ES2614778T3 - Máquina de taponamiento para intervenciones de instalación, reparación, mantenimiento de tuberías de suministro de fluidos a presión - Google Patents

Máquina de taponamiento para intervenciones de instalación, reparación, mantenimiento de tuberías de suministro de fluidos a presión Download PDF

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Abstract

Una máquina de taponamiento para tuberias (18) para el transporte de fluido a presión, que incluye un bastidor de acero pesado (16, 20) , Y un sistema de sellado operado directamente, incluyendo el bastidor una carcasa cilíndrica de acero (16), dotada de un reborde (24) en su lado inferior para fijarse en un empalme/válvula (2) unida a dicha tuberia (18) , e incluyendo el sistema de sellado operado directamente un tapón (1) compuesto por dos discos cónicos de acero (6, 7) con una junta de goma (8) insertada entre ellos, estando dicha junta de goma (8) dotada de superficies para cooperar con dicho discos cónicos de acero (6, 7), manteniéndose uno de dichos discos (7) estacionario y moviéndose el otro disco (6), de manera que los discos (6, 7) se acerquen entre sí y la junta (8) se expanda contra la superficie interior (28) de la tuberia (18), haciendo así un sellado, en el que sobre la superficie cónica del disco móvil (6) se proporciona una serie de guías radiales a lo largo de las que se mueven una pluralidad de placas de acero (10) de la máquina de taponamiento mientras se acciona el tapón (1), a fin de seguir la expansión de la junta (8), caracterizada por que dicha pluralidad de placas de acero (10) están vinculadas a la superficie correspondiente de la junta (8), dicha superficie correspondiente de la junta (8) coopera de manera deslizante con dicho disco cónico de acero móvil (6), en el que, durante el uso, dicha pluralidad de placas de acero (10) se deslizan en la dirección radial y actúan con el fin de evitar que la junta (8) se extraiga de su lugar debido a la presión del fluido.

Description

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Maquina de taponamiento para intervenciones de instalacion, reparacion, mantenimiento de tuberias de suministro de fluidos a presion
Cualquier intervencion en tuberias de suministro de fluidos a presion en funcionamiento que necesite el corte de una tuberia de acero y a continuation su union por soldadura, obliga a los operarios a detener el flujo de gas aguas arriba y aguas abajo de la zona de intervencibn por medio de mbquinas de taponamiento adecuadas, que estan disponibles en ei mercado. Con el fin de mantener el funcionamiento, se monta una tuberia de derivation, que conecta las maquinas.
Las maquinas de taponamiento se montan en fa tuberia en la que se realiza la intervencion, por medio de empalmes de formas adecuadas y valvulas (con grandes intervalos dimensionales), que se sueldan al tubo.
Las maquinas de taponamiento disponibles en el mercado son concebidas de acuerdo con modos de funcionamiento posibles:
de acuerdo con un primer modo, un tapbn consiste en un cuerpo de acero recubierto con goma y sostenido por un bastidor de acero pesado. El tapon se inserta dentro de la tuberia, a traves del empalme y de la v^lvula, de tal manera que la presion del fluido no puede desplazar el tapon, mientras que la misma presion del fluido presiona la goma contra la superficie interior de la tuberia, realizando asi el sellado; de acuerdo con un segundo modo, el tapon se compone de dos discos de acero y una junta de goma insertada entre ellos. El tapon se inserta dentro de la tuberia por medio de una barra de acero y un sistema de engranajes conicos se acciona a continuacion, a traves de la barra. de manera que los discos se acerquen entre si. Esto hace que estos presionen la junta entre ellos, lo que expande ia junta y la empuja contra la superficie interior de la tuberia, realizando asi el sellado.
Ambas soluciones tienen ventajas. En la primera, la estructura de acero pesado evita que el tapon se desplace, mientras que en la segunda, el sellado sobre la superficie interna de la tuberia es mas eficiente.
Sin embargo, estas soluciones tienen tambien inconvenientes. En la primera solution, no es posible un control directo del sellado, ya que se obtiene por medio de la presibn del fluido. En la segunda solucion, el tapbn se inserta y se sostiene mediante una barra de acero, que puede no ser apta para altas presiones y puede traer consecuencias peligrosas en caso de averia de los engranajes de accionamiento. Adem&s, con fluidos a alta presion, la junta de goma puede ser "extruida", es decir, que se puede extraer de los discos por la presion.
La publicacion US2008/0017390 describe una herramienta de aislamiento para su uso en una tuberia, que comprende una unidad de sellado, estando la unidad de sellado montada en un conjunto de lanzamiento. La unidad de sellado esta adaptada para su ubicacion en una section de tuberia, a travbs de una linica abertura en la pared de la tuberia. La unidad de sellado comprende elementos de sellado diseriados para acoplarse a la pared interior de la tuberia para aislar una seccion de tuberia. Los elementos de sellado se mantienen inicialmente en una configuration retraida. La presion hidraulica se aplica a un cilindro de modo que un piston situado en el cilindro se desplace en la unidad de sellado, provocando la compresion de los elementos de sellado, que hacen contacto con la pared interior de la tuberia.
El documento EP-A-1314926 divulga un procedimiento para sellar una tuberia (4) y un dispositivo para el sellado de la tuberia, que impide la salida de gas fuera de un tubo de escape (20) taponado por un obturador (14) dispuesto en una conexion en T (10), para permitir que una tapa permanente (22) se suelde sobre la tuberia (4). El dispositivo comprende un tapon expansible (30) con un par de placas (32, 34) y un miembro de sellado (36) dispuesto entre las placas. Las placas (32, 34) pueden comprimirse entre si, por ejemplo mediante tuercas de apriete (42) en pernos (40) que se extienden a traves de las placas para comprimir el miembro de sellado (36) y hacer que la periferia del miembro de sellado se expanda contra la pared Interior de la tuberia (4). Se proporcionan medios de estabilizacion, por ejemplo, una tuerca (46) que tiene una rosea inversa y una herramienta complementaria (50), para la estabilizacibn del tapon expansible (30) radialmente dentro de la tuberia (4) a medida que las placas (32, 34) se comprimen entre si. El tapon expansible (30) se inserta en el tubo de escape (20) despues de que la seccibn de derivacion de la tuberia (4) haya sido eliminada, y se aloja en la tuberia comprimiendo las placas (32, 34) entre si para expandir el miembro de sellado (36) contra la pared interior del tubo de escape (20). Se proporciona un orificio de purga (54) para purgar aire caliente de ia parte del tubo de escape (20) entre el tapon expansible (30) y el extremo abierto del tubo de escape (20), La tapa (22) se suefda entonces sobre el tubo de escape (20).
La solicitud de patente francesa n.° FR 2 638 275 A1 de SEIROB divulga un dispositivo para obstruir una tuberia en un generador de vapor de un reactor nuclear. Mas en particular, dicho dispositivo de obstruccibn comprende un vbstago telescbpico que soporta un conjunto de tapbn en su extremo libre, comprendiendo este ultimo sustancialmente: una placa conica movil a lo largo del eje del vbstago; una placa conica fija, situada en el extremo de dicho vastago; una pieza metalica anular, interpuesta entre las placas conicas movil y fija; una junta toroidal, interpuesta entre las placas conicas movil y fija, externamente con respecto a la pieza metalica anular.
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Durante el funcionamiento del dispositivo de obstruccion, ia pieza anular presiona la junta toroidal en una direccion radial, de modo que la junta se mueve radialmente y empuja contra la pared interior de la tuberia para el sellado de la misma.
La patente de Estados Unidos n.° US 3 774 646 de John J. Smith, y la patente de Estados Unidos n° US 3 774 647 de Saha N. y col., divulgan ambas un elemento de tapon inflable, apto para sellar una tuberia despues de haberse inflado por aire comprimido, dotado de rebordes agrandados montados en asientos correspondientes realizados en un par de discos fijos enfrentados.
La patente de Estados Unidos n° US 4 381 800 de Bruce E. Leslie divulga un tapon de comprobacidn de tuberia de alta presion con una pluralidad de mordazas de acero y un sellado que es independiente de las mordazas. El alcance de las mordazas de acero es ayudar a bloquear el tapon a la pared interior de la tuberia, y tambien ayudar a empujar la junta contra la pared de la tuberia.
MAQUINA DE TAPONAMIENTO
La maquina de taponamiento se compone de las siguientes partes.
Un bastidor principal 13 que consiste en una carcasa cilindrica de acero 16 con un reborde 24 en el lado inferior que se va a montar en el empalme/valvula 2. En la superficie lateral de la carcasa 16 hay empalmes o rebordes 23 para la derivacion y la valvula de ventilacion. En la parte superior de la carcasa hay una salida (dotada de una junta de estanqueidad adecuada) para la barra de acero 4 para la insercion del tapon 1 dentro de la tuberia 18 en la que se realiza la intervencion.
La barra 4 se acciona por un piston hidraulico 3 montado sobre cuatro columnas 20 sobre la parte superior de la carcasa 16. El extremo del piston tiene un orificio para la movilidad de la maquina
Una estructura de acero redonda pesada 21, que tiene su superficie lateral revestida con un material de baja friccion, esta montada en el extremo inferior de la barra de insercion y tiene la tarea de evitar el desplazamiento del tapon, cuando se inserta en el orificio hecho en la tuberia durante las operaciones.
En las superficies superior e inferior de la estructura redonda hay agujeros para que el fluido entre en la carcasa 16 y luego en la derivacion. Ademas, se fija una bisagra 17 a la superficie inferior de la estructura redonda y al cuerpo del tap6n 1.
Como el cuerpo del tapon 1 esta fijado a la estructura redonda por una bisagra 17, se puede girar para la insercion en la tuberia 18 sobre la que se realiza la intervencion.
El tapon 1 se compone de un cuerpo de acero duro 25 con un piston 5 en el interior construido en el mismo para el funcionamiento oleodinamico del tapon 1. El piston 5 actua sobre dos discos conicos de acero 6, 7 para acercarlos entre si (unicamente se mueven los discos externos 6), causando la compresion, en direccion radial, de una junta anular de goma 8.
Al operar el piston 5, la junta 8 se presionara de esta manera contra la superficie interior 28 de la tuberia constituyendo el sellado del tapon 1.
Entre el disco conico mbvil 6 y la junta 8 hay algunas placas de acero conformadas adecuadamente 10, que, mientras se hace funcionar el tapdn, siguen la expansion de la junta 8 a la que estan unidas, deslizandose en la direccion radial a lo largo de gulas hechas en el disco conico correspondiente 6.
La funcion de las placas de acero 10 es evitar que la junta 8 sea "extruida", es decir, que se extraiga de su iugar debido a la presion del fluido.
En detalle, las placas 10 se unen a la junta 8 por medio de unos dientes respectivos 9 realizados en el lado de las mismas que se orienta hacia la junta 8 (vease la figura 4). El diente 9 de cada placa 10 se introduce en un rebaje 19 circular hecho en la junta anular 8 (vease de nuevo la figura 4).
Cuando el disco movil 6 se mueve hacia el disco fijo 7 y la junta 8 se extiende hacia fuera, los dientes 9 acoplados con el rebaje 19 hacen que las placas 10 se deslicen sobre la superficie conica del disco movil 6 en un movimiento de traslacion hacia la pared interior de la tuberia, de manera que cuando la junta anular de goma 8 esta totalmente expandida en el interior de la tuberia y su dicimetro exterior es bastante externo a los discos 6 y 7, la corona radiante de placas de acero 10 se ha movido junto con la junta.
Por lo tanto, las placas forman una barrera en la superficie lateral de la junta de goma 8, que evita que la junta de goma 8 se extruya, es decir, se extraiga de entre ios discos 6, 7 por la presion del fluido que actua sobre la otra superficie lateral.
Los dientes 9 de las placas 10 estan ligeramente doblados hacia el final de las placas respectivas vueltas hacia el centra del disco movil 6 cuando la junta 8 esta montada, y el rebaje circular 19 de la junta 8 tiene una forma
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complementaria a la forma de los dientes 9. Esto hace que la junta 8 tenga un mejor agarre en los dientes 10 de las placas, y garantiza que las placas 10 se desplacen correctamente por la junta 8 mientras se expande.
Cuando se libera el tapon 1, es decir, e! disco conico movil 6 se aleja del fijo bajo el empuje del piston hidraulico, que se mueve hacia atras, la junta de goma 8 regresa a sus dimensiones sin carga y las placas de acero 10 vuelven a sus posiciones originates.
Se hacen conductos 14 en el cuerpo del tapdn 1 para la entrada y la salida del aceite para el funcionamiento del piston. El circuito de aceite esta equipado con una valvula de seguridad 13, tambien realizada en el cuerpo del tapon 1, que evita la apertura o el cierre accidentales del tapdn en caso de cualquier fallo.
En caso de que la tuberia 18 transporte liquidos inflamables o explosivos, se utiliza nitrogeno para impedir la formacion de una atmosfera explosiva. El conducto 12 para la inyeccidn de nitrogeno directamente en la tuberia tambien se hace en el tapon 1, sin necesidad de soidar ningun empalme especial para ello.
El disco conico movil 6 (leva ruedas 15 destinadas a hacer mas facil la colocacion del tapdn 1 dentro de la tuberia 18, En el disco fijo se realiza un borde que entra en contacto con la parte inferior de la tuberia 18 y se hace un saliente en la parte superior del disco 7, que va en contacto con la pared del agujero taladrado en la tuberia. El borde y el saliente dan la maxima estabilidad al tapdn 1 bajo la presion del fluido.
FUNCIONAMIENTO
Despues de la soldadura de los empalmes 2, uno aguas arriba y uno aguas abajo de la zona de intervencion, y despues de la perforacion de la tuberia 18 en la zona por debajo de los empalmes con la maquina de perforacion, las maquinas de taponamiento se montan en los empalmes Al operar los pistones externos 3 de las maquinas de taponamiento, los tapones 1 se hacen girar alrededor de la bisagra 17 y se insertan en la tuberia 18.
Cuando los tapones 1 estan posicionados, los pistones interiores 5 de los tapones 1 se operan de manera que la junta de goma 8 se presiona contra la superficie interior 28 de la tuberia 18, haciendo asi que ei sellado 8 se expanda. La expansion radial de la goma provoca un movimiento radial simultaneo de las placas de acero antiextrusion 10.
Ahora, la tuberia 18 que Neva el fluido esta conectada en ambos lados de la zona de intervencidn, y es posible purgar el fluido entre los tapones 1 a traves de tuberias de ventilacion adecuadas. A continuation, la intervencion puede comenzar,
Cuando el trabajo ha terminado, el piston interior 5 de cada tapon se acciona para moverse hacia atras, liberando la junta 8 y desactivando el tapon 1 A continuacion, el tapon se extrae de la tuberia 18 mediante ei accionamiento del piston hidraulico externo 3, lo que hace girar el tapon 1 de nuevo alrededor de la bisagra 17.
La maquina de taponamiento ahora se puede quitar.

Claims (9)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una maquina de taponamiento para tuberias (18) para el transporte de fluido a presion, que incluye un bastidor de acero pesado (16, 20), y un sistema de sellado operado directamente, incluyendo el bastidor una carcasa cilindrica de acero (16), dolada de un reborde (24) en su lado inferior para fijarse en un empalme/valvula (2) unida a dicha tuberia (18), e incluyendo el sistema de sellado operado directamente un tapon (1) compuesto por dos discos conicos de acero (6, 7) con una junta de goma (8) insertada entre ellos, estando dicha junta de goma (8) dotada de superficies para cooperar con dicho discos conicos de acero (6, 7), manteniendose uno de dichos discos (7) estacionario y moviendose el otro disco (6), de manera que los discos (6, 7) se acerquen entre si y la junta (8) se expanda contra la superficie interior (28) de la tuberia (18), haciendo asi un sellado, en el que sobre la superficie cbnica del disco movil (6) se proporciona una serie de guias radiales a lo largo de las que se mueven una pluralidad de placas de acero (10) de la maquina de taponamiento mientras se acciona el tapon (1), a fin de seguir la expansibn de la junta (8), caracterizada por que dicha pluralidad de placas de acero (10) estan vinculadas a la superficie correspondiente de la junta (8), dicha superficie correspondiente de la junta (8) coopera de manera deslizante con dicho disco conico de acero movil (6), en el que, durante el uso, dicha pluralidad de placas de acero (10) se deslizan en la direccibn radial y actuan con el fin de evitar que la junta (8) se extraiga de su lugar debido a la presion del fluido.
  2. 2. Una maquina segun la reivindicacion 1, en la que dichas placas (10) disponen cada una de un diente (9) en el lado enfrentado a dicha junta (8), y dicha junta (8) tiene un rebaje circular concbntrico (19) hecho en el lado enfrentado a dichas placas (10), estando dichos dientes (9) introducidos en dicho rebaje circular concentrico con el fin de unir las placas (10) a dicha junta (8)
  3. 3. Una maquina segun la reivindicacion 2, en la que dichos dientes (9) de dichas placas (10) estbn doblados hacia el extremo de las respectivas placas vueltas hacia el centra del disco movil (6) cuando se monta la junta (8), y el rebaje circular (19) de dicha junta (8) tiene una forma complementaria a la forma de los dientes (9).
  4. 4. Una maquina segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dicho tapon esta conectado a dicho bastidor por medio de una bisagra (17), y se proporciona una barra (4) vinculada a un tapon (1), que pasa a traves de dicha carcasa cilindrica de acero (16), de modo que, cuando dicha barra (4) se mueve hacia arriba y hacia abajo, dicho tapon (1) gire alrededor de la bisagra (17) y se inserte en o se retire de dicha tuberia (18) en la que se realiza la intervencion, respectivamente.
  5. 5. Una maquina segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que se proporciona un cilindro hidraulico (3) en la parte superior de dicho bastidor (16) y actua sobre dicha barra (4), para la insercion o la retirada de dicho tapon (1) hacia y desde dicha tuberia (18).
  6. 6. Una maquina segbn cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, dicho tapon (1) dispone de un segundo cilindro hidraulico (5) para mover el disco conico de acero movil (6) mas cerca del disco estacionario (7), de manera que haga que la junta de goma (8) entre ellos se expanda radialmente para acoplarse a la pared interior de la tuberia
    (28).
  7. 7. Una maquina segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que incluye valvulas de seguridad (13) tambien realizadas en el cuerpo (25) del tapon (1), que evitan la apertura o el cierre accidentales del tapon en caso de cualquierfallo.
  8. 8. Una maquina como en una de las reivindicaciones 1 a 7, en la que se inyecta nitrbgeno dentro de la zona de intervencion de la tuberia (18) para evitar la formacion de mezclas inflamables o explosivas con el aire y los fluidos transportados.
  9. 9. Una maquina segun la reivindicacion 8, en la que dicho tapon (1) cuenta con un sistema de conductos internos (11) por medio de los que se puede transportar nitrbgeno en la tuberia (12), por delante del tapon (1) hacia la zona de intervencibn.
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