato (400) está en uso, un primer espacio anular sellado está definido entre la mencionada oquedad (417) sobre el mencionado cuerpo (404) anular, la superficie interna de tubo y los mencionados miembros (403, 406) resilientes.

Description

Aparato para aislar o ensayar un segmento de tubo.

Antecedentes de la invención

En la fabricación de sistemas de flujo de fluido, bien sea a objeto de transportar líquidos, tales como petroquímicos, o gases, tales como gas natural, e incluso cereales fluidizados como es habitual en la industria de procesado de cereal, el uso de conductos o tubos es habitual y exhaustivo. A partir de un punto de vista de fabricación, los tubos únicamente se pueden fabricar hasta una longitud finita y, por lo tanto, se deben conectar entre sí diversos tramos o codos para estructurar el medio que transporta de fluido en conductos. Esto se realiza soldando a tope extremos de tubos entre sí o a codos etc., o, alternativamente, soldando a tope el extremo de un tubo a una brida y yuxtaponiendo dos bridas a tope entre sí por medios habitualmente conocidos, por ejemplo, usando pernos a través de cada una de las partes anulares yuxtapuestas de cada brida a tope. Generalmente, dichas bridas emplean casquillos de forma que colaboren como elementos de sellado.

Es creciente el deseo de probar estas soldaduras a objeto de determinar si hay alguna fuga. Particularmente en la industria petroquímica, ahora se ha legislado que la cantidad de fluido que se evapora o escapa por cualquier soldadura o brida/interfaz de brida se reduzca hasta límites permisibles, los cuales, hasta la fecha, han sido de, aproximadamente, 2 litros por año hasta menos de 1/4 de un litro por año por brida/ interfaz de brida o de soldadura. Cuando se considera que en las plantas petroquímicas hay miles de dichas soldaduras o bridas a tope, la tarea de probar cada una de ellas se hace lenta y costosa.

El documento WO-A-96 23 204 describe una invención, cuyos inventores son los mismos que los de la presente invención, la cual comprende una herramienta para usar en probar soldaduras de tubo. La herramienta de esta solicitud está diseñada para probar soldaduras aplicando presión sobre el interior de la soldadura. Aunque proporciona una herramienta eficaz y precisa para realizar dicha prueba, la herramienta descrita en esta solicitud no está bien diseñada para usarse en tubos de diámetros más pequeños. Un ejemplo de una herramienta como esta de la técnica anterior se describe en lo que sigue haciendo referencia a las figuras 1 a 5.

Los aspectos de la presente invención se definen en las reivindicaciones adjuntadas.

Descripción de los dibujos

Ahora se describirá la invención a modo de ejemplo haciendo referencia a los dibujos que se acompañan:

la figura 1 es una vista en perspectiva de conjunto de un obturador de prueba, de acuerdo con la técnica anterior, particularmente adecuado para diámetros de tubo de, aproximadamente, hasta 8,9 cm;

la figura 2 es una vista en sección en una solicitud preliminar del obturador de la figura 1 en el interior de un tubo de brida a tope/interfaz de soldadura, cuya integridad se ha de probar;

la figura 2A es la misma que la figura 2, mostrando el encaje del obturador en posición sellada; la figura 2B es una sección transversal ortogonal a la de las figuras 2 y 2A mostrando, además, la prueba;

la figura 3 es una sección transversal a lo largo de las líneas III-III de la figura 2;

la figura 4 es una vista en sección transversal axialmente en parte, de una disposición alternativa de un obturador de tubo con respiro, particularmente adecuada para tubos de mayores diámetros de, aproximadamente, hasta 20,3 cm;

la figura 5 es sección parcial ilustrativa de la secuencia de la prueba para probar la integridad de la interfaz soldada de brida de tubo;

la figura 6 es una vista en sección transversal de una herramienta de un solo perno de acuerdo con la invención.

Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, se muestra genéricamente una versión de la técnica anterior de un obturador de prueba (10) y es adecuado para probar la integridad de una discontinuidad (30) soldada, como una interfaz de brida (31) -soldadura (30)- tubo (32). La brida (31) generalmente es una brida con empalme plano estándar, como será evidente a partir de este punto, mientras que el tubo o conducto (32) tiene genéricamente un diámetro de, aproximadamente, hasta 45,7 cm. La discontinuidad (30) soldada es una soldadura que mantiene sujeta la brida (31) al extremo del tubo (32) de tal forma que la brida correspondiente de un trayecto de tubo siguiente puede ser empernada a la misma, una vez yuxtapuestas cada superficie (33) anular plana de cada brida (31). Inicialmente, es la interfaz (30) de soldadura cuya integridad se ha de determinar, haya o no fisuras o aberturas que no se vean las cuales puedan permitir fugas de un fluido que pasará a través del conducto (32) cuando esté en aplicación, como en el entorno petroquímico o en otro entorno. Una interfaz empernada brida-brida podría ser probada análogamente, como podría serlo cualquier otra discontinuidad de tubo.

En la primera disposición, el obturador (10) incluye un árbol (11) cilíndrico que en un extremo tiene una caña (12) con hilos de rosca y en el otro extremo, un henchimiento integral, obturador o disco (13) a fin de formar un componente (14) integral de árbol; como se muestra, el disco (13) tiene una superficie (13') periférica interna biselada o a modo de cono. El árbol (11) define un taladro (15) interno que comunica con un extremo (16) abocardado exterior o distal que actúa como un medio de fijación para poner en comunicación el taladro con una fuente de presión de agua que, durante la prueba, actúa como un medio de presión como se explicará. El taladro (15) se extiende aproximadamente a medio camino en el interior, y a lo largo, del eje longitudinal del árbol (11), como se ve más claramente mediante líneas ocultas en la figura 2 y en la sección transversal de la figura 2B, y se comunica con canales (17) orientados diametralmente, los cuales se comunican con la superficie del diámetro externo del árbol (11) -véase figura 2B.

El árbol (11) está adaptado para pasar a través de una pieza anular, a la que algunas veces se hace referencia como el anillo, indicada genéricamente como (20), que tiene un taladro (21) interno dimensionado más grande que el diámetro externo del árbol (11), y que tiene al menos un taladro radial, mostrado en las figuras 1 y 2 como dos canales (22) radialmente opuestos que ponen en comunicación una oquedad (23) anular escalonada, que exteriormente circunscribe la parte central del anillo (20) con el (24) y (25), con sus correspondientes superficies (24') y (25') anulares truncadas exteriores que están biseladas hacia dentro desde el centro hasta el perímetro.

Con el fin de terminar con los otros componentes rígidos del obturador (10), hay un anillo (26) cuyo taladro interno es mayor que el del diámetro exterior del árbol (12) con hilos de rosca a fin de acomodar con espacio su paso pasante por allí, teniendo el anillo una interfaz (26') como una superficie cónica anular reversiblemente biselada, y su cara externa, preferiblemente ortogonal respecto del eje longitudinal del taladro, teniendo todavía un taladro escalonado de un diámetro ligeramente mayor en la interfaz entre este espacio y el taladro interno del anillo a fin de definir una canaleta (26_{T}) acanalada la cual acomoda un anillo (R_{3}) elastómero más pequeño, como se explicará. La superficie (26') anversa es una superficie cónica anular reversiblemente biselada, la cual también puede estar "truncada", como se ve claramente en las figuras 2, 2A y 2B.

Un segundo henchimiento en forma de un collar (27) anular tiene su taladro interno dimensionado para acomodar el árbol con hilos de rosca, para que case con una tuerca (28) con hilos de rosca la cual está adaptada para roscarse sobre el árbol y comprimir todos los componentes del obturador a que se hace referencia en lo que antecede, dentro de una única unidad integral. Con el fin de proporcionar sellado anular entre las superficies (13') y (24') biseladas yuxtapuestas, hay un anillo (R_{1}) anular elastómero; análogamente, hay un anillo (R_{2}) anular elastómero yuxtapuesto entre superficies (25') y (26') anulares cónicas, y hay un sello (R_{3}) anular elastómero el cual anida en el interior de la canaleta (26_{r}) anular. El diámetro interno de la canaleta anular está dimensionado para enganchar por rozamiento el diámetro externo del árbol (11) a fin de proporcionar un ajuste que selle como se explicará.

Con el fin de insertar el obturador (10) montado dentro de la interfaz de tubo a fin de probar la integridad del diámetro interno de la interfaz (30), y haciendo referencia ahora a la figura 2, el obturador montado en su modo relajado se coloca dentro de la brida de tubo con la interfaz (30) ocupando la zona definida por la oquedad (23) anular, o en comunicación con la misma. Se gira la tuerca (28) para cerrar el paso de fluido, como ser muestra por la flecha en la figura 2A, y los respectivos biseles (13') y (24') anulares se fuerzan a una proximidad más estrecha; y análogamente con los biseles (25') y (26') yuxtapuestos, que fuerzan, respectivamente, los correspondientes anillos (R_{1}) y (R_{2}) anulares, hacia fuera en el sentido de sus flechas (Ra) correspondientes. Al mismo tiempo, fluido en el sentido de la flecha (F) inunda el taladro (15), los canales (17) radiales dispuestos opuestamente poniendo en comunicación flujos de agua con las regiones del árbol delantero indicadas con (40) en la figura 2B, fuera del canal (22) radial del anillo (20) a fin de inundar el espacio (S) anular definido por el obturador (10) en el diámetro interno de la interfaz de brida de tubo. Algo del fluido escapará, fluyendo en el sentido de las flechas (60) durante el purgado inicial de cualquier aire dentro del espacio o plenum (S), mientras la tuerca (28) se gira para cerrar el paso de fluido en el sentido de la flecha (50) sellando eventualmente con el espacio (S). El anillo anular (R_{3}) aísla el espacio (S) anular entre el taladro (21) interno y el diámetro (11) externo del árbol a fin de crear un entorno estanco al agua.

Se aplica presión adicional de agua a fin de aumentar la presión de agua dentro del espacio (S). La presión de agua dentro del espacio (S) se puede medir mediante un dispositivo hidrostático, no mostrado, mientras se observa el lado externo de la interfaz (30) de soldadura para ver si se produce alguna fuga.

En la realización de las figuras 4 y 5 -la cual es particularmente adecuada para diámetros internos de tubo de, aproximadamente, hasta 125 cm debido a que los obturadores de prueba con diámetros mayores que, aproximadamente, 9 cm, figuras 1 a 3, resultan demasiado pesados para que los porten los hombres que trabajan- la misma consta de un árbol (41) que tiene un henchimiento o disco (42) de extremo externo, en un extremo y una parte (43) con hilos de rosca en el extremo opuesto, definiendo el árbol y el disco un taladro (44) central. El disco (42) está soldado en (45) a una placa (46) anular de disco de extremo cuyo margen (46') interno es un anillo biselado para acomodar una junta tórica (R_{1}). Existe un disco (47) opuesto de extremo anular con un bisel (47') anular interno similar para acomodar el anillo (R_{2}) anular pero el disco (47) también tiene una abertura (48) pasante la cual permite el paso de una inundación hidrostática y de un circuito de prueba, mostrado genéricamente como (50) para extenderse a través suyo. El obturador (40) incluye una pieza (60) anular que define un taladro (61) interno, el cual acomoda el árbol (41), y una canaleta (62) circunferencial externa, la cual incluye un canal (63) de llenado hidrostático que comunica con el circuito (50) de prueba en la forma mostrada. Como tal, el circuito (50) tiene una manguera (51) con hilos de rosca cuyo extremo distal se rosca y casa de forma que cree un sello con hilos de rosca (T) correspondientes, definidos por el otro externo del taladro (63) para crear un canal de fluido que pase a través del disco (47) y que comunique con la canaleta (62). El taladro (44) actúa como un canal de venteo para permitir el venteo del tubo (32) interno cuando el obturador (40) se está insertando en el tubo con brida limitado por la soldadura (30) periférica, la cual se coloca para fijar el tubo a la brida de forma sellada -véase figura 5. También puede ser ventajoso realizar un segundo circuito de prueba el cual se indica con (65) para probar todo lo que está a la derecha del obturador (40), como se muestra en esta figura. De este modo, el mismo taladro (44) sirve para ventear el interior del tubo (33) durante la inserción y la retirada del obturador (40), o, alternativamente, acomoda un segundo circuito para probar el interior del tubo (32), si así se requiere, utilizando circuito (65) de prueba.

Si se ha de probar el espacio (S) que está limitado por el obturador (40) y por la brida (31) interna del tubo (32) por la soldadura (30) circunferencial, entonces, se coloca una manguera (51) preferiblemente con hilos de rosca a fin de estar vertical sobre el taladro (44), y el circuito (50) de prueba incluye un indicador (P) de presión hidrostática que comunica con la manguera (51), una válvula (V) de venteo o escape que tiene un conmutador (V_{1}), y una válvula (H) de control de fluido hidráulico con su correspondiente conmutador (H_{1}). Periódicamente, se permite que fluya agua a través de la válvula (H) al interior del espacio (S) abriendo (H_{1}) y cerrando (V_{1}), y el venteo del aire dentro del espacio (S) se consigue invirtiendo las posiciones (H_{1}) y (V_{1}) de la válvula a fin de evacuar el aire fuera de la válvula (V) de acuerdo con la flecha de lo que antecede. Este ciclado se produce hasta que el espacio (S) está lleno de agua y, a continuación, tiene lugar la aplicación de presión al agua de tal forma que el indicador (P) de presión registra la presión hidrostática sobre la costura (30) de soldadura circunferencial para probar la integridad de la misma.

La figura 6 ilustra una realización de la invención en la cual se muestra una herramienta de un solo perno que puede usarse para tubos de diámetro de 1,9 cm hasta 10,2 cm. La herramienta se muestra genéricamente en 400, comprendiendo un árbol 402 central que tiene un primer extremo, un segundo extremo con hilos de rosca y un taladro 418 pasante. El árbol 402 central está fijado a una placa 401 de respaldo con forma de disco a través de un taladro 419 situado en el centro de la placa 401 de respaldo de tal forma que el orificio 419 y el taladro 418 son coaxiales. El diámetro externo del primer extremo del árbol 402 central encaja sin holgura en el interior del orificio 419 y el árbol 402 central se extiende genéricamente normal desde el centro de la placa 401 de respaldo. En la realización preferida, la placa 401 de respaldo y el árbol 402 central comprenden una estructura unitaria.

Un cilindro 404 está montado de forma que pueda deslizar sobre el árbol 402 central de tal forma por lo que hay una holgura entre el cilindro 404 y el árbol 402 central. El cilindro 404 incluye un canal 417 de oquedad que es continuo alrededor del perímetro del cilindro 404. Entre el tubo y el canal 417 de oquedad está creada una cavidad. Al menos un canal 405 se extiende desde el canal 417 de oquedad hasta la región de oquedad entre el cilindro 404 y el árbol 402 central.

Un sello 403 se encuentra situado entre la placa 401 de respaldo y el cilindro 404, y un sello 406 se encuentra situado entre el cilindro y una placa 407 frontal. Los sellos 403 y 406 comprenden preferiblemente juntas tóricas.

Un taladro se extiende a través de la placa 407 frontal y del manguito 408. La placa 407 frontal y el manguito 408 están montados coaxialmente sobre el árbol 402 central. La placa 407 frontal comprende un primer extremo contiguo al sello 406 y un segundo sello fijado a un manguito 408. Entre los diámetros internos de la placa 407 frontal, del manguito 408 y del diámetro externo del árbol 402 existe una holgura. El manguito 408 incluye una admisión 409 y una descarga 416 situada hacia el segundo extremo del árbol 402 central. En la realización preferida, la placa 407 frontal y el manguito 408 comprenden una estructura unitaria.

Tras el manguito 408, y desplazándose en el sentido del segundo extremo del árbol 402 central, un sello 410 está seguido por una arandela 411 de compresión, un manguito 412 de compresión, una arandela 413 deslizante y, por último, una tuerca 414. El segundo extremo con hilos de rosca del árbol 402 central sobresale de la tuerca 414.

Durante la operación, la herramienta 400 se coloca dentro de un tubo en una ubicación deseada. La tuerca 414 se aprieta, a continuación, sobre el árbol 402 central con el fin de forzar a que todos los componentes estén dispuestos a modo de sándwich y apretados entre sí, entre la tuerca 414 y la placa 401 de respaldo. A medida que la placa 401 de respaldo y la placa 407 frontal se comprimen entre sí, los sellos 403 y 406 de ambos lados del cilindro 404 se fuerzan hacia fuera para reunirse con el diámetro interno del tubo. Esto crea la cavidad entre el interior del tubo y el cilindro 404. Un medio tal como agua se alimenta entonces, en el interior de la admisión 409. La cavidad se sangra hasta que no quede aire en la cavidad. Si se está realizando una operación hidrostática, el agua quedará contenida en la cavidad y será presurizada. Durante una operación hidrostática, el agua será alimentada de forma continua al interior de la admisión 409 y forzada fuera de la descarga 416.

Aunque se ha descrito la invención haciendo referencia a una realización específica, diversas modificaciones de la misma serán evidentes para los expertos en la técnica sin apartarse del alcance de la invención, como de define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

1. Un aparato (400) para aislar o ensayar un segmento de un tubo que tiene un diámetro interno, comprendiendo el mencionado aparato:

a) un cuerpo (404) anular con caras anulares dirigidas en sentidos opuestos y que definen, sobre su perímetro externo, una oquedad (417);

b) un par de henchimientos (401, 407) estando situado cada uno de los mencionados henchimientos (401, 407) en extremos opuestos del mencionado cuerpo anular (404) y coaxialmente con el mismo;

c) un par de miembros (403, 406) resilientes anulares adaptados para estar respectiva y coaxialmente yuxtapuestos entre cada uno de los mencionados henchimientos (401, 407) y las mencionadas caras anulares;

d) medios (414, 402, 408) para forzar los henchimientos (401, 407) respectivamente hacia el mencionado cuerpo (404) anular deformando, de este modo, los mencionados miembros (403, 406) resilientes en un sentido radial hacia fuera contra la superficie interna del mencionado tubo a fin de formar un sello entre ellos, por lo cual cuando el mencionado aparato (400) está en uso, un primer espacio anular sellado está definido entre la mencionada oquedad (417) sobre el mencionado cuerpo (404) anular, la superficie interna de tubo y los mencionados miembros (403, 406) resilientes.

e) un medio (405, 409, 416) para introducir un fluido en el interior del mencionado espacio anular en el cual el mencionado medio para introducir un fluido comprende un primer canal (405, 409) para introducir el mencionado fluido en el interior del espacio anular, y un segundo canal (405, 416) para evacuar aire del espacio anular o para permitir que el mencionado fluido circule a través del espacio anular;

f) un escape (418) que se extiende a través del mencionado aparato (400) para proporcionar comunicación entre los segmentos interiores del mencionado tubo sobre extremos opuestos del mencionado aparato (400);

en el cual el mencionado aparato (400) incluye, además, un árbol (402) que se extiende a través del cuerpo (404) anular y del par de henchimientos (401, 407), teniendo el mencionado árbol (402) primeros y segundos extremos, estando afirmado un primer henchimiento (401) del mencionado par de henchimientos al primer extremo del mencionado árbol (402), y en el cual el mencionado medio para forzar (414) está proporcionado sobre el segundo extremo del mencionado árbol (402);

y en el cual un segundo henchimiento (407) del mencionado par de henchimientos incluye un manguito (408) fijado al mismo, extendiéndose el mencionado manguito (408) sobre una parte del mencionado árbol (402) y estando situado entre el mencionado medio para forzar (414) y el mencionado segundo henchimiento (407), teniendo el mencionado manguito (408) un diámetro mayor que el del árbol (402) por lo cual un segundo espacio anular está formado entre el manguito (408) y el árbol (402), estando el mencionado segundo espacio anular en comunicación de fluido con el mencionado medio para introducir un fluido (405), y en el cual el mencionado manguito (408) incluye lumbreras (409, 416) para pasar el fluido a través del mencionado segundo espacio anular.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el cual el mencionado árbol (402) se extiende genéricamente coaxialmente a través del cuerpo anular (404) y el mencionado par de henchimientos (401, 407).

3. El aparato de la reivindicación 2, en el cual el escape comprende un taladro (418) que se extiende a través del mencionado árbol (402).

4. El aparato de la reivindicación 3, en el cual el cuerpo (404) anular está enganchado de forma que pueda deslizar sobre el mencionado árbol (402), por lo cual, se crea un tercer espacio anular entre el mencionado árbol (402) y el mencionado cuerpo (404) anular, estando los mencionados espacios anulares segundo y tercero en comunicación de fluido entre sí.

5. El aparato de la reivindicación 4, en el cual los mencionados canales primero y segundo comprenden aberturas (405) que se extienden radialmente a través del mencionado cuerpo (404) anular para permitir la comunicación de fluido entre los mencionados espacios anulares primero y tercero.

6. El aparato de la reivindicación 1, en el cual el mencionado medio para forzar comprende una tuerca (414) que colabora con una parte con hilos de rosca sobre el mencionado segundo extremo del árbol (402).

7. El aparato de la reivindicación 6, en el cual la mencionada tuerca (414) se apoya contra un extremo (413) del mencionado manguito (408) opuesto al mencionado segundo henchimiento (407).