ES2281206T3

ES2281206T3 - Modulo de aislamiento, sistema y procedimiento para su instalacion y fabricacion.

Info

Publication number: ES2281206T3
Application number: ES99971076T
Authority: ES
Inventors: Milivoj Vujic
Original assignee: KTL TECHNOLOGIES Ltd
Current assignee: KTL TECHNOLOGIES Ltd
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2007-09-16
Anticipated expiration: 2019-10-25
Also published as: KR20010075339A; EP1125083B1; US6983768B1; JP2002528690A; EP1125083A4; ATE352008T1; DE69934900D1; WO2000025058A1; EP1125083A1; DE69934900T2; AUPP673898A0; MY125809A

Abstract

Módulo aislante preformado (310, 320) para aislar un componente de proceso que presenta unas superficies de contacto opuestas que se extienden longitudinalmente (315, 390, 391) a lo largo del mismo y unas superficies de contacto terminales (315a, 337, 387) en cada extremo del mismo que comprenden: (a) por lo menos una primera capa aislante interior (314) que está constituida por un material aislante flexible que puede resistir los cambios bruscos de temperatura bajo unas condiciones criogénicas y que presenta una superficie próxima a la superficie de un componente que debe aislarse, (b) por lo menos una segunda capa aislante exterior (316) dispuesta radialmente en el exterior de dicha capa aislante interior (314), (c) por lo menos una capa de barrera contra el vapor de agua (319, 321, 323), (d) una capa de recubrimiento (318) distinta a la por lo menos una capa de barrera contra el vapor de agua (319, 321, 323), y (e) unas juntas de contracción y expansión (334, 335, 370, 380) dispuestas circunferencialmente a lo largo de la longitud del módulo y en las superficies de contacto terminales del módulo, extendiéndose radialmente las juntas interiores de contracción y expansión (370) a lo largo de la longitud del módulo por el exterior aproximadamente 2/3 de la distancia entre la superficie proximal de la superficie del componente y la superficie exterior del módulo aislante, en forma de un rebaje parcialmente cilíndrico ocupado por un material preformado flexible parcialmente circular (372) adaptado para ajustarse a la contracción y la expansión de la capa aislante (316).

Description

Módulo de aislamiento, sistema y procedimiento para su instalación y fabricación.

Campo de la presente invención

La presente invención se refiere a un módulo de aislamiento apto para aplicaciones criogénicas; un sistema de módulos destinados a aislar un componente; un procedimiento de fabricación de dichos módulos de aislamiento; y un procedimiento de instalación de dichos módulos de aislamiento.

Antecedentes de la presente invención

El objetivo de los aislamientos resulta muy conocido, es reducir el impacto de las condiciones ambientales en la temperatura deseada en el interior de la parte aislada reduciendo la fuerza directriz de transferencia térmica y el medio ambiente. El aislamiento implica la disposición y la fijación de una(s) capa(s) de materiales aislantes, que pueden tener la misma naturaleza o distinta, alrededor del componente a aislar. La instalación puede implicar envolver un material aislante alrededor del componente así como utilizar otras estructuras, por ejemplo, estructuras de paneles, que se adhieren o se fijan de algún otro modo al componente.

En el contexto industrial, los objetivos que se pretenden conseguir al aislar un componente comprenden el mantenimiento de una determinada temperatura en el interior de dicho componente y la protección personal. De este modo, en una instalación química, los depósitos y las tuberías pueden almacenar o transportar materiales tales como sólidos, gases o líquidos que se deben mantener dentro de unos límites controlados de temperatura para su aplicación eficaz en el procedimiento que se realiza en dicha instalación química.

Alcanzar dicho objetivo está directamente relacionado con la eficacia de los costes de la instalación química ya que los costes de calentar y enfriar pueden resultar sustanciales y se pueden reducir mediante un aislamiento eficaz que evite las pérdidas o aumentos de calor del componente aislado.

El aislamiento de una instalación química es un procedimiento costoso. Generalmente implica que el instalador transporte el recubrimiento y los materiales aislantes necesarios con la forma pretendida al lugar en el que se realiza la instalación y así completar el aislamiento. Por lo tanto, el procedimiento requiere mucho tiempo así como una gran organización para que se pueda realizar competentemente y con unos costes adecuados.

La publicación de la solicitud de patente UK nº 2.296.749 de Villain SA, que se considera que representa las técnicas anteriores, da a conocer unos elementos aislantes de tuberías que se acoplan in situ alrededor de las tuberías a aislar. Sin embargo, dicho documento no describe la utilización de juntas de contracción y expansión tal como se expone en la presente invención.

En particular, dicho documento no da a conocer las juntas de contracción y expansión dispuestas circunferencialmente a lo largo de la longitud del módulo tal como se define en la característica (e) de la reivindicación 1. Además, no menciona una capa de recubrimiento distinta por lo menos de una capa de barrera contra el vapor de agua tal como se define en la característica (d) de la reivindicación 1.

El desarrollo de materiales aislante aptos para procedimientos criogénicos supone una dificultad particular. Las instalaciones criogénicas en una aplicación convencional, por ejemplo en el procesamiento de gases, funcionan a unas temperaturas claramente inferiores al punto de congelación del agua. Realmente dichas temperaturas pueden ser de -140ºC o inferiores. Por lo tanto, las barreras aislantes de las instalaciones criogénicas se someten a choques térmicos o a perfiles de esfuerzo intensos, haciendo que resulte muy difícil el desarrollo de los aislantes aptos.

A título de ejemplo, la diferencia de temperaturas entre el interior del componente aislado y del medio ambiente puede ser aproximadamente de 200ºC, de modo que se puede producir la expansión en las partes exteriores del aislamiento y la contracción se puede producir en las partes interiores del aislamiento.

Asimismo, la barrera aislante debe evitar la entrada de agua que, al helarse, provocará la pérdida de la capacidad aislante y posiblemente causará más problemas importantes, entre ellos fallos en el aislamiento. Dichos problemas significan que se requieren técnicas y materiales específicos de aislamiento en las aplicaciones criogénicas.

Del mismo modo que en otras aplicaciones de aislamiento, el procedimiento de instalación acarrea los costes más importantes ya que diversos materiales de aislamiento deben realizarse in situ a fin de satisfacer los requisitos de la aplicación.

Sumario de la presente invención

La presente invención pretende proporcionar unos módulos de aislamiento, unos sistemas y unos procedimientos de fabricación y de instalación de los mismos que eviten, sustancialmente, los costes, las desventajas técnicas y la falta de seguridad al mismo tiempo que se alcance el objetivo del aislamiento.

La presente invención se define en las reivindicaciones adjuntas.

Por preformado se entiende que el módulo aislante se puede realizar como un artículo aislante completo, antes de transferirlo a la instalación e instalarlo en la misma. La fábrica puede estar muy lejos del lugar en el que se realiza la instalación. Dicha realización previa de los módulos, que se pueden instalar directamente in situ, ahorra de modo significativo los costes in situ y reduce el coste del proyecto de aislamiento.

El módulo preformado se puede realizar con la(s) capa(s) aislante(s) y la(s) de revestimiento que se quiera, aunque si se minimiza el número de capas se facilita una realización precisa. Cada capa presenta una naturaleza y un espesor apropiados para la aplicación.

Las capas aislantes deben comprender, en primer lugar, en la proximidad del componente aislado, y más ventajosamente en contacto con el mismo, por lo menos una primera capa aislante interior de material aislante, preferentemente un material alveolar polimérico que conserve la flexibilidad y no se quiebre a temperaturas criogénicas. Dicha capa de material alveolar se adapta al comportamiento de expansión y contracción del componente aislado y, por lo tanto, debe presentar unas características apropiadas ante los cambios bruscos de temperatura a temperaturas criogénicas. Un ejemplo de dicho material aislante lo constituye el material alveolar de poliimida.

La(s) segunda(s) capa(s) adicional(es) de materiales aislantes de la misma naturaleza o distinta de la(s) primera(s)
capa(s) se pueden utilizar radialmente por fuera de la primera capa aislante. En dichas capas adicionales se puede utilizar resina de poliisocianurato (PIR), poliuretano o posiblemente otros materiales alveolares poliméricos que puedan ser más rígidos que la primera capa. Se pueden disponer cinco o más de dichas capas aislantes, tres o más de las cuales pueden estar realizadas de un material alveolar polimérico. Más ventajosamente, una o más de las capas aislantes pueden formar una pieza para facilitar su realización. Por ejemplo, las capas dispuestas radialmente por fuera de la capa aislante interior se pueden integrar para reducir el número de capas aislantes. Habitualmente, la capa de material alveolar de PIR o de poliuretano se puede realizar como una única capa.

Se pueden disponer una o más capas entre las primeras y las segundas capas, o formar una barrera contra el vapor de agua radialmente por fuera de las mismas. Una de dichas capas se dispone radialmente de la(s) segunda(s) capa(s) aislante(s) exterior(es). Por lo menos una capa de barrera contra el vapor de agua se puede disponer entre la capa de recubrimiento y una capa aislante de material alveolar polimérico. Se puede utilizar papel metalizado como barrera apta. Alternativamente, se puede utilizar una barrera polimérica para la humedad tal como Mylar o masilla con la calificación apropiada, o una capa de recubrimiento apta que presente un índice de transmisión del vapor de agua (“WVTR”) bajo. La barrera de vapor de agua puede reforzarse con fibra de vidrio u otros elementos.

Cada una de la pluralidad de capas aislante y de barrera de vapor de agua se une a las capas aislantes adyacentes mediante una técnica apropiada. Ventajosamente, las capas aislantes adyacentes se pueden adherir entre sí mediante un adhesivo apto, calificado para la temperatura esperada de funcionamiento. Pueden resultar aptas masillas de diversos tipos. Debido a que están disponibles masillas con distintas capacidades térmicas, la masilla utilizada se debe seleccionar apropiadamente en función de la temperatura y del WVTR a dicha temperatura. Por lo tanto, se pueden precisar distintas masillas, utilizándose una masilla para adherir las capas aislantes exteriores y utilizándose la otra masilla para adherir las capas aislantes interiores.

El procedimiento de adherencia se debe realizar cuidadosamente ya que resulta necesaria una aplicación uniforme del adhesivo a lo largo de las superficies de contacto de las capas aislantes exteriores, si se debe alcanzar un aislamiento apropiado y evitar la entrada del vapor de agua. Para alcanzar dichos requisitos se puede necesitar la aplicación manual del adhesivo. Los materiales aislantes se pueden combinar entre sí. La realización del módulo preformado dependerá de la naturaleza del procedimiento de aislamiento y de la aceptabilidad económica del módulo.

Las capas aislantes deben realizarse teniendo en consideración el perfil de esfuerzos. Se producen esfuerzos provocados térmicamente tanto en la dirección longitudinal como en la radial del módulo aislante y el aislamiento eficaz debe adaptarse a ello. Con dicha finalidad, se realizan unas juntas de contracción y expansión a lo largo de la longitud del módulo y se realizan unas juntas de contracción y expansión terminales en cada uno de los extremos de las superficies terminales de contacto.

Los módulos habitualmente comprenderán unos medios de conexión que pueden ser unas juntas que permiten una conexión circunferencial y longitudinal de los respectivos módulos adyacentes de modo que no se produce la rotura de la capa aislante. Dichos medios de conexión se realizan en las superficies longitudinales y terminales del módulo. Las juntas, que presentan cualquier perfil apto, por ejemplo una forma ondulada, se cortan o se realizan de algún otro modo cada una de las capas del módulo. Las juntas se pueden disponer alternativamente entre sí. Las juntas se adhieren entre sí durante la instalación utilizando masilla o cualquier otro adhesivo apto. Las juntas se diseñan para complementar las juntas de los módulos que se pretende que se dispongan adyacentes. Otros medios de conexión se pueden realizar en la capa de recubrimiento. Se pueden utilizar asimismo otros mecanismos de cierre, tales como cintas metálicas, unidos a los módulos adyacentes. Las capas de barrera de vapor de agua se pueden disponer de modo que se superpongan a las juntas longitudinales y circunferenciales.

La capa de recubrimiento se puede realizar de modo que se superponga circunferencialmente a las capas aislantes en un primer extremo de un módulo. La parte de superposición o de solape se puede hundir para que permita la conexión con un módulo adyacente. En el otro extremo del módulo, la capa aislante se superpone a la capa de recubrimiento con un diseño que encaja con el del primer extremo. Algunos módulos se pueden realizar con partes de superposición que se extienden longitudinalmente y se realizan unos módulos complementarios que no disponen de dichas partes de superposición.

Los módulos aislantes colindantes se diseñan para realizar una conexión sencilla entre sí a fin de aislar los componentes de proceso tales como tuberías y depósitos que pueden implicar la conexión de un cierto número de módulos.

En el caso en que el componente que debe aislarse sea una tubería o una conexión entre tuberías, tales como una tubería acodada o una junta en T, un módulo preformado puede cubrir una parte de la tubería o de la conexión entre tuberías. Dicho módulo se conecta a otro módulo o serie de módulos para completar el aislamiento de la tubería o de la conexión entre tuberías. Convenientemente, los módulos de este ejemplo pueden presentar una geometría semicilíndrica o una sección transversal parcialmente circular aunque el módulo puede ser un cilindro parcial con cualquier extensión circunferencial que se pretenda. Se puede comprobar que los módulos semicilíndricos resultan aptos para aislar tuberías con un diámetro aproximadamente de 50,8 cm (20''), para diámetros superiores se pueden realizar módulos con una menor fracción de circunferencia en el cilindro. Es decir, puede resultar más conveniente utilizar más de dos módulos para aislar una tubería en su longitud. Se comprenderá que no hace falta que el módulo se encuentre limitado en su aplicación para el aislamiento de las tuberías, no hace falta que sea lineal y puede no ser circular o parcialmente circular en su sección transversal. Diversos componentes, tales como los depósitos, se pueden aislar utilizando módulos preformados aptos que no hace falta que presenten en absoluto una geometría cilíndrica. Los factores determinantes en la selección del diseño del módulo son los siguientes: la geometría del componente a aislar, los requisitos de aislamiento y los costes.

Según otro aspecto adicional de la presente invención se proporciona un procedimiento para la realización de un módulo aislante que comprende la fabricación de las capas aislantes de un material aislante tal como se debe descrito anteriormente; la realización de un material de recubrimiento; acoplar entre sí las capas de recubrimiento y de aislamiento; y realizar el montaje de los módulos aislantes para aislar los componentes.

Según otro aspecto adicional de la presente invención se proporciona un sistema de aislamiento para aislar un componente de proceso que está realizado de los módulos preformados de la presente invención descritos anteriormente, conectándose los módulos adyacentes entre sí mediante un medio de conexión tal como se debe escrito anteriormente para realizar el sistema de aislamiento que aísla el componente.

Según otro aspecto adicional de la presente invención se proporciona un procedimiento para aislar un componente que comprende realizar unos módulos preformados tal como se han descrito anteriormente; fijar los módulos preformados a un componente, o a una parte de un componentes, y otros módulos aislando los componentes a fin de permitir el aislamiento de dicho componente o parte del componente.

Los módulos preformados que conforman el aislamiento se pueden conectar a uno o más módulo(s) adyacente(s) y/o al componente o parte del componente tal como se debe escrito anteriormente.

El módulo aislante se puede fijar en su posición ajustándolo al componente a aislar. El ajuste debe tener en consideración cualquier expansión y contracción térmica del componente aislado. Los módulos se pueden ajustar entre sí con apriete o de algún otro modo. Los medios de conexión pueden ser de naturaleza mecánica o química, pero deben ser duraderos teniendo en cuenta las condiciones medioambientales y de la instalación. Por ejemplo, se requerirá que unos medios de conexión química, tales como una sustancia adhesiva, sean resistentes a la temperatura, resistentes al agua y resistentes a pequeñas fugas o pequeñas concentraciones en la instalación de los materiales procesados. Los medios de conexión deben permitir la realización de un cierre hermético impermeable. Se pueden utilizar materiales obturadores y cintas aptos para dicha aplicación. Las cintas se pueden tensar alrededor de los módulos para facilitar la fijación a un componente que debe aislarse.

El módulo, el sistema y el procedimiento de instalación que constituyen los aspectos de la presente invención presentan ventajas en los costes, en la eficacia y en la seguridad sobre los sistemas y procedimientos que se utilizan en la actualidad en los aislamientos. Los módulos de aislamiento resultan asimismo fácilmente sustituibles en el caso de una avería en el funcionamiento.

Breve descripción de los dibujos

Los diversos aspectos de la presente invención se podrán más claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción de las formas de realización preferidas de la misma realizada haciendo referencia a los dibujos adjuntos en los que:

la Figura 1 es una vista lateral en sección de un módulo preformado apto para aislar una tubería en su longitud realizado según una forma de realización de la presente invención;

la Figura 2 es una vista posterior a lo largo de la línea A - A de la Figura 3 de un extremo de los dos módulos preformados opuestos para aislar una parte de una tubería según una primera forma de realización de la presente invención; módulos para aislar una parte de una tubería según la presente invención;

la Figura 4 es una vista posterior a lo largo de la línea B - B de la Figura 3 de un extremo de los dos módulos preformados opuestos de las Figuras 2 y 3;

la Figura 6 es una vista lateral en sección de dos módulos opuestos adicionales que están longitudinalmente adyacentes a los módulos de la Figura 5 antes del montaje;

la Figura 7 es una vista superior en perspectiva que ilustra el módulo de las Figuras 1 a 4 y sus juntas que se extienden de un modo circunferencial y longitudinal;

la Figura 8 es una vista posterior de una capa aislante externa preformada para disponer en el módulo de las Figuras 1 a 7;

la Figura 9 es una vista posterior de un extremo de la forma previa de la Figura 8 siguiendo el corte de un extremo de una junta de contracción y expansión;

la Figura 10 es una vista posterior de unas preformas de poliimida para instalarlas en una junta interna de contracción y expansión del módulo ilustrado en las Figuras 1 a 7;

la Figura 11 es una vista posterior de dos módulos de una segunda forma de realización de la presente invención previa al montaje; y

la Figura 12 es una vista posterior de los dos módulos de una tercera forma de realización de la presente invención previa al montaje.

Descripción detallada de las formas de realización preferidas de la presente invención Módulos

Haciendo referencia a las Figuras 1 a 7, se ilustran los módulos aislantes 310 y 320 aptos para utilizar en aplicaciones criogénicas. Los módulos 310 y 320 se diseñan para conectarse entre sí a fin de aislar una tubería en su longitud y, por consiguiente, resultan en parte cilíndricos y lineales para realizar dicha función. Dicha geometría lineal en parte cilíndrica no es el único diseño posible de los módulos de la presente invención. El diseño del módulo se adapta a las demandas especiales inherentes al aislamiento criogénico. La principal de dichas demandas es la necesidad de adaptarse a las elevadas tensiones térmicas provocadas por un diferencial de temperatura comprendido aproximadamente entre 200ºC y 250ºC entre el interior del componente aislado y su entorno.

Cada módulo 310 y 320 presenta una primera capa aislante interior 314 que configura una capa de absorción de los cambios bruscos de temperatura apta para las aplicaciones criogénicas y realizado a partir de un material alveolar flexible de poliimida. La capa aislante interior 314 presenta una superficie interior 314d destinada a entrar en contacto con la tubería a aislar así como unas superficies longitudinales de contacto 315 y unas superficies terminales de contacto 315a. Un material alveolar de poliimida apto está disponible con el nombre comercial de TA 301 SOLIMIDE suministrado por la Imi-Tech Corporation. Dicha capa 314 absorberá la expansión y contracción térmicas de la tubería. No se deja abertura alguna para absorber dicha

\hbox{expansión y contracción tal como se deja cuando se
utiliza adecuadamente.}

La segunda capa aislante 316 se dispone radialmente por fuera de la capa 314 y se realiza de un material alveolar polimérico apto tal como el material alveolar de poliuretano o de poliisocianurato (PIR) destinado a aplicaciones de aislamiento. Dicha capa 316 se realiza con una superficies de contacto que se extienden longitudinalmente 390 y unas superficies de contacto terminales 337, 387. Las superficies 390 se realizan con unas partes superficiales planas 391.

Cada capa presenta una forma parcialmente cilíndrica, realmente casi siempre semicilíndrica, y cada capa se dispone de un modo coaxial alrededor de un eje longitudinal de cada módulo 310 y 320. El número y el espesor de cada una de las capas 314 y 316 se selecciona según las normas apropiadas de realización tomando en consideración la aplicación de aislamiento en particular.

Se dispone asimismo una capa de barrera contra el vapor de agua 319 radialmente por fuera de la capa exterior 316. El material de la capa 319 debe presentar un índice de transmisión del vapor de agua (WVTR) muy bajo y puede ser papel metalizado, tal como papel de aluminio, una película polimérica o un material laminar tal como el que está disponible con el nombre comercial de MYLAR. Se pueden utilizar las masillas que están disponibles con el nombre comercial de Foster 60 - 38 ó 60- 39 (WVTR 0,08 permios a 30 milipulgadas en seco (0,05 permios métricos)). Se puede utilizar tela de fibra de vidrio, tal como la Foster nº 10, o fibras de vidrio u otros tipos de fibra como refuerzo del material de barrera. Una capa adicional de barrera de vapor de agua, por ejemplo de masilla, se puede superponer a la anterior.

La capa de recubrimiento exterior 318 puede comprender un material metálico o polimérico tal como aluminio o acero. Se prefiere un material resistente a la corrosión. Alternativamente, la capa de recubrimiento 318 se puede realizar a partir de un material ignífugo tal como los que están disponibles con los nombres comerciales registrados de CHARTEK, que se puede obtener en Chartek Inc.; o THERMALAG, que se puede obtener en Thermal Science Inc. La capa de recubrimiento 318 puede formar una capa de barrera contra el vapor de agua.

Las capas 314, 316 y 319 se pueden adherir o unir entre sí de cualquier modo que resulte apto utilizando ventajosamente un material adhesivo apto seleccionado que tolere apropiadamente las temperaturas que deberá que soportar cuando se encuentre en funcionamiento. El material adhesivo puede ser ventajosamente una barrera contra el vapor de agua. Por consiguiente, se puede disponer una capa adhesiva entre las capas aislantes 314 y 316. La masilla puede constituir la capa adhesiva. El índice de tolerancia térmica de la masilla está comprendido entre -29ºC y +121ºC y existe disponible un producto apto con el nombre comercial de Foster 60-38 o Foster 60-39. Si no se utiliza un material adhesivo con una tolerancia apta a la temperatura se puede producir fragilidad por deformación en frío, formación de hielo, delaminación o alguna avería en el módulo aislante.

La capa aislante de material alveolar 316 incorpora por lo menos una junta interna de contracción y expansión 370 que resulta apta realizada a lo largo de la longitud de los módulos 310 y 320. La junta 370 puede presentar la forma de un rebaje parcialmente cilíndrico, ocupado por un material flexible apto parcialmente circular, realmente semicircular, la parte preformada 372, realizada de un material alveolar de poliimida tal como se ha descrito anteriormente, diseñado y dispuesto para adaptarse a la expansión y la contracción de la capa aislante 316 de los módulos 310 y 320. La parte 372 encaja correctamente el rebaje de la junta 370. Debido a que la mayor parte de la contracción se produce hacia el interior de aproximadamente una tercera parte de la distancia entre la superficie del módulo aislante 310 y la superficie del componente, no hace falta que la junta de contracción y expansión 370 se extienda hasta la superficie. Termina en un extremo terminal dispuesto apropiadamente 371. Las juntas de contracción y expansión 334, 335 y 380 se realizan también en cada extremo del módulo 310 y 320 en las superficies terminales de contacto 337 y 387.

Los módulos 310 y 320 se realizan con las juntas longitudinales complementarias 340, 342 y las juntas circunferenciales complementarias 330, 334 diseñadas para permitir respectivamente una fijación apropiada de los módulos adyacentes dispuestos radialmente 310 y 320 así como de los módulos dispuestos longitudinalmente 310, 320 (tal como se ilustra en la Figura 6). Se puede utilizar un cierto número de técnicas.

Las juntas complementarias con un perfil longitudinal que presentan unas superficies curvadas en punta 342 adaptadas al tipo 340, en el que - al realizar la fijación - la punta 342 encaja en el 340, se cortan en las superficies de contacto que se extienden longitudinalmente 390 de los módulos, tal como se ilustra adecuadamente para el extremo 387 de los módulos 310 y 320 de la Figura 9. Se pueden utilizar otros perfiles.

En cada extremo del módulo aislante 310 y 320, las capas aislantes de material alveolar 314 y 316 se realizan con unas juntas circunferenciales 330, 334 cortadas en las superficies terminales de contacto 337 y 387 tal como se ilustra en las Figuras 1 a 7. En un primer extremo, las ranuras de sección circular 335 y 380 se cortan en la superficie terminal de contacto 387 para formar una lengüeta 330. En el otro extremo, la ranura de sección circular 334 se corta en la superficie terminal de contacto 337 para formar un medio de conexión complementario a la lengüeta 330 de un módulo adyacente (tal como se observa en las Figuras 5 y 6). Resultan posibles otros diseños. Cada una de dichas juntas circunferenciales presenta un diseño apropiado y un área suficiente para permitir que se realice una buena unión firme entre las capas aislantes adjuntas de los módulos aislantes adjuntos con el material adhesivo adecuadamente resistente a la temperatura, ventajosamente una masilla.

La capa de recubrimiento 318 se realiza para superponerla a la capa aislante 316 en el primer extremo, que es el extremo en el que se realiza la lengüeta 330. La capa aislante 316 se dispone por debajo de la capa de recubrimiento 318 en el otro extremo en el que la capa aislante 316 presenta una parte expuesta 346. La parte de superposición 322 se hunde a fin de fijar en un extremo de la capa de recubrimiento 318 un módulo longitudinalmente adyacente 320 en la instalación (véase la Figura 6). Ambos módulos 310 y 320 presentan dicha parte de superposición circunferencial 322. El módulo 320 se realiza, además, con una parte de superposición 322 que se extiende longitudinalmente.

Una cinta flexible 324 por ejemplo de goma, tal como una goma butílica o una goma con unas propiedades similares, se adhiere a una superficie interior de la parte de recubrimiento 318 en el primer extremo 387 del módulo 320 superponiéndose a la junta que se realiza entre la capa aislante 316 y la parte de superposición 322. Se adapta al movimiento y forma parte de una junta terminal de contracción y expansión. Durante la instalación, la cinta 324 se adhiere a la parte expuesta 346 de la capa aislante 316 de un módulo longitudinalmente adyacente (véase el módulo 320 de la Figura 6 que es longitudinalmente adyacente al módulo 320 de la Figura 5).

En el otro extremo 337 de cada módulo 310 y 320, la capa aislante 316 se extiende más allá de la capa de recubrimiento 318 configurando una parte expuesta 346. Cuando se conecte a un módulo longitudinalmente adyacente, se completará la capa de recubrimiento 318. En este sentido, las partes de superposición 322 que se extienden longitudinalmente a lo largo del módulo 320, se pueden fijar sobre una capa de recubrimiento 318 de un módulo longitudinalmente opuesto 310 con el que la capa de recubrimiento 318 se empareja sustancialmente con las superficies de contacto que se extienden longitudinalmente 390. Se pueden realizar apropiadamente unos anillos de centrado (que no se ilustran) en el módulo 310 con los que la parte hundida 322a de la parte de superposición longitudinal 322 encaja para realizar una conexión más firme.

Cuando se realiza el montaje, la(s) parte(s) circular(es) de material alveolar 381 y 382 se disponen en las ranuras 335 y 380 para formar la junta completa de contracción y expansión en el primer extremo. Dichas partes planas 381 y 382 se pueden realizar de material alveolar de poliimida o de otro material apto para adaptarse a las tensiones que se producen durante el funcionamiento. En el otro extremo se dispone una parte circular de material alveolar 336 en la ranura 334 para formar la otra junta terminal de contracción y expansión.

En otra forma de realización de la presente invención, tal como se ilustra por ejemplo en la Figura 11, la capa aislante 316 se puede dividir en más subcapas aislantes. Todas dichas subcapas se pueden unir entre sí tal como se describirá posteriormente. Cada módulo 310 y 320 presenta un cierto número de capas: la capa aislante interior de material alveolar 314, las capas aislantes exteriores de material alveolar 316 y 316b y una capa de recubrimiento 318. Las barreras contra el vapor de agua 319, 321, 323 de materiales aptos (tal como se describen en la presente memoria) se disponen asimismo entre la capa de recubrimiento 318 y la capa aislante de material alveolar 316b; y entre las capas aislantes de material alveolar 314, 316a y 316a, 316b respectivamente. Todas las capas de barrera de vapor de agua 319, 321, 323 deben presentar un índice de transmisión del vapor de agua (WVTR) muy bajo y se pueden realizar a partir de un papel metalizado, tal como papel de aluminio o una película polimérica o un material laminar tal como el que está disponible con el nombre comercial de MYLAR o masillas tal como se han descrito anteriormente. Como refuerzo de la masilla se puede utilizar tela de fibra de vidrio, tal como la tela de fibra de vidrio Foster nº 10. La capa aislante 314 se realiza de material alveolar de poliimida.

Las capas aislantes adicionales 316a y 316b se realizan de un material alveolar polimérico tal como el material alveolar de poliuretano o de poliisocianato. Cada capa es sustancialmente cilíndrica y coaxial. El espesor de cada capa es aproximadamente de 50 mm, seleccionándose el espesor exacto según las normas apropiadas de realización.

Cada capa aislante de material alveolar 314, 316a, 316b incorpora por lo menos una junta apta de contracción y expansión 370 diseñada y dispuesta para adaptarse a la expansión y la contracción a lo largo de la parte aislada de la tubería con los módulos aislantes 310 y 320. Se podrá apreciar que cada junta de contracción y expansión 370 se dispone de un modo alterno en una posición longitudinal y circunferencial entre sí. Dicha disposición se utiliza para alcanzar una fijación firme y un mínimo riesgo de entrada de vapor de agua.

Cada capa aislante 314, 316a y 316b se une a la(s) capa(s) aislante(s) adjunta(s) o de barrera de vapor de agua mediante una técnica apta tal como la adherencia. En la forma de realización ilustrada, cada capa se une a su capa adyacente mediante masilla adhesiva.

Las capas aislantes y de barrera de vapor de agua 323, 316b y 319 se adhieren entre sí con masilla que presenta una tolerancia térmica comprendida entre -29ºC y +121ºC y está disponible con el nombre comercial de Foster 60-38 o Foster 60-39.

Debido a que las capas se disponen en el interior de la barrera secundaria al vapor ambiental 323, es decir, las capas 314, 316a y 322 están sometidas a unas temperaturas más frías, se utiliza una masilla o material adhesivo diferente que presenta una tolerancia a temperaturas inferiores. Un material adhesivo apto está disponible con el nombre comercial de Foster 60 - 96 y presenta una tolerancia térmica comprendida entre -190ºC y +120ºC. Si no se utiliza un material adhesivo con la tolerancia apta a la temperatura se puede producir fragilidad por deformación en frío, delaminación o alguna avería en el módulo aislante.

Cada capa aislante 314, 316a y 316b se realiza tanto con las juntas circunferenciales de la lengüeta como con las del tipo ranura tal como se han descrito anteriormente en relación con las Figuras 1 a 7, ilustrándose la lengüeta 330 en el dibujo. Las primeras juntas longitudinales 362, 364, 366 y 367 se realizan en las superficies que se extienden longitudinalmente 390 del módulo 320. Las juntas longitudinales complementarias 361, 363 y 365 se realizan en las superficies que se extienden longitudinalmente 390 del módulo 310. Dichas juntas longitudinales configuran una disposición relativamente cuadrada en contraste con la forma de realización descrita haciendo referencia a las Figuras 1 a 10. Las juntas 361 a 367, y las juntas circunferenciales, están diseñadas para permitir que se realice la conexión firme apropiada de los módulos adyacentes 310 y 320 así como de otros módulos que no se ilustran. Se pueden utilizar un cierto número de técnicas. Las capas de barrera de vapor de agua 321, 323 y 319 se disponen para superponerse a cada una de dichas juntas.

Cada una de dichas juntas presenta un diseño apropiado y un área suficiente para permitir que se realice una buena y firme unión entre las capas aislantes adjuntas complementarias de los módulos aislantes adjuntos con el material adhesivo adecuadamente resistente a la temperatura, ventajosamente una masilla.

En una forma de realización alternativa, las capas aislantes 314 y 316a pueden presentar dispuesto entre las mismas un papel metalizado, tal como papel de plata, que puede colaborar en la adaptación a las tensiones térmicas.

La Figura 12 ilustra una estructura en la que las capas aislantes 316a y 316b se realizan de una pieza como una capa 316 con un espesor mayor. Se suprime la capa intermedia adhesiva/capa de barrera al vapor ambiental 323. La técnica de junta es la misma que se ha ilustrado en relación con la Figura 11.

Los módulos descritos haciendo referencia a las Figuras 1 a 7, 11 y 12 están disponibles en Bains Harding Industries Pty Ltd con el nombre comercial de CRYO-LAG.

Procedimiento de fabricación

La fabricación de los módulos aislantes 310 y 320 se describirá a continuación haciendo referencia a los módulos preferidos tal como se ilustran en las Figuras 1 a 7.

En primer lugar, se realizan las preformas de poliimida de forma semicilíndrica para configurar la capa de absorción de los cambios bruscos de temperatura 314. No se necesitan realizar juntas en las mismas. La poliimida se ha descrito anteriormente. Asimismo se fabrican preformas semicilíndricas de PIR 1316 con una longitud apta para formar una capa aislante 316. Dichas preformas 1316 presentan un perfil de junta en punta 342 adaptadas al perfil 340 tal como se ilustra en la Figura 8. Las secciones de poliimida 372, que presentan una geometría plana, tal como se ilustra en la Figura 10, se realizan para que encajen con las juntas de contracción y expansión 370. Éstas presentan el perfil de junta longitudinal de las preformas 1316. Se pueden utilizar otros materiales.

Los semicortes circulares planos de poliimida 336, 381 y 382, que presentan la forma y el tamaño complementarios a las ranuras 334, 335 y 380 para realizarse tal como se describe posteriormente, se preparan también para las juntas terminales de contracción y expansión.

Las ranuras 380 y 335 se cortan en un extremo 387 de las preformas 1316 tal como se ilustra en la Figura 8 para formar una lengüeta 330. Una ranura circunferencial interna 334, complementaria a la lengüeta 330, con una anchura y una profundidad aptas, se pueden cortar a continuación en el otro extremo 337 de cada una de las preformas semicilíndricas de PIR 1316 ilustradas en la Figura 8. Las ranuras circunferenciales terminales 335 y 380, tal como se ilustra en la Figura 3, ocupadas por los semicortes 381 y 382, se cortan asimismo preformas de PIR 1316. A continuación se pueden ensamblar y envolver conjuntamente con una cinta las preformas de PIR 1316.

A continuación se preparan las secciones de recubrimiento de metal laminar para realizar la capa de recubrimiento 318 de cada módulo 310 y 320. Una de dichas secciones se pueden realizar sin la parte longitudinal de superposición y la otra se puede realizar con una parte longitudinal de superposición que se extiende longitudinalmente 322. Ambas secciones se realizan con partes circunferenciales de superposición. La pieza que no comprende la parte de superposición se hunde en tres caras dejando un extremo sin hundir. Se marca una línea circunferencial de instalación 394 que señala el final de la parte de superposición de los módulos adyacentes 310 y 320 a una distancia predeterminada del extremo que está sin hundir. Se puede realizar un anillo de centrado en dicha línea para que encaje con la parte circunferencial de superposición 322a. A continuación se enrolla la sección hasta alcanzar el diámetro
apropiado.

Las cintas 324 de material flexible, por ejemplo de goma de un tipo como el una goma butílica o de otros materiales aptos 324, se corta a continuación y se une en la parte interior de la sección metálica laminar tal como se ilustra en las Figuras 1, 5 y 6 con un material adhesivo apto. La disposición correcta de las cintas de goma butílica 324 y su correcta unión al metal laminar resulta esencial para que se adapte al movimiento y para un funcionamiento apropiado de las juntas de contracción y expansión.

A continuación se puede aplicar un recubrimiento inicial de material adhesivo, tal como una masilla valorada convenientemente (barrera contra el vapor de agua), a la superficie de las preformas de PIR 1316. Se puede introducir una capa de tela de fibra de vidrio Foster nº 10 en el interior del recubrimiento inicial mientras éste todavía está húmedo para realizar la capa de barrera contra el vapor de agua reforzado. A continuación se aplica una segunda capa de masilla de un espesor mayor sobre la tela. Las juntas longitudinales 340, 342 no se deben cubrir con la masilla.

Mientras la masilla está todavía húmeda las preformas de PIR 1316 se cubren con un metal laminar que configura la capa de recubrimiento 318 dejando expuesta una cierta longitud de aproximadamente 50 mm tal como se ilustra en la Figura 1. Las partes de superposición longitudinales 322 de la sección de superposición deben presentar la misma longitud. El conjunto se debe endurecer durante 24 horas. Entonces la realización es sustancialmente completa.

En dicho punto, las secciones internas de poliimida de contracción y expansión 336, 381, 382 se pueden insertar y unir con masilla en las ranuras 334, 335 y 380 tal como se ha descrito anteriormente. Las preformas de poliimida 314a se unen a las preformas de PIR correspondientes 1316 para formar la capa interior de absorción de los cambios bruscos de temperatura 314.

El módulo aislante se puede realizar en la longitud apropiada o adaptarse a la medida de cualquier componente particular a aislar, particularmente a componentes particulares tales como conexiones entre tuberías en una instalación de procesamiento aunque se pueden prever otras aplicaciones para el módulo. Se puede realizar un conjunto de módulos cortando las longitudes hasta unos tamaños inferiores convenientes in situ o en la factoría. Dichos submódulos están entonces disponibles para instalar en la instalación. Se debe comprender que las longitudes y el número de los módulos debe ser conveniente para poder realizar un transporte rentable hasta el lugar.

En el caso de un ángulo o de un tubo acodado, los elementos aislantes preformados configurados apropiadamente y los materiales de recubrimiento para adaptarse al tubo acodado se obtienen y se ensamblan del mismo modo de fabricación que los módulos 10 y 320 cortando los módulos en la forma requerida.

Procedimiento de aislamiento

El procedimiento de aislamiento de una tubería o de las conexiones entre tuberías utilizando módulos tal como los que se han descrito haciendo referencia a las Figuras 1 a 10 se realiza del siguiente modo. Se debe señalar que resultan posibles otras técnicas aptas de aislamiento y que la siguiente descripción no pretende ser restrictiva.

En primer lugar, un módulo 310 con una "parte de superposición no longitudinal" de la mitad inferior se puede disponer por debajo de la tubería. Una primera sustancia adhesiva, por ejemplo, masilla, disponible con el nombre comercial de Foster 60-38 ó 60- 39 se aplica a continuación en las partes superficiales 391 únicamente de las superficies de contacto que se extienden longitudinalmente 390 de los módulos 310 y 320 sobre la capa de barrera contra el vapor de agua 319 reforzado con tela de vidrio Foster nº 10. A continuación, un material obturador para juntas, una masilla con una tolerancia a la temperatura igual o distinta a la primera masilla, tal como la que está disponible con el nombre comercial de Foster 95 - 50, se puede aplicar a lo largo de las superficies curvas 340, 342, configurando las juntas de las superficies 390. La superficie de contacto que se extiende longitudinalmente 315 de la capa de poliimida 314 del módulo 310 no se cubre con el material obturador. Éste presentará un contacto en seco con la superficie opuesta 315 del módulo adyacente superior 320. Las partes 372 se introducen en las juntas interiores de contracción y expansión 370 de cada módulo para alcanzar un encaje correcto. Se pueden utilizar materiales adhesivos. A continuación el módulo de superposición superior 320 se puede fijar adhesivamente sin tensar excesivamente a lo largo de las superficies de contacto complementarias que se extienden longitudinalmente 390 y 391 a fin de evitar roturas en el aislamiento de modo que el módulo 310 no pueda deslizarse a lo largo de la tubería. Las partes longitudinales de superposición 322 del módulo 320 se pueden fijar sobre la capa de recubrimiento 318 del módulo 310. Se pueden envolver con cinta las juntas.

A continuación se aplica masilla a las partes expuestas de las partes de poliimida 381 y 382, las lengüetas 330 y las partes expuestas 324a de la cinta de goma butílica 324 de los módulos instalados 310 y 320 (véase la Figura 5). Las etapas previas se repiten para el siguiente par de módulos longitudinalmente adyacentes (véase la Figura 6) de modo que las juntas longitudinales 375 se disponen de un modo alterno en relación con las juntas 375 de la primera parte 324a del par de módulos. El par de módulos 310/320 (Figura 6), que presenta una superficie de contacto terminal 337 y unas partes expuestas 346 recubiertas apropiadamente con masilla, a excepción de la superficie de contacto circunferencial 315a de la capa 314, se desliza, en la dirección de las flechas, hacia el par de módulos 310/320 (Figura 5) hasta que se alcanza la línea de instalación circunferencial 394 o un anillo de centrado encaja con la parte de superposición circunferencial 322. Ello tendrá el efecto de comprimir las partes 336 del módulo 320 (Figura 6) y las partes 381, 382 del primer módulo 320 (Figura 5) con la adherencia de los módulos adyacentes en la lengüeta de las juntas complementarias 330 y la ranura 334 y en las superficies de contacto complementarias terminales 337 y 387 del par de módulos adyacentes a fin de evitar roturas en el aislamiento.

A continuación se pueden ajustar unas bandas de acero inoxidable en el par de módulos formado por los módulos 310 y 320 (Figura 5) de modo que la barrera aislante se configura apropiadamente alrededor de la tubería para provocar la adherencia de las superficies de contacto de los módulos aislantes adyacentes. Se debe recordar que el contacto en seco se mantendrá al entrar en contacto las superficies 315, 315a de la capa interior de absorción de los cambios bruscos de temperatura 314 de todos los módulos adyacentes así como en las superficies de contacto de las partes 372 de los módulos inferior y superior.

Las etapas anteriores se repiten a continuación para la mitad inferior de la siguiente sección de la tubería. La instalación se inicia adyacente al montaje descrito previamente. En cada caso, el siguiente par de módulos se prepara adecuadamente, tal como se ha descrito anteriormente, y se desliza hacia el módulo instalado previamente hasta que se ha alcanzado la línea de instalación circunferencial 394 comprimiendo los semicortes de poliimida 381, 382 en una cierta distancia. Las juntas longitudinales 375 se disponen alternativamente. Tras dicha instalación, se pueden ajustar unas bandas de acero inoxidable en el par de módulos previo.

Las etapas anteriores se repiten hasta que ha finalizado la instalación. Gran parte del mismo procedimiento, considerando las diferencias en su geometría, se realiza en componentes distintos de las tuberías.

Se pueden realizar modificaciones y variaciones a la presente invención o realizar consideraciones con respecto a la presente descripción por parte de los expertos en la materia. Dichas modificaciones y variaciones se considera que están comprendidas dentro del alcance de la presente invención.

Claims

1. Módulo aislante preformado (310, 320) para aislar un componente de proceso que presenta unas superficies de contacto opuestas que se extienden longitudinalmente (315, 390, 391) a lo largo del mismo y unas superficies de contacto terminales (315a, 337, 387) en cada extremo del mismo que comprenden:

(a): por lo menos una primera capa aislante interior (314) que está constituida por un material aislante flexible que puede resistir los cambios bruscos de temperatura bajo unas condiciones criogénicas y que presenta una superficie próxima a la superficie de un componente que debe aislarse,

(b): por lo menos una segunda capa aislante exterior (316) dispuesta radialmente en el exterior de dicha capa aislante interior (314),

(c): por lo menos una capa de barrera contra el vapor de agua (319, 321, 323),

(d): una capa de recubrimiento (318) distinta a la por lo menos una capa de barrera contra el vapor de agua (319, 321, 323), y

(e): unas juntas de contracción y expansión (334, 335, 370, 380) dispuestas circunferencialmente a lo largo de la longitud del módulo y en las superficies de contacto terminales del módulo, extendiéndose radialmente las juntas interiores de contracción y expansión (370) a lo largo de la longitud del módulo por el exterior aproximadamente 2/3 de la distancia entre la superficie proximal de la superficie del componente y la superficie exterior del módulo aislante, en forma de un rebaje parcialmente cilíndrico ocupado por un material preformado flexible parcialmente circular (372) adaptado para ajustarse a la contracción y la expansión de la capa aislante (316).

2. Módulo según la reivindicación 1, en el que las juntas interiores de contracción y expansión (334, 335, 380) de las superficies de contacto terminales del módulo son unas juntas en lengüeta (330) y en ranura (334) complementarias.

3. Módulo según la reivindicación 1 ó 2, en el que, asimismo, las juntas dispuestas longitudinalmente (340, 342) se forman en las superficies que se extienden longitudinalmente (315, 390, 391).

4. Módulo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las capas aislantes interior y exterior (314, 316) se forman a partir de materiales aislantes que presentan unas características distintas ante los cambios bruscos de temperatura.

5. Módulo según la reivindicación 4, en el que por lo menos una primera capa aislante interior (314) está formada en un material alveolar de poliimida, en el que por lo menos una segunda capa aislante exterior (316) está formada a partir de una resina de poliisocianurato y la capa de barrera contra el vapor de agua (319, 321, 323) dispuesta radialmente por fuera desde la segunda capa aislante exterior (316), está formada en un material seleccionado de entre los papeles metalizados, las películas poliméricas, las masillas y las fibras que refuerzan dichos materiales.

6. Módulo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la junta interior de contracción y expansión (370) dispuesta a lo largo de la longitud del módulo es un rebaje que presenta un extremo terminal (371) realizado en dicha por lo menos una segunda capa aislante (316).

7. Módulo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material preformado flexible (372) es semicircular.

8. Módulo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material preformado flexible (372) es un material alveolar de poliimida.

9. Procedimiento de fabricación de un módulo aislante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:

(a): formar las capas de material aislante,

(b): formar el material de recubrimiento,

(c): ensamblar entre sí la capa de recubrimiento y la capa aislante, y

(d): realizar el montaje en un módulo aislante.

10. Procedimiento para el aislamiento de un componente de proceso que comprende la fabricación de unos módulos aislantes según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8; fijar los módulos a un componente, o parte de un componente, y otros módulos que aíslan el componente para permitir el aislamiento de dicho componente o parte de dicho componente.

11. Sistema de aislamiento para aislar un componente de proceso que comprende unos módulos preformados según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, encontrándose los módulos adyacentes conectados entre sí mediante unos medios de conexión para configurar el sistema de aislamiento que aísla el componente.