ES2279800T3

ES2279800T3 - Fabricacion de tubos flexibles u otros articulos alargados.

Info

Publication number: ES2279800T3
Application number: ES01905898T
Authority: ES
Inventors: Keith Dixon-Roche; Luc Julien P. Bourgeois
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2007-09-01
Anticipated expiration: 2021-02-19
Also published as: DK1255943T3; BR0108434A; WO2001061230A2; DE60125511T2; EP1255943B1; WO2001061230A3; BR0108434B1; US20030121595A1; PT1255943E; EP1255943B8; ATE349644T1; AU2001233868A1; US20070163700A1; EP1760380A1; EP1255943A2; US20050241772A1; US20080105365A1; DE60125511D1

Abstract

Un procedimiento de fabricación de un tubo flexible (300) que debe revestirse de al menos una capa (102) de material de revestimiento (104 + 106), comprendiendo el procedimiento proveer un rollo (100) de material de revestimiento de tubos flexibles (104 + 106), teniendo el rollo (100) un núcleo hueco (109) cuyo diámetro es mayor que el diámetro externo del tubo flexible (300), situar el rollo (100) alrededor del tubo flexible (300) de manera que el tubo flexible (300) pase a través del núcleo (109) del rollo (100), llevar a cabo la rotación relativa del rollo (100) y el tubo flexible (300) para desenrollar material de revestimiento de tubos flexibles (104 + 106) desde el rollo (100) y sobre el tubo flexible (300) mientras simultáneamente se efectúa el desplazamiento longitudinal relativo del tubo flexible (300) y el rollo (100) para envolver helicoidalmente el material de revestimiento de tubos flexibles (104 + 106) sobre y a lo largo del tubo flexible (300); caracterizado porque el material de revestimiento de tubos flexibles (104 + 106) se provee bajo la forma de una cinta (102) que es extraíble desde el interior (109) del rollo (100).

Description

Fabricación de tubos flexibles u otros artículos alargados.

Esta invención se refiere a la fabricación de tubos flexibles u otros artículos alargados y se refiere, más concretamente, aunque no exclusivamente, a formas de cintas de armadura y a maquinaria para envolver para revestir o para armar tubos flexibles u otros artículos alargados.

Tubos flexibles son conductos flexibles, de ellos, los de mayor tamaño pueden usarse para la transferencia masiva de líquidos y gases (por ejemplo, entre una plataforma de producción de petróleo y un buque petrolero) en un entorno marino. Tales tubos flexibles grandes se arman habitualmente para aumentar la resistencia frente al aplastamiento y las cargas de tracción así como para aumentar su capacidad de resistir la presión interna. Hasta cierto punto, los cables eléctricos grandes para uso subterráneo o submarino pueden considerarse equivalentes a los tubos flexibles que contienen uno o más conductores eléctricos aislados, al menos al considerar la necesidad y los procedimientos de revestimiento y armado de cables eléctricos (por ejemplo, considerar cables eléctricos que son enfriados y/o aislados por un fluido interno a presión). Otros artículos alargados (por ejemplo, umbilicales) pueden tener propiedades y requisitos similares que se pueden satisfacer mediante revestimiento y armado. En la siguiente memoria descriptiva, por simplicidad y brevedad, el término "tubo flexible" (o "tubos flexibles" en plural) se utilizará como una designación colectiva para artículos alargados incluyendo, aunque no exclusivamente, tubos flexibles y otros conductos flexibles, cables eléctricos, umbilicales y otros artículos alargados que tienen propiedades análogas, para los cuales el revestimiento y/o la armadura es deseable o necesario; las afirmaciones de la siguiente memoria descriptiva deberán interpretarse consecuentemente.

En el estado actual de la técnica de fabricación de tubos flexibles, los tubos flexibles unidos a caucho se arman en primer lugar envolviendo o extrudiendo una capa de caucho alrededor del núcleo del núcleo de un tubo flexible (montaje de capas internas), envolviendo después el núcleo del tubo flexible cubierto de caucho con hilos de acero monofilar o multifilar como material de armadura. Se extruden/envuelven sucesivas capas de caucho y armadura alrededor del tubo flexible parcialmente fabricado para construir un tubo flexible terminado. Inicialmente, este caucho se vulcaniza y cada hilo o cable de armadura se envuelve individualmente sobre el caucho no vulcanizado bajo tensión aplicada. Si el caucho no vulcanizado no se autorrefuerza o se constriñe de otro modo de manera adecuada, el hilo o cable de armadura atravesará el caucho dejando la capa de armadura desigual e inestable y, como consecuencia, reducirá la resistencia y estabilidad de la capa de armadura. Actualmente, este problema se mitiga rellenando cada capa de caucho con una tela tejida para impedir que el caucho se filtre alrededor del hilo o cable de armadura a medida que el hilo o cable se está envolviendo alrededor de la capa de caucho.

De las técnicas convencionales de armadura de tubos flexibles surgen los siguientes problemas:

(1) la tela tejida (utilizada como relleno) absorberá gas durante el uso del tubo flexible terminado y es propensa a promover la delaminación y/o división del tubo flexible multicapa tras una descompresión explosiva (es decir, tras la despresurización rápida de fluido contenido dentro del diámetro del tubo flexible);

(2) la tela se suma al coste del tubo flexible terminado debido al material extra y los procedimientos de fabricación adicionales requeridos;

(3) el tiempo para ajustar una máquina para envolver que debe rotar y envolver más de cien hilos o cables es excesivo y, dado que el ajuste suele interrumpir la producción (porque la producción no puede continuar durante el ajuste), este procedimiento es contraproducente;

(4) los hilos o cables de armadura deben instalarse con una densidad de empaquetado inferior al 100% y la envoltura de hilos o cables individuales resulta inevitablemente en amontonamiento y la acumulación de cavidades de manera que el producto final no es uniformemente flexible y proclive a la deshiladura (una forma de avería en el cable en la que se produce descomposición y abombamiento de la armadura);

(5) las máquinas para envolver armaduras convencionales inducen el torcimiento de los hilos y cables de armadura a medida que se envuelven;

(6) la envoltura alternativa de capas de caucho y capas de hilos/cables resulta en la adhesión superficial entre estas capas sucesivas, lo que se sumará a los problemas destacados en el párrafo (4) precedente;

(7) las máquinas convencionales para envolver armaduras son planetarias, es decir, los rollos de hilo/cable de envoltura se transportan en órbitas alrededor del tubo flexible que se está construyendo y se desenrollan desde el exterior de los rollos; esto es tolerable para rollos pequeños en los que la inercia es mínima, pero se convierte en un problema grave con rollos cuyos diámetros son de cuatro o cinco metros y que pesan muchas toneladas (como se requiere para tubos flexibles mayores que deben fabricarse sin juntas en los hilos de armadura, incluso en tubos flexibles de gran longitud);

(8) las máquinas para envolver armaduras convencionales son suficientemente grandes y caras como para limitar a los fabricantes de tubos flexibles a la compra a una única de estas máquinas;

esta limitación de una única máquina requiere que durante su fabricación, un determinado tubo flexible deba pasar por la máquina cada vez que se agrega otra capa de hilos/cables (con reajuste de la máquina entre cada pasada), mientras que, en una situación ideal, un tubo flexible sólo pasaría una vez a lo largo de una cadena de producción multimáquina.

En comparación con las técnicas de armadura de tubos flexibles convencionales, sería preferible
que:

(1) el caucho u otro elastómero careciese de tela;

(2) los hilos o cables de armadura estuvieran distribuidos uniformemente;

(3) el tiempo necesario para el ajuste (y, de ahí, la duración de la interrupción de la producción) se redujese significativamente;

(4) se pudiese garantizar que un caucho no vulcanizado u otro polímero fluyese alrededor de los hilos o cables de armadura y, en el caso de los cables multifilar, también se dispersasen uniformemente dentro de los cables;

(5) se permitiese el uso de materiales alternativos para armar (por ejemplo, fibra de carbono, aramida y similares, que pueden estar en forma de cuerdas, hilos, fibras o cables) usando el mismo equipo de fabricación.

El logro de estas aspiraciones garantizaría que el tubo flexible resultante tuviese máxima resistencia y sufriese la mínima alteración al doblarse, y minimizaría las probabilidades de delaminación debido a la descompresión explosiva a la vez que eliminaría la posibilidad de desgarre que podría promover la rotura por fatiga de la tela.

El documento WO 99/14150 describe una máquina y un procedimiento que satisface algunas de estas necesidades. Concretamente, evita el uso de pesados carretes de refuerzo orbitantes al tener hilos de refuerzo en bobinas coaxiales con el eje del tubo flexible. Sin embargo, esta técnica precedente requiere el uso de múltiples carretes y múltiples guías para llevar los hilos desde el exterior de los carretes hasta el tubo flexible. Esta disposición es compleja de construir y de manejar.

Según un primer aspecto de la presente invención, hay provisto un procedimiento de fabricación de un tubo flexible como se define en la reivindicación 1.

Según un segundo aspecto de la presente invención hay provista una máquina para envolver tubos flexibles como se define en la reivindicación 13.

A continuación, se describirán formas de realización de la invención a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

la fig. 1 es una vista en perspectiva simplificada de un rollo de cinta de revestimiento de tubos flexibles de acuerdo con un aspecto de la presente invención (incluyendo la fig. 1 una vista trasera de la cinta equivalente a una sección transversal de la cinta);

la fig. 2 es una sección fragmentada, a una escala mucho mayor, de una matriz de recubrimiento para formar la cinta de revestimiento de tubos flexibles de la fig. 1;

la fig. 3 es una vista en planta parcialmente transversal de un rollo de cinta de revestimiento de tubos flexibles que está siendo aplicada en un tubo flexible por una primera forma de realización de la máquina para envolver tubos flexibles de acuerdo con otro aspecto de la presente invención;

la fig. 4 es un alzado trasero simplificado de la disposición de la fig. 3, mirando a lo largo del eje del tubo flexible;

la fig. 5 es un alzado trasero simplificado de la disposición de la fig. 3, mirando a lo largo del eje del rollo;

la fig. 6 es una vista en planta parcialmente transversal simplificada de un rollo de cinta de revestimiento de tubos flexibles que está siendo aplicada en un tubo flexible por una segunda forma de realización de la máquina para envolver tubos flexibles de acuerdo con la presente invención;

la fig. 7 es un alzado trasero simplificado de la máquina para revestir tubos flexibles de la fig. 6, mirando a lo largo del eje del rollo;

las figs. 8 y 9 son, respectivamente, alzados frontal y lateral de una primera parte de las unidades de montaje del rollo y manipulación de la cinta comprendidas en la máquina para envolver tubos flexibles de la fig. 6;

las figs. 10 y 11 son, respectivamente, alzados frontal y lateral de una segunda parte de las unidades de montaje del rollo y manipulación de la cinta comprendidas en la máquina para envolver tubos flexibles de la fig. 6; y

la fig. 12 es una vista en perspectiva simplificada de la máquina para envolver tubos flexibles completa de la fig. 6.

Haciendo referencia en primer lugar a la fig. 1, esta representa esquemáticamente un rollo 100 de cinta de revestimiento de tubos flexibles 102 bajo la forma de una hilera de cables de acero multifilar 104 inscrustado en una cubierta 106 de un polímero adecuado, como un elastómero (por ejemplo, un caucho sintético formulado para la resistencia al agua marina). Los cables 104 forman una estructura en la que son paralelos entre sí y están ligeramente separados en una capa única, sin tocarse o cruzarse entre sí. El material de los cables 104 se selecciona de manera que la cinta 102 sea adecuada para revestir un tubo flexible (no mostrado en la fig. 1) para formar una capa de armadura del tubo flexible, como se detallará posteriormente. El trenzamiento de los cables 104 permite que el elastómero 106 se disperse dentro de la estructura de los cables 104, para mejorar así la adhesión mutua de los cables 104 con el elastómero 106. El rollo 100 es generalmente circular (de hecho, una espiral cerrada) alrededor del eje longitudinal 108 que es el eje alrededor del cual el rollo 100 se enrolló inicialmente. El rollo 100 tiene un núcleo hueco 109 alrededor del cual se expone la capa interior de la cinta 102. La formación y el montaje del rollo 100 son tales que aunque el rollo 100 se enrolla desde una capa interior inicial hacia fuera como es habitual en el bobinado de tejidos alargados, el rollo completo 100 también puede desenrollarse según la misma secuencia, es decir, desde la vuelta interior hacia fuera o "el primero en entrar es el primero en salir" (en contraste con la secuencia de desenrollamiento convencional de la vuelta exterior hacia dentro o "el último en entrar es el primero en salir"). Posteriormente, se explicará la importancia fundamental del rollo de cinta 100 que es capaz de desenrollarse desde dentro (es decir, desde su núcleo hueco 109).

La fig. 2 muestra parte de una matriz de recubrimiento 110 que puede utilizarse para formar la cinta 102. La matriz 110 tiene la forma general de una caja vacía, con una cara de entrada, una cara de salida (no mostrada) y una entrada del elastómero (no mostrada). La fig. 2 muestra la cara de entrada de la matriz 110, que comprende una línea de aperturas 112 dimensionadas, cada una, para pasar uno de los cables 104 con un ajuste deslizante preciso. El número de aperturas 112 en la matriz 110 es igual al número de cables 104 que se deben incorporar a la cinta 102, teniendo la matriz 110 una correspondiente extensión lateral (mostrándose sólo cinco de estas aperturas en la fig. 2 por simplicidad). La cara de salida de la matriz 110 comprende una hendidura rectangular, ancha y fina (no mostrada) cuyas dimensiones son las de la cinta terminada 102, más cualquiera que sea la asignación necesaria para los cambios dimensionales en la cinta recién recubierta que sale de la matriz (es decir, como la que puede deberse a la despresurización y/o curado y/o enfriamiento del elastómero). Para formar la cinta 102, cada una de las aperturas 112 tiene un respectivo cable 104 que se ensarta a su través y sale a través de la hendidura a una disposición de recogida adecuada (no mostrada), como un bobinador, que enrolla la cinta recién formada en un rollo capaz de desenrollarse desde su capa interior hacia fuera. (La finalidad de esta prestación se detallará posteriormente). Para facilitar la inserción de los cables 104 dentro de las aperturas 112, la matriz 110 puede crearse en dos mitades separables que encajan a lo largo de una línea 114 que se extiende a través de la línea media de aperturas 112. Se bombea elastómero plastificado a través de la entrada del elastómero (no mostrado) en el interior de la matriz 110 para recubrir los cables 104 y, en última instancia, para incrustar los cables en una vaina de elastómero con forma de la cinta 102, continuamente extraída de la matriz 110 por el bobinador u otro tensor para formar el rollo 100. Este procedimiento resulta en la producción de una cinta de elastómero no vulcanizado 106 que rodea y se adhiere a la capa uniforme de cables de acero 104. La parte superior de la fig. 1 muestra en extremo de la cinta 102 en una vista que es equivalente a una sección transversal de la cinta 102 y muestra la estructura interna de la cinta 102. La cinta 102 puede utilizarse para revestir un tubo flexible (no mostrada en las figs. 1 ó 2) para reforzar el tubo flexible y/o armar el tubo flexible. Como las normas contemporáneas para los tubos flexibles de gran diámetro y conductos flexibles para uso marítimo prohiben juntas en sus hilos y cables de refuerzo, se deduce que cuando un tubo flexible o conducto flexible largo se debe fabricar de una pieza, un rollo de cinta de revestimiento de tubos flexibles que tiene núcleo de hilo o núcleo de cable puede pesar hasta cien toneladas y puede tener un diámetro de hasta seis metros. Dicho peso y tamaño descarta el uso de máquinas para envolver tubos flexibles planetarias convencionales, pero otro aspecto de la invención permite el uso de rollos que son grandes y pesados explotando la capacidad de los rollos de cinta de revestimiento de tubos flexibles de acuerdo con la invención de desenrollarse desde la vuelta interior hacia fuera.

Aunque los cables 104 tienen preferentemente una forma abierta multifilar cada uno para la maximización del área de adhesión del elastómero/acero y, preferentemente, se trenzan a partir de una número relativamente alto de hilos de diámetro relativamente pequeño para aumentar la resistencia de la cinta por unidad de área transversal (con las consiguientes reducciones en el peso y coste para un tubo flexible revestido de cinta de un determinado rendimiento), los cables 104 pueden sustituirse por un hilo de acero monofilar cada uno. Como alternativa al acero, los cables 104 pueden formarse de un material diferente al acero adecuado, por ejemplo, fibra de carbono, aramida y similares, que pueden estar bajo la forma de cuerda, hilos, fibras o cables. La matriz de recubrimiento para formar cinta 110 tendrá dimensiones, más tamaños y número de aperturas, para adecuarse al tamaño y la posición de la cinta que se debe formar con ella, proporcionándose una matriz independiente para cada una de estas variaciones.

Pasando ahora a las figs. 3, 4 y 5, estas representan esquemáticamente una primera forma de realización 200 de una máquina para envolver tubos flexibles de acuerdo con un aspecto de la invención. En las figs. de 3 a 5, la máquina 200 se muestra envolviendo helicoidalmente la cinta 102 (como se ha descrito precedentemente con referencia a las figs. 1 y 2) sobre y a lo largo del tubo flexible 300. El tubo flexible 300 se crea inicialmente con un núcleo 302 (es decir, un montaje de capas internas del tubo flexible 300) y es este núcleo 302 el que tiene la cinta 102 bobinada sobre el exterior del núcleo 302 para revestir el núcleo 302 con una capa bobinada helicoidalmente de cables de armadura y refuerzo 104 (ya incrustados en el elastómero 106) para formar el tubo flexible reforzado y armado 300. La máquina para envolver tubos flexibles 200 monta el rollo 100 de manera que el rollo 100 circunscribe al tubo flexible 300 (es decir, el tubo flexible 300 pasa a través del núcleo hueco 109 del carrete 100) y la cinta 102 se desenrolla desde el interior del rollo 100 directamente sobre el núcleo del tubo flexible 302 que pasa a través del centro del rollo 100. El tubo flexible 300 se traslada al soltarse el tubo flexible y por medios de recogida (no mostrados) para moverse longitudinalmente (es decir, a lo largo de su eje 301) en una dirección hacia la parte superior de la fig. 3, pero el tubo flexible 300 no rota alrededor de su eje longitudinal 304. Durante la envoltura del núcleo del tubo flexible 302 con cinta extraída del interior del rollo 100, el rollo 100 experimenta giros combinados (detallados a continuación), pero el rollo 100 no se mueve a lo largo del eje del tubo flexible 304.

Como se ha observado en la fig. 3, la cinta 102 entra en contacto instantáneamente con la parte superior de la superficie del núcleo del tubo flexible 302. Como la cinta 102 debe bobinarse helicoidalmente sobre y a lo largo del tubo flexible 300, es preferible que el rollo 100 se monte con su eje de giro de enrollamiento inicial 108 inclinado respecto al eje longitudinal 304 del tubo flexible 300 en el ángulo de hélice que, a su vez, es una función de la anchura de la cinta 102 y la circunferencia del núcleo del tubo flexible 302. Sin embargo, en la disposición de la fig. 3, el rollo 100 rota en bloque alrededor del eje longitudinal del tubo flexible que no rota 300 y también rota alrededor de su propio eje 108 justo lo suficiente para soltar la cinta 102 sobre el núcleo del tubo flexible 302, sirviendo esta rotación combinada para envolver la cinta 102 alrededor del núcleo del tubo flexible 302 en una hélice sostenida y no desviada sin doblar la cinta 102 que se está envolviendo. Como alternativa a la rotación del rollo 100 alrededor del eje longitudinal 304 del tubo flexible que no rota 300 que se está envolviendo, sería posible que el tubo flexible 300 experimentase la rotación necesaria alrededor de su eje longitudinal 304, dejando que el rollo 100 sólo rotase alrededor de su propio eje 108 justo en la medida suficiente para soltar la longitud de cinta 102 necesaria; sin embargo, la rotación real del tubo flexible puede ser impracticable, especialmente para los tamaños mayores, sobretodo porque la longitud total del tubo flexible necesitaría ser rotada uniformemente). En las figs. de 3 a 5 se omiten, por claridad, los medios para montar rotativamente y rotar de manera controlada el rollo 100.

Durante la envoltura de la cinta 102 sobre el núcleo del tubo flexible 302, la tensión bajo la que se envuelve la cinta 102 es detectada y controlada por un par cooperante de rodillos de presión 202 (figs. 4 y 5) que forman parte de la máquina para envolver tubos flexibles 200.

En la situación particular en la que el tubo flexible 300 debe tener un diámetro exterior terminado de catorce pulgadas nominales (aproximadamente trescientos cincuenta milímetros), la cinta 102 puede tener ciento veintidós cables 104 a una densidad de empaquetado del 95%, teniendo cada cable 104 un diámetro de 6,5 milímetros. La cinta 102 tendrá una anchura de cuatrocientos ochenta milímetros y el ángulo de hélice se hallará en el intervalo de cuarenta grados (angulares) a setenta grados (angulares). El rollo 100, que alberga suficiente de esta forma de la cinta 102 para envolver un tubo flexible de catorce pulgadas que tiene una longitud global de quinientos metros, pesará alrededor de veintiséis toneladas.

En el caso de un tubo flexible de longitud similar pero que tiene un diámetro exterior de tres pulgadas (alrededor de setenta y seis milímetros) y que usa cables de refuerzo que tienen diámetros individuales de alrededor de tres milímetros, la cinta tendrá una anchura de ciento ochenta milímetros y el rollo pesará alrededor de ocho toneladas.

Estos elevados pesos de los rollos indican la utilidad de la invención al permitir que se eviten dificultades técnicas inmensas para mover tales rollos masivos en órbita planetaria alrededor del núcleo de un tubo flexible con la finalidad de envolver el tubo flexible con la cinta contenida en el rollo. La cinta en sí simplifica en gran medida los problemas para envolver un tubo flexible en un gran número de hilos de armadura o cables de refuerzo al permitir la envoltura simple sobre los tubos flexibles sin tener que aplicar un gran número de cables de refuerzo individuales bajo tensión, descartando, por lo tanto, la necesidad de refuerzos de tela, y la cinta también evita los problemas de garantizar una buena adhesión entre los hilos o cables y el caucho u otro elastómero, puesto que se adhiere entre sí bajo presión dentro de la matriz de recubrimiento 110 en lugar de dentro del revestimiento del tubo flexible.

Haciendo referencia ahora a las figs. de 6 a 12, estas muestran una segunda forma de realización 400 de la máquina para envolver tubos flexibles de acuerdo con un aspecto de la invención. La máquina para envolver tubos flexibles 400, como se muestra en la fig. 6, se corresponde con la máquina para envolver tubos flexibles 200 como se muestra en la fig. 3, excepto en que la máquina 400 de la fig. 6 comprende adicionalmente rodillos tensores de cinta 402 (figs. 7 y 10), rodillos alimentadores de cinta 404 (figs. 7 y 8), rodillos de despeje 406 (figs. 7 y 8) y un sistema de montaje de rollos 408 (figs. 6, 7, 8 y 9), junto con otras características, todos ellos detallados posteriormente. Al igual que en la primera forma de realización 200, la máquina para envolver tubos flexibles 400 utiliza un rollo 100 de cinta de armadura preformada 102 como se ha detallado precedentemente respecto a la fig. 1.

Haciendo referencia concretamente a la fig. 7, esta es una representación simplificada de la máquina 400 mirando a lo largo del eje 108 del rollo 100 (es decir, el eje 108 es perpendicular al plano de la fig. 7, mientras que el plano diametral del rollo 100 es paralelo al plano de la fig. 7); sólo se muestran determinadas piezas de la máquina 400 en la fig. 7. Dentro del centro hueco del rollo 100 (a través del cual pasa el tubo flexible 300 con un ángulo de inclinación al igual que en la primera forma de realización 200), se monta un protector anular 410 para impedir que la capa interior de la cinta 102 se desplome bajo su propio peso entrando accidentalmente en contacto con una parte inadecuada del tubo flexible 300. El protector anular 410 tiene una corta cavidad 412 a través de la cual la cinta 102 es atraída hacia el interior por los rodillos alimentadores de cinta 404 para que sea pellizcada entre el par de rodillos tensadores de cinta 402 y después envuelta bajo tensión controlada alrededor del tubo flexible 300. Los rodillos de despeje 406 impiden que la capa interior de la cinta que permanece en el rollo 100 caiga sobre el trecho de cinta recién desenrollado extendiéndose a los rodillos alimentadores de cinta 404 y, de esa forma, a través de la cavidad 412 al interior del protector 410. Como se detallará a continuación, las diferentes secciones de la máquina para envolver tubos flexibles 400 rotan a diferentes velocidades y el montaje de los diversos rodillos 402, 404 y 406 sobre estas secciones es seleccionado de manera que estos rodillos mantengan posiciones relativas correctas, como también se detallará más adelante.

Como en este rollo 100 la cinta enrollada 102 es extraída del rollo 100 por desenrollamiento de la capa interior del material enrollado, el rollo 100 no puede sostenerse por un montaje de cubos convencional (solamente adecuado para la extracción periférica convencional). En su lugar, el rollo 100 es sujetado externamente por el sistema de montaje de rollos 408 (figs. 6-9) que comprende una abrazadera periférica 414 montada sobre una rueda de apoyo rotativa 416. La abrazadera 414 (figs. 6, 7 y 9) se fija a la periferia del rollo 100 para agarrar firme y concéntricamente el rollo 100 a la vez que deja el centro hueco del rollo 100 libre para que la cinta 102 se desenrolle desde el interior del rollo 100. La rueda de apoyo 416 (figs. 8 y 9) se sostiene rotativamente sobre cuatro rodillos de soporte 418 (fig. 8) y rota en funcionamiento de manera controlada por medio de un sistema de transmisión (no mostrado) mediante un engranaje 420 (figs. 8, 9 y 12) que se engrana con la periferia con dientes de engranaje 422 de la rueda de apoyo 416. Los rodillos 404 y 406, junto con el protector anular 410, se montan sobre la rueda de apoyo 416 (véase la fig. 8). El protector 410 y los rodillos de tensión 402 se montan en una rueda delantera montada rotativamente 424 (figs. 6, 10, 11 y 12) que es generalmente similar a la rueda de apoyo 416. La rueda delantera 424 se sostiene rotativamente sobre cuatro rodillos periféricos 426 para la rotación alrededor del mismo eje de rotación que la rueda de apoyo 416, siendo este eje de rotación coaxial con el eje 108 del rollo 100 e inclinado respecto al eje del tubo flexible 304 en el ángulo de hélice como se ha detallado precedentemente. Sin embargo, la rueda delantera 424 rota a una velocidad que es diferente de la velocidad de rotación de la rueda de apoyo 416 por razones detalladas posteriormente. La rueda delantera 424 rota de manera controlada en funcionamiento por medio de un sistema de transmisión adecuado (no mostrado) mediante un engranaje 428 figs. 10, 11 y 12) se engranan con la periferia con dientes de engranaje 430 de la rueda delantera 424.

La rueda delantera 424, la rueda de apoyo 408 y sus respectivos sistemas de transmisión se montan, cada una, sobre una placa giratoria común 432 (fig. 12) cuyo eje de rotación (vertical en la fig. 12) intersecta el eje longitudinal del tubo flexible 304 (horizontal en la fig. 12) en ángulos rectos. La posición rotacional de la placa giratoria 432 (y de la máquina para envolver tubos flexibles 400 montada sobre la placa giratoria 432) se ajusta antes del comienzo de la envoltura de una longitud de cinta sobre el tubo flexible 300 para ajustar el ángulo de hélice al que esa longitud particular de cinta se envolverá alrededor del tubo flexible, normalmente manteniéndose este ajuste rotacional invariable durante la operación de envoltura. La posición rotacional de la placa giratoria 432 es controlada mediante un sistema de transmisión adecuado (no mostrado) por medio de un engranaje 434 que engrana con una periferia con dientes de engranaje 436 de la placa giratoria 432.

Para que la máquina para envolver tubos flexibles 400 como se muestra en la fig. 12 envuelva cinta sobre y a lo largo del tubo flexible 300 en una hélice uniforme, es necesario que haya movimiento longitudinal relativo y movimiento rotacional relativo simultáneo entre el tubo flexible 300 y la máquina 400. Estos movimientos relativos necesarios pueden lograrse manteniendo uno entre el tubo flexible y la máquina estática en un sentido absoluto y moviendo el otro en un sentido absoluto, o moviendo tanto el tubo flexible como la máquina en un sentido absoluto. La atribución de movimiento absoluto a uno u otro (o ambos) entre el tubo flexible y la máquina puede seleccionarse independientemente para los dos tipos de movimiento relativo (es decir, pueden haber selección mutuamente independiente para movimiento longitudinal y para el movimiento rotacional). Respecto a la primera forma de realización 200 de la máquina para envolver tubos flexibles (como se detalla con referencia a las figs. 3-5), se prefirió mover el tubo flexible 300 longitudinalmente a la vez que se mantenía el tubo flexible estático rotacionalmente y, en cambio, mantener la máquina para envolver tubos flexibles 200 longitudinalmente estática mientras se rotaba la máquina 200 alrededor del tubo flexible 300. Respecto a la segunda forma de realización 400 de la máquina para envolver tubos flexibles (como se detalla con referencia a las figs. 6-12), se prefiere mover el tubo flexible 300 longitudinalmente a través de una máquina longitudinalmente estática 400; el movimiento rotacional relativo necesario puede lograrse bien moviendo la máquina entera 400 en bloque alrededor de un tubo flexible que no rota 300 o rotando el tubo flexible 300 alrededor de su eje longitudinal 304 dentro de una máquina 400 en la que la única rotación es la rotación por separado de las ruedas 408 y 424 alrededor de su eje común (como se detalla posteriormente). Para la opción de rotar en bloque la máquina entera 400, podría montarse en una cuna o estructura rotativa (no mostrada) rotada de manera controlada alrededor del eje longitudinal 304 del tubo flexible 300 que está siendo envuelto por la máquina 400.

Cualquiera que sea la opción escogida para la rotación relativa del tubo flexible y la máquina de la disposición de la fig. 12, la rotación de las ruedas 408 y 424 (respecto al resto de la máquina para envolver tubos flexibles 400) se controla de manera que la rueda delantera 424 rota alrededor del eje del rollo inclinado 108 a una revolución por paso de cinta envuelta, mientras que la rueda de apoyo 408 rota alrededor del mismo eje del rollo inclinado a una revolución por paso de cinta envuelta más la rotación adicional suficiente para desenrollar la longitud de un paso de cinta desde el interior del rollo 100.

Otra alternativa para la operación de envoltura del tubo flexible consiste en modificar la máquina 400 como se describe precedentemente y como se ilustra en la fig. 12 de manera que tanto el tubo flexible 300 como la máquina 400 (en su totalidad) se mantienen no rotacionales alrededor del eje longitudinal 304. En esta otra alternativa, solamente el rollo de cinta 100 con sus estructuras de soporte inmediatas 408 y 424 son rotativas, con la rotación produciéndose únicamente alrededor del eje del rollo 108 que está inclinado respecto al eje del tubo flexible 304 en el ángulo de hélice pretendido de la cinta envuelta. El eje del rollo 108 per se está fijo en términos absolutos y no gira alrededor del eje del tubo flexible 304 como en otras formas previas de la máquina para envolver tubos flexibles. Para facilitar la envoltura helicoidal uniforme de la cinta sobre el tubo flexible en esta otra alternativa, un medio corrector de la dirección (no mostrado) se interpone preferentemente entre el rollo y el tubo flexible, aplicándose el medio corrector de la dirección en la cinta recién desenrollada pero todavía no envuelta para alinear correctamente la cinta a medida que entra en contacto con el tubo flexible que se está envolviendo.

Además de envolver cinta de armadura reforzada con cable 100 (como se describe con referencia a las figs. 1 y 2), las máquinas para envolver tubos flexibles 200 y 400 pueden utilizarse sin modificación para la envoltura de cintas que no contienen hilos o cables (por ejemplo, cintas de elastómero liso para la impermeabilización simple). Así, las máquinas para envolver tubos flexibles de acuerdo con la invención pueden usarse sin modificación en todas las fases de fabricación del tubo flexible y, en una cadena de producción multimáquina, todas las máquinas para envolver tubos flexibles pueden ser del mismo tipo. El control del ajuste y operacional para el uso de la misma máquina en sucesivas tases de fabricación (con múltiples pasadas del tubo flexible) o para el uso de múltiples máquinas en una cadena de producción multifásica a lo largo de la cual el tubo flexible pasa una vez, se simplifican y aceleran considerablemente. Comparadas con las máquinas convencionales para envolver tubos flexibles, las máquinas de la invención son menores y más baratas y consumen menos energía en funcionamiento. Se pueden fabricar longitudes de tubo flexible mucho más largas sin juntas y ahora se pueden manejar con relativa facilidad rollos de material de envoltura que son mucho más pesados de lo que antes se podía manipular. Desenrollar la cinta desde el interior del rollo de cinta elimina el torcimiento y estiramiento de los materiales de envoltura de cinta; en particular, los hilos de armadura y cables ya no se tuercen al ser envueltos sobre tubos flexibles.

Aunque precedentemente se han descrito determinadas modificaciones y variaciones, la invención no se limita a ellas y se pueden adoptar otras modificaciones y variaciones sin salirse del ámbito de la invención tal como se define en las reivindicaciones anexadas.

Claims

1. Un procedimiento de fabricación de un tubo flexible (300) que debe revestirse de al menos una capa (102) de material de revestimiento (104 + 106), comprendiendo el procedimiento proveer un rollo (100) de material de revestimiento de tubos flexibles (104 + 106), teniendo el rollo (100) un núcleo hueco (109) cuyo diámetro es mayor que el diámetro externo del tubo flexible (300), situar el rollo (100) alrededor del tubo flexible (300) de manera que el tubo flexible (300) pase a través del núcleo (109) del rollo (100), llevar a cabo la rotación relativa del rollo (100) y el tubo flexible (300) para desenrollar material de revestimiento de tubos flexibles (104 + 106) desde el rollo (100) y sobre el tubo flexible (300) mientras simultáneamente se efectúa el desplazamiento longitudinal relativo del tubo flexible (300) y el rollo (100) para envolver helicoidalmente el material de revestimiento de tubos flexibles (104 + 106) sobre y a lo largo del tubo flexible (300);

caracterizado porque el material de revestimiento de tubos flexibles(104 + 106) se provee bajo la forma de una cinta (102) que es extraíble desde el interior (109) del rollo (100).

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por la etapa de montaje del rollo (100) con el eje (108) del rollo (100) inclinado respecto al eje longitudinal (304) del tubo flexible (300) con un ángulo de inclinación que es fundamentalmente igual al ángulo de hélice con el que la cinta (102) se envuelve helicoidalmente sobre y a lo largo del tubo flexible (300).

3. Un procedimiento según cualquier reivindicación precedente, caracterizado por la etapa de rotación del rollo (100) alrededor del eje longitudinal (304) del tubo flexible (300).

4. Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por la etapa de rotación del rollo (100) alrededor de su propio eje (108).

5. Un procedimiento según cualquier reivindicación precedente, caracterizado por la etapa de rotación simultánea del rollo (100) alrededor de su propio eje (108) y alrededor del eje longitudinal (304) del tubo flexible (300).

6. Un procedimiento según cualquier reivindicación precedente, caracterizado por la etapa de rotación del rollo (100) mientras, simultáneamente, se mantiene el tubo flexible (300) no rotacional alrededor de su eje longitudinal (304).

7. Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por la etapa de rotación del tubo flexible (300) alrededor de su eje longitudinal (304) mientras, simultáneamente, se mantiene el rollo (100) no rotacional.

8. Un procedimiento según cualquier reivindicación precedente, caracterizado por la etapa de desplazamiento longitudinal del tubo flexible (300) mientras se mantiene el rollo (100) longitudinalmente estático.

9. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por la etapa de desplazamiento longitudinal del rollo (100) mientras se mantiene el tubo flexible (300) longitudinalmente estático.

10. Un procedimiento según cualquier reivindicación precedente caracterizado porque la cinta (102) de material de revestimiento de tubos flexibles (104 + 106) comprende una estructura de hilos o cables de armadura paralelos entre sí (104) que se extienden a lo largo de la longitud de la cinta (102), estando la estructura de hilos o cables de armadura (104) incrustada en un polímero (106).

11. Un procedimiento según la reivindicación 10, en el que el polímero (106) es un elastómero o un elastómero termoplástico o un plástico.

12. Un procedimiento según la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en el que los hilos o cables de armadura son de acero y tienen una densidad de empaquetado del 95%.

13. Una máquina para envolver tubos flexibles (200; 400) para envolver helicoidalmente una cinta (102) de material de revestimiento de tubos flexibles (104 + 106) sobre un tubo flexible (300), comprendiendo la máquina para envolver tubos flexibles (200; 400) medios de montaje de rollos (414 + 416 + 418) para montar rotativamentc un rollo (100) de la cinta (102) alrededor del tubo flexible (300), pasando el tubo flexible (300) a través de un núcleo hueco (109) del rollo (100), medios de manipulación de la cinta (402, 404) para extraer la cinta (102) desde el interior (109) del rollo (100) y para envolver la cinta (102) sobre el tubo flexible (300), y medios de movimiento relativo (420 + 422) para efectuar la rotación relativa del rollo (100) y el tubo flexible (300) y efectuar, simultáneamente, el desplazamiento longitudinal relativo del tubo flexible (300) y el rollo (100) para envolver helicoidalmente la cinta (102) de material de revestimiento de tubos flexibles (104 + 106) sobre y a lo largo del tubo flexible (300).

14. Una máquina para envolver tubos flexibles (200; 400) según la reivindicación 13, caracterizada porque el medio de montaje de rollos (414 + 416 + 418) monta el rollo (100) de manera que el eje (108) del rollo (100) está inclinado respecto al eje longitudinal (304) del tubo flexible (300) en fundamentalmente el ángulo de hélice con el cual se pretende envolver la cinta de revestimiento del tubo flexible (102) sobre el tubo flexible (300).

15. Una máquina para envolver tubos flexibles (200; 400) según cualquiera de las reivindicaciones 13 ó 14, caracterizada porque el medio de montaje de rollos (414 + 416 + 418) monta rotativamente el rollo (100) para la rotación alrededor del eje longitudinal (304) del tubo flexible (300).

16. Una máquina para envolver tubos flexibles (200; 400) según cualquiera de las reivindicaciones 13 ó 14, caracterizada porque el medio de montaje de rollos (414 + 416 + 418) monta rotativamentc el rollo (100) para la rotación alrededor de su propio eje (108).

17. Una máquina para envolver tubos flexibles (200; 400) según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizada porque el rollo (100) se monta para la rotación simultánea tanto alrededor del eje (108) del rollo (100) como alrededor del eje longitudinal (304) del tubo flexible (300) que se está envolviendo.

18. Una máquina para envolver tubos flexibles (200; 400) según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizada porque el medio de montaje del rollo (414 + 416 + 418) monta rotativamente el rollo (100) mientras mantiene, simultáneamente, el tubo flexible (300) no rotativo alrededor de su eje longitudinal.

19. Una máquina para envolver tubos flexibles (200; 400) según la reivindicación 13 ó 14, caracterizada porque el tubo flexible (300) rota alrededor de su eje longitudinal (304) mientras el rollo (100) es mantenido, simultáneamente, no rotacional.

20. Una máquina para envolver tubos flexibles (200; 400) según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizada porque el medio de movimiento relativo es tal que durante el funcionamiento de la máquina para envolver tubos flexibles (200; 400), el tubo flexible (300) se mueve longitudinalmente mientras el rollo (100) de cinta de revestimiento de tubos flexibles (102) permanece longitudinalmente estático.

21. Una máquina para envolver tubos flexibles (200; 400) según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizada porque el medio de movimiento relativo es tal que durante el funcionamiento de la máquina para envolver tubos flexibles (200; 400), el rollo (100) de cinta de revestimiento de tubos flexibles (102) se mueve longitudinalmente mientras el tubo flexible (300) permanece longitudinalmente estático.

22. Una máquina para envolver tubos flexibles (200; 400) según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 21, caracterizada porque la cinta (102) de material de revestimiento de tubos flexibles (104 + 106) comprende una estructura de hilos o cables de armadura paralelos entre sí (104) que se extienden a lo largo de la longitud de la cinta (102), estando la estructura de hilos o cables de armadura (104) incrustada en un polímero (106).

23. Una máquina para envolver tubos flexibles según la reivindicación 22, en la que dicho polímero es un elastómero o un elastómero termoplástico o un plástico.

24. Una máquina para envolver tubos flexibles según la reivindicación 22 o la reivindicación 23, en la que los hilos o cables de armadura son de acero y tienen una densidad de empaquetado del 95%.