ES2385514B1 - Método de reparación y/o prevención de fugas en tuberías o recipientes a presión y refuerzo estructural compuesto utilizado. - Google Patents

Método de reparación y/o prevención de fugas en tuberías o recipientes a presión y refuerzo estructural compuesto utilizado. Download PDF

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Abstract

Método de reparación y/o prevención de fugas en tuberías o recipientes a presión y refuerzo estructural compuesto utilizado.#Se basa en cubrir la zona a reparar mediante un revestimiento integrado por capas de refuerzo, superpuestas y unidas por un adhesivo curable, procediendo al curado formando un composite firmemente incorporado a la tubería (1) o recipiente, aplicando presión sobre dicho revestimiento que lo retiene firmemente contra dicha zona durante el curado. Cada una de las capas de refuerzo (4) comprende un elemento laminar integrado por una malla de una fibra fuerte, al menos bidireccional, impregnada en un primer adhesivo estructural curable, disponiéndose sobre dichas capas superpuestas (4) al menos una estera (7) de una fibra fuerte unidireccional, de menor envergadura, unida a aquellas capas (4) por un segundo adhesivo aplicado únicamente en superficie, depositado sobre dos caras exteriores de dicha estera (4), que es sujetada al conjunto de capas de refuerzo por un recubrimiento exterior de retención (13).

Description

Método de reparación y/o prevención de fugas en tuberías o recipientes a presión y refuerzo estructural compuesto utilizado
Campo de la técnica
La presente invención concierne a un método para la reparación y/o prevención de fugas aplicable a tuberías a presión que presenten un defecto en su pared interior o exterior susceptible de generar una rotura o fuga. La invención se aplica en particular a tuberías instaladas a la intemperie o en ambientes agresivos, destinadas a conducir fluidos diversos tales como petróleo, gases, agua, etc., siendo asimismo útil para reparar recipientes a presión conteniendo los citados fluidos.
La invención en un segundo aspecto concierne igualmente a un refuerzo estructural compuesto utilizado en la implementación del citado método.
El término composite utilizado en la presente memoria un material polimérico compuesto en el que participan adhesivos de base resinosa, en particular epoxi, y fibras sintéticas o minerales, sometidos a un proceso de curado.
Antecedentes de la invención
Se conocen numerosos antecedentes aplicados a la finalidad de la presente invención pudiendo citar las patentes US 2924546, US 4559974, FR 2851635, EP 659255 (Ciock Spring), EP 1298267 y W02008/027649, todas ellas referidas de modo principal a tuberías y basadas en la aportación de una envolvente que comprende una serie de capas de refuerzo, en general de fibras resistentes impregnadas en un material adhesivo curable.
La US 6276401 concierne a un método para aplicar un refuerzo estructural de composite sobre la superficie externa de un recipiente a presión.
La patente US 7370670 propone un casquillo moldeado que rodea la zona defectuosa de una tubería y que incluye un inserto formado por una serie de filamentos de alta resistencia arrollados y embebidos en el casquillo.
Por otro lado en varios documentos de patente aparece descrita la
5 utilización de fibras de carbono para proporcionar un refuerzo estructural envolvente de tuberías, pudiendo citar a tal efecto la US 7387138, US 7673654 y W02006/116953.
La presente invención propone un método de reparación y/o prevención de fugas y un refuerzo estructural utilizado en el mismo que se caracteriza por
1 O proporcionar una primera función de refuerzo y una función adicional de reducción de la presión frente a una fuga eventual en la sección reparada, que reduce y/o limita la gravedad de dicha fuga.
Breve exposición de la invención
El método de esta invención se basa, al igual que la técnica descrita en
15 los antecedentes referidos, en aportar sobre una zona a reparar ya sea de una tubería o de un recipiente a presión, un revestimiento integrado por varias capas de refuerzo, superpuestas adosadas a la citada zona a reparar y unidas entre si por al menos un adhesivo curable, procediendo ulteriormente al curado de dicho adhesivo hasta formar un composite firmemente incorporado a la
20 tubería o recipiente, aplicando una presión sobre dicho revestimiento que lo retiene firmemente aplicado contra dicha zona a reparar durante una parte del tiempo de curado.
De acuerdo con esta invención cada una de las citadas capas de refuerzo, que son en numero variable en función de la resistencia a la presión a 25 aguantar, comprende un elemento laminar integrado por una malla de una primera fibra fuerte, al menos bidireccional, tal como fibra de vidrio, impregnada en un primer adhesivo estructural curable, disponiéndose sobre dicho número de capas superpuestas al menos una estera de una segunda fibra fuerte unidireccional, tal como fibra de carbono, de menor envergadura superficial, 30 unida a las anteriores capas por un segundo adhesivo que es aplicado
únicamente en superficie, depositado sobre dos caras superficiales exteriores de dicha estera, que es sujetada al conjunto de capas de refuerzo por un recubrimiento exterior de retención.
a citada estera de fibra de carbono, tiene una extensión al menos suficiente para cubrir a la citada zona a reparar, pero inferior a la extensión del conjunto de capas de refuerzo superpuestas sobre las que se dispone, quedando firmemente fijada por todos sus lados por dicho recubrimiento exterior de retención, superpuesto y por el elemento laminar superior del conjunto de capas de refuerzo al que queda adosada, proporcionando dicha estera al consolidarse el composite, un elemento reductor de presión en caso de fuga que queda atrapada en un laberinto interior que proporcionan dichas fibras unidireccionales, en general trenzadas.
El citado primer adhesivo es un adhesivo estructural basado en epoxi de alta resistencia al pelado y a cortadura-tracción, con unos valores del orden de 30 N/mm2, tras curado.
Por otro lado dicho segundo adhesivo es un adhesivo estructural basado en epoxi de alta resistencia a la compresión o al impacto.
Breve descripción de los dibujos
Las anteriores y otras características y ventajas se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de unos ejemplos de realización con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 representa una vista en perspectiva de una tubería con una porción dañada.
La figura 2 ilustra dicha porción dañada de tubería sobre la que se procede a aportar unas capas iniciales de refuerzo.
La figura 3 representa una preparación de un estrato a modo de estera.
La figura 4 ilustra la porción de tubería dañada en la que ya se han
incorporado las capas iniciales de refuerzo y la citada estera.
La figura 5 representa la fase ulterior de sujetar las citadas capas de
refuerzo y estera con un recubrimiento exterior de retención.
5
La figura 6 ilustra el aspecto final de la repetida tubería una vez se le ha
aplicado dicho recubrimiento exterior de retención.
La figura 7 es una sección longitudinal ampliada y efectuada por una
porción de un plano VIl-VIl de la anterior fig.6, en la que se aprecian las
distintas capas de refuerzo aplicadas sobre la tubería en cuestión.
1o
Y la figura 8 ilustra una vista expandida en perspectiva de distintas capas
de refuerzo, en forma de parche, para aplicar sobre una superficie dañada de,
por ejemplo, un depósito.
Descripción detallada de un ejemplo de realización
15
Haciendo referencia en primer lugar a las figuras 1 y 2, el método de
reparación y/o prevención de fugas en tuberías o recipientes a presión, objeto
de la invención, comprende primeramente en aplicar sobre una zona mayor que
la parte dañada de una tubería 1, debido por ejemplo a un agujero o grieta 2
que, si es exterior, se procederá a limpiar y rellenar con un composite (relleno
20
de una mezcla de resinas y curado), según técnica en sí conocida, una o más
capas de refuerzo 4, de acuerdo con la resistencia a la presión a aguantar, cada
una de cuales capas está constituida por un elemento laminar formado por una
malla de una primera fibra fuerte 5 tal como vidrio, cuarzo o aramida, tupida
que podrá ser bidireccional, cuadrangular, impregnada o embebida en un primer
25
adhesivo estructural curable 6 que podrá estar basado en epoxi de una
resistencia al pelado y a cortadura-tracción del orden de 30 N/mm2 · tras curado.
A continuación (figura 3) se prepara una estera 7 constituida por una
segunda fibra fuerte 8 unidireccional seleccionada entre fibra de carbón y
Kevlar, trenzada a lo largo de una serie de direcciones paralelas que se
30
dispondrán alineadas perpendicularmente en relación con la tubería 1 y cubierta
dicha estera, sólo superficialmente por ambas caras exteriores 9,1 O, por un
segundo adhesivo basado en epoxi de alta resistencia a la compresión o al
impacto o bien podrá ser de la misma natUraleza que el primer adhesivo, aplicando dicho segundo adhesivo por ejemplo, mediante un instrumento 11 tal como una brocha, paleta o espátula. Sobre la anterior capa o capas de refuerzo 4 se dispone al menos la estera 7 así preparada, que tendrá una envergadura superficial "e" menor que la envergadura "E" de las anteriores capas de refuerzo 4, como se aprecia en la figura 4.
Finalmente, el conjunto descrito de capas de refuerzo 4 y estera 7 (figuras 5 y 6) es sujetado por un recubrimiento exterior de retención 13 obtenido a partir de capas de refuerzo tipo malla de la citada primera fibra fuerte 14, bidireccional, superpuestas y fijadas entre sí por un adhesivo estructural 15 que las impregna, como las capas de refuerzo iniciales indicadas al describir la figura 1.
La figura 7 muestra, en una sección muy ampliada, la disposición general explicada de las primeras capas de refuerzo 4, estera 7, y recubrimiento exterior 13 aplicadas sobre una tubería 1 dañada por una grieta o agujero 2.
Por lo descrito e ilustrado anteriormente es deducible que la aplicación de las distintas capas 4,7, 13 sobre una tubería dañada 1 se efectúa arrollando fuertemente varias bandas continuas constitutivas de las respectivas capas citadas sobre dicha tubería o sobre un depósito de diámetro relativamente pequeño (no mostrado), tal como indican las líneas de flechas de las figuras 2 y 5, determinándose la cantidad de capas de cada clase por el número de vueltas alrededor de la tubería 1.
En cambio, cuando se trata de depósitos mayores 17 en la reparación y/o prevención de fugas sobre el mismo, la pluralidad de capas de refuerzo formarán un parche aplicable sobre una zona mayor que el agujero o grieta 52 de la superficie del depósito 17 cuya organización de capas y correspondientes adhesivos es similar a lo indicado para el caso de una tubería, es decir: capas de refuerzo 54 y capas de recubrimiento exterior 53, con la salvedad que entre ellas se dispondrán al menos dos esteras 57,157 cuyas fibras trenzadas y alineadas en series paralelas quedarán perpendiculares las de una estera 57 con respecto a las de la otra estera 157. Dicha disposición se puede apreciar
claramente en la figura 8, donde las proporciones de las distintas capas y
esteras es puramente ilustrativa.
En ambos casos explicados (tubería o depósito) tanto dicho primer
adhesivo como el citado segundo adhesivo, serán compatibles con las
5
condiciones térmicas del fluido que circula por la tubería 1 o que está
almacenado en el depósito 17.
El área a reparar tras la formación de una envolvente o parche, y durante
el curado, se recubre por una envolvente o lienzo cobertor (no ilustrado), y se
sella dicho entorno aplicando posteriormente un vacío controlado.
1 O
En definitiva, el refuerzo estructural descrito, compuesto para reparación
y o prevención de fugas en tuberías o recipientes a presión forma, al curar los
adhesivos, un casquillo envolvente de un sector de la tubería 1 de longitud
mayor a la zona dañada a reparar, constituyendo un composite
extremadamente duro firmemente incorporado a la tubería 1 ó recipiente 17.
15
Por otra parte, la estera 7 cuya extensión o envergadura "e" es al menos
suficiente para cubrir la zona a reparar, queda fijada por todos sus lados por el
recubrimiento exterior de retención 13 y por el elemento laminar del conjunto de
capas de refuerzo, proporcionando dicha estera 7 al consolidarse el composite,
un elemento reductor de presión en caso de fuga que queda atrapada en un
20
laberinto interior que proporcionan dichas fibras unidireccionales.
A un experto en la técnica se le ocurrirán modificaciones y variaciones a
partir de los ejemplos de realización mostrados y descritos sin salirse del
alcance de la presente invención según está definido en las reivindicaciones
adjuntas.

Claims (20)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Método de reparación y/o prevención de fugas en tuberías o recipientes a presión basado en cubrir un tramo mayor a la zona a reparar mediante un revestimiento integrado por varias capas de refuerzo,
    5 superpuestas adosadas a la citada zona a reparar y unidas entre sr por al menos un adhesivo curable, procediendo al curado de dicho adhesivo formando un composite firmemente incorporado a la tuberra o recipiente, aplicando una presión sobre dicho revestimiento que lo retiene firmemente aplicado contra dicha zona a reparar durante una parte del tiempo de curado, donde cada una
    10 de dichas capas de refuerzo (4,54), que son en número variable en función de la resistencia a la presión a aguantar, comprende un elemento laminar integrado por una malla (5) de una primera fibra fuerte, al menos bidireccional, impregnada en un primer adhesivo estructural curable (6), caracterizado por que sobre dicho número de capas superpuestas (4,54) se dispone al menos
    15 una estera (7,57,157) de una segunda fibra fuerte unidireccional (8), de menor envergadura superficial, unida a las anteriores capas (4,54) por un segundo adhesivo que eS aplicado únicamente en superficie, depositado sobre dos caras superficiales exteriores (9,10) de dicha estera (7,57,157), que es sujetada al conjunto de capas de refuerzo (4,54) por un recubrimiento exterior de retención
    20 (13,53).
  2. 2.-Método según la reivindicación 1 caracterizado porque la citada estera (7,57,157) tiene una extensión (e) al menos suficiente para cubrir a la citada zona a reparar, pero inferior a la extensión (E) del conjunto de capas de refuerzo superpuestas (4,54) sobre las que se dispone, quedando retenida por
    25 todos sus lados por dicho recubrimiento exterior de retención (13,53), superpuesto y por el elemento laminar superior del conjunto de capas de refuerzo (4,54) al que queda adosada, proporcionando dicha estera (7,57,157) al consolidarse el composite, un elemento reductor de presión en caso de fuga que queda atrapada en un laberinto interior que proporcionan dichas fibras unidireccionales.
  3. 3.-Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dicho recubrimiento exterior de retención (13,53) está obtenido a partir de capas de refuerzo tipo malla (14) de dicha primera fibra fuerte, bidireccional, superpuestas y fijadas entre si por un adhesivo estructural curable (15) que las impregna.
  4. 4.-Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha primera fibra fuerte (5) y dicha segunda fibra fuerte (8) son distintas.
  5. 5.-Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha primera fibra fuerte (5) está elegida entre vidrio, cuarzo o aramida.
  6. 6.-Método según la reivindicación 4 caracterizado porque dicha primera fibra fuerte (5) se configura en forma de una malla tupida, cuadrangular.
  7. 7.-Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha segunda fibra fuerte (8) está seleccionada entre fibra de carbón y Kevlar, y está trenzada, a lo largo de una serie de direcciones paralelas.
  8. 8.-Método según la reivindicación 1, caracterizado porque cuando el defecto a reparar es en una tubería (1), dichas capas (4,13) de una primera fibra fuerte (5) se aportan en forma de una banda continua impregnada en el citado adhesivo estructural (6) que se dispone arrollada fuertemente sobre la tubería (1), a modo de venda, intercalando la estera (7) de fibras unidireccionales (8) y manteniendo la tensión, y formando al curar los adhesivos un casquillo envolvente de un sector de la tubería (1) de longitud mayor a la zona a reparar.
  9. 9.-Método según la reivindicación 8, caracterizado porque la citada estera (7) de una segunda fibra fuerte (8) se dispone en relación a la tubería (1), con sus fibras alineadas perpendicularmente en el sentido del eje longitudinal de dicha tubería (1).
  10. 10.-Método según la reivindicación 1, caracterizado porque cuando el defecto a reparar es en un depósito (17), la pluralidad de capas de refuerzo (54) forman un parche, el cual se aplica manteniendo una presión contra pared del recipiente (17) en la zona a reparar, y porque se utilizan en este caso dos esteras (57, 157) de dicha segunda fibra fuerte, unidireccionales, superpuestas, con entrecruzado de sus fibras unidireccionales, cada una de ellas únicamente recubierta superficialmente con dicho segundo adhesivo .
  11. 11.-Método según la reivindicación 10, caracterizado porque las fibras unidireccionales de las dos esteras (57, 157) se cruzan perpendicularmente.
  12. 12.-Método según la reivindicación 8 o reivindicación 10, caracterizado porque el área a reparar tras la formación de una envolvente o parche, y durante el curado, se recubre por una envolvente o lienzo cobertor, y se sella dicho entorno aplicando posteriormente un vacío controlado.
  13. 13.-Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho primer adhesivo (6) es un adhesivo estructural basado en epoxi de una resistencia al pelado y a cortadura-tracción del orden de 30 N/mm2, tras curado.
  14. 14.-Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho segundo adhesivo (9,10) es un adhesivo estructural basado en epoxi de alta resistencia a la compresión o al impacto.
  15. 15.-Método según la reivindicación 1, caracterizado porque si el defecto
    (2) en la tubería (1) o depósito (17) es exterior se procede a limpiar.
  16. 16.-Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho primer adhesivo (6) y dicho segundo adhesivo (9,10) son el mismo.
  17. 17.-Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha estera
    (7)
    comprende una combinación de al menos dos fibras fuertes, trenzadas unidireccionalmente.
  18. 18.-Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha malla
    (5)
    de una primera fibra comprende un urdido con entrelazado de los hilos en varias direcciones.
  19. 19.-Método según la reivindicación 1, caracterizado porque tanto dicho primer adhesivo (6) como dicho segundo adhesivo (9,10), son compatibles con las condiciones térmicas del fluido que circula por la tubería (1) o almacenado en el depósito (17).
  20. 20.-Refuerzo estructural compuesto para reparación y o prevención de fugas en tuberías o recipientes a presión formado por un revestimiento integrado por varias capas de refuerzo, superpuestas adosadas a una zona a reparar y unidas entre si por al menos un adhesivo curable, que tras su curado proporciona un composite firmemente incorporado a la tubería o recipiente, donde cada una de dichas capas de refuerzo (4,54), que son en numero variable en función de la resistencia a la presión a aguantar, comprende un elemento laminar integrado por una malla de una primera fibra fuerte (5), al menos bidireccional, impregnada en un primer adhesivo estructural curable (6), caracterizado por que sobre dicho número de capas superpuestas está dispuesta al menos una estera (7,57,157) de una segunda fibra fuerte unidireccional (8), de menor envergadura superficial, unida a las anteriores capas por un segundo adhesivo que está aplicado únicamente en superficie, sobre dos caras superficiales exteriores (9,10) de dicha estera (7,57,157), que es sujetada al conjunto de capas de refuerzo (4,54) por un recubrimiento exterior de retención (13,53).
    21-Refuerzo estructural según la reivindicación 20, caracterizado porque la citada estera (7,57,157) tiene una extensión (e) al menos suficiente para cubrir a la citada zona a reparar, pero inferior a la extensión (E) del conjunto de capas de refuerzo superpuestas (4,54) sobre las que se dispone, estando fijada por todos sus lados por dicho recubrimiento exterior de retención, superpuesto (13,53) y por el elemento laminar superior del conjunto de capas de refuerzo (4,54) al que queda adosada, proporcionando dicha estera (7,57,157) al consolidarse el composite, un elemento reductor de presión en caso de fuga que queda atrapada en un laberinto interior que proporcionan dichas fibras unidireccionales.
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