ES2905635T3 - Tubería aislada - Google Patents

Abstract

Una tubería aislada, que comprende una o más tuberías internas (1) rodeadas por una primera capa de espuma (2) discreta y un panel de aislamiento al vacío (3) flexible envuelto alrededor de dicha primera capa de espuma (2).

Description

DESCRIPCIÓN

Tubería aislada

La presente invención se refiere a una tubería aislada y su uso en sistemas que requieren tuberías aisladas, tales como los sistemas de calefacción.

Introducción

En el campo de las técnicas de aislamiento térmico, las tuberías aisladas se utilizan comúnmente para transportar un medio frío o caliente, tal como agua, al lugar de necesidad del mismo.

Por ejemplo, las tuberías aisladas se utilizan en sistemas de distribución de calor, tales como las redes de distribución de calor de distrito con el fin de transportar calor a las redes de distribución secundarias, por ejemplo, redes de calefacción de casas u otros edificios.

Con el fin de evitar la pérdida de calor durante la transferencia del medio de calentamiento al destino final, es importante que las tuberías utilizadas estén bien aisladas.

Se conocen diversas técnicas de aislamiento en la técnica del aislamiento térmico. Una de estas técnicas es el aislamiento al vacío. Esta técnica hace uso de paneles de aislamiento al vacío. El uso de paneles de aislamiento al vacío con fines de aislamiento térmico ha ganado recientemente un interés creciente. La conductividad térmica de los paneles de aislamiento al vacío es en general más baja que la de los materiales aislantes convencionales. En consecuencia, si se utilizan paneles de aislamiento al vacío como aislamiento de tuberías, esto puede conducir a un aislamiento mejorado en comparación con los materiales de aislamiento convencionales. De esta forma, cuando se utilizan paneles de aislamiento al vacío como aislamiento de tuberías en una red de calefacción, esto puede conducir a una disminución de la pérdida de calor durante el transporte del medio de calefacción.

El uso de paneles de aislamiento al vacío como aislamiento de tuberías se ha descrito, por ejemplo, en el documento WO 2017/144609 A1. Esta solicitud de patente divulga tuberías aisladas para su uso en redes de calefacción urbana que tienen una tubería interna rodeada por un panel de aislamiento al vacío.

Sumario de la invención

Las redes de calefacción, tales como las redes de calefacción de distrito, a menudo requieren el transporte de un medio de calefacción (tal como agua caliente) con una temperatura de hasta 90-95 °C. Los inventores han descubierto que la exposición de un panel de aislamiento al vacío a temperaturas tan altas tiene un efecto adverso sobre la vida útil del panel de aislamiento al vacío. Estas altas temperaturas provocan un envejecimiento acelerado de los materiales del panel de aislamiento al vacío, que se acompaña de fragilidad de dichos materiales. Esto eventualmente conduce a fugas, pérdida de vacío y, en consecuencia, pérdida de capacidad de aislamiento.

En consecuencia, si se utilizan sistemas de tuberías aisladas como se divulga, por ejemplo, en el documento WO 2017/144609 A1 en las redes de calefacción mencionadas anteriormente, los paneles de aislamiento al vacío que rodean las tuberías internas están expuestos a altas temperaturas de hasta 90-95 °C, dando lugar a los efectos adversos mencionados anteriormente.

Con la presente invención, los inventores han encontrado una manera de mejorar la vida útil de los paneles de aislamiento al vacío en tuberías aisladas y, con ello, la vida útil de las tuberías aisladas.

Por tanto, la presente invención se refiere en un aspecto a una tubería aislada, que comprende una o más tuberías internas rodeadas por una primera capa de espuma discreta y un panel de aislamiento al vacío flexible envuelto alrededor de dicha primera capa de espuma.

En un segundo aspecto, la invención se refiere a un sistema de calefacción que comprende una o más tuberías aisladas de acuerdo con el primer aspecto en conexión con una fuente de calor.

Los inventores han descubierto sorprendentemente que el uso de una capa de espuma entre la superficie externa de una tubería interna y un panel de aislamiento al vacío que rodea dicha tubería interna conduce a una mayor vida útil del panel de aislamiento al vacío y, con ello, a la vida útil de las tuberías aisladas, con propiedades de aislamiento estables y no decrecientes en el tiempo. En concreto, mediante la provisión de esta capa de espuma entre el panel de aislamiento al vacío y la tubería interna que contiene medio caliente con una temperatura de 90-95 °C, se realiza una ligera disminución de la temperatura en la superficie del panel de aislamiento al vacío frente a dicha tubería interna, de modo que el panel de aislamiento al vacío solo esté expuesto a temperaturas máximas de 60-70 °C. A estas temperaturas más bajas, el envejecimiento del panel de aislamiento al vacío se evita casi por completo. Con la provisión de la presente invención se obtienen tuberías aisladas con una vida útil de hasta 40 años.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra una sección transversal de una realización de una tubería aislada de acuerdo con la invención.

La figura 2 muestra una sección transversal de otra realización de una tubería aislada de acuerdo con la invención.

La figura 3A muestra una sección transversal de otra realización de una tubería aislada de acuerdo con la invención.

La figura 3B muestra una vista en perspectiva de la tubería aislada de la figura 3A.

La figura 4 muestra una sección transversal de una realización de una tubería aislada de acuerdo con la invención que tiene dos tuberías internas.

La figura 5 muestra una sección transversal de otra realización de una tubería aislada de acuerdo con la invención que tiene dos tuberías internas.

Descripción detallada de la invención

La presente invención se basa en el uso, en una tubería aislada, de una capa de espuma entre una tubería interna de dicha tubería aislada y un panel de aislamiento al vacío que rodea dicha tubería interna para conferir una vida útil prolongada del panel de aislamiento al vacío y con ello el mantenimiento de valores de aislamiento estables de dicha tubería aislada en el tiempo.

La tubería aislada puede contener una o más tuberías internas. Las una o más tuberías internas pueden estar compuestas de cualquier material adecuado para el uso previsto. Para propósitos de uso en un sistema de calefacción, se prefiere que una o más tuberías internas sean tuberías de plástico, ya que estos materiales son resistentes a la corrosión y la temperatura y, en general, flexibles hasta cierto punto al tiempo que proporcionan suficiente resistencia para el uso previsto. Los plásticos adecuados a este respecto son, por ejemplo, plásticos de poliolefina. Por ejemplo, es posible utilizar poliolefinas no reticuladas. Tales poliolefinas no reticuladas pueden incluir polietileno seleccionado, tal como PE-RT (polietileno de alta resistencia a la temperatura), polipropileno, tal como PPR, tereftalato de polibutileno (PBT), polibuteno y mezclas de los mismos. Un material muy adecuado es el polibuteno, un polímero hecho de una mezcla de 1-buteno, 2-buteno e isobutileno. La ventaja de utilizar poliolefinas no reticuladas es que son reciclables. También es posible utilizar una poliolefina reticulada como material base para una o más tuberías internas, por ejemplo, polietileno reticulado (PEX) que puede ser, por ejemplo, polietileno de alta densidad (HDPE), que tiene alta flexibilidad y resistencia a altas temperaturas.

Las tuberías internas adecuadas pueden estar provistas de la denominada barrera de difusión, por ejemplo, en forma de una lámina de EVOH pegada a la superficie externa de una o más tuberías internas. Tal barrera de difusión es resistente a la humedad y evita que el oxígeno ingrese al medio en las tuberías aisladas, lo que a su vez disminuye el riesgo de oxidación de los componentes de la red de calefacción.

Los paneles de aislamiento al vacío, como se utilizan en la presente invención, son láminas en las que los materiales aislantes o los rellenos inertes están completamente encapsulados en una envoltura, que es impermeable a los gases. La envoltura se evacua para crear un núcleo de vacío. Una vez que se ha aplicado el vacío, se retiene durante mucho tiempo, siempre que la envoltura esté intacta.

De acuerdo con la presente invención, se utiliza un panel de aislamiento al vacío flexible. Esto permite que el panel de aislamiento al vacío se enrolle alrededor de la capa de espuma (primera capa de espuma) que rodea una o más tuberías internas. Tal panel de aislamiento al vacío flexible tiene una mayor flexibilidad que un panel de aislamiento al vacío que tiene un núcleo que comprende sílice preprimida. Un ejemplo de un panel de aislamiento al vacío flexible tiene un núcleo que comprende un material en polvo, por ejemplo, polvo de óxidos inorgánicos.

Los paneles flexibles de aislamiento al vacío para su uso en la presente invención tienen preferentemente un espesor de 3 a 40 mm, más preferentemente de 3 a 35 mm, lo más preferentemente de 3 a 10 mm. En un ejemplo de realización adecuado, el panel de aislamiento al vacío flexible tiene un espesor de aproximadamente 5 mm. Los paneles de aislamiento al vacío flexibles adecuados para los fines de la presente invención y la producción de los mismos se describen, por ejemplo, en el documento WO 2017/144609 A1 mencionado anteriormente. Los paneles de aislamiento al vacío flexibles adecuados para su uso en la presente invención están disponibles comercialmente, por ejemplo, de VA-Q-TEC AG (DE).

El panel de aislamiento al vacío flexible se envuelve alrededor de la primera capa de espuma. La primera capa de espuma se forma como una capa de espuma discreta entre un panel de aislamiento al vacío y una o más tuberías internas. De esta manera, el aislamiento al vacío rodea adecuadamente la capa de espuma sin riesgo de dañar el panel durante la construcción de la tubería. Esto se puede hacer envolviendo una lámina rectangular de panel de aislamiento al vacío alrededor de la primera capa de espuma y fijando (por ejemplo, con pegamento) los extremos entre sí de modo que no haya espacio o hendidura en la dirección longitudinal de la tubería entre los extremos del panel de aislamiento al vacío. La fijación de un extremo del panel de aislamiento al vacío al otro se puede hacer antes o después de envolver el panel de aislamiento al vacío alrededor de dicha primera capa de espuma, con fines prácticos preferentemente después. También es posible que un extremo del panel de aislamiento al vacío se superponga al otro extremo y que el panel de aislamiento al vacío se fije en la posición deseada. A este respecto, también se prevé que el panel de aislamiento al vacío se enrolle más de una vez alrededor de una o más tuberías internas.

Con el fin de mantener las propiedades de aislamiento en caso de cortar una tubería de acuerdo con la invención a medir, es posible que se proporcionen barreras en el panel de aislamiento al vacío para evitar la pérdida de vacío tanto como sea posible. Estas barreras se proporcionan preferentemente en el panel de aislamiento al vacío ortogonal al eje longitudinal de la tubería. Como alternativa, múltiples paneles de aislamiento al vacío pueden apoyarse, preferentemente de forma estanca, entre sí en la dirección longitudinal de la tubería. De esta manera, una tubería de aislamiento de acuerdo con la invención puede dimensionarse a la longitud deseada sin pérdida de vacío y, por lo tanto, de propiedades de aislamiento.

La espuma entre una o más tuberías internas y el panel de aislamiento al vacío, es decir, la primera capa de espuma, puede estar hecho de una espuma flexible o no flexible siempre que sea capaz de realizar la caída de temperatura de 90-95 °C sobre la superficie externa de una tubería interna a 60-70 °C en la superficie del panel de aislamiento al vacío frente a la tubería interna.

En una realización preferente, la primera capa de espuma es una espuma flexible. Esto permite doblar la tubería aislante de la invención sin riesgo de daños tales como grietas. Además, también reduce el riesgo de daño del panel de aislamiento al vacío debido a posibles superficies irregulares.

Sin limitación, los materiales adecuados para la primera capa de espuma pueden incluir espumas comunes en el campo del aislamiento térmico, tales como espumas de poliolefina, tales como espumas de polietileno (reticuladas o no reticuladas), espumas de poliuretano o espumas fenólicas. Las espumas pueden ser espumas de celdas abiertas o cerradas dependiendo de las propiedades de aislamiento deseadas o cualquier cosa intermedia.

Espumas aislantes de poliolefina muy adecuadas son las espumas divulgadas en el documento WO 01/94092 A1, ^w O 02/42679 A1 o ^w O 2019/050402 A1 del presente solicitante. Estas espumas son flexibles, reciclables y tienen excelentes propiedades aislantes.

En una realización preferente, la espuma de la primera capa de espuma puede basarse en una espuma de poliolefina no reticulada. Tal espuma es flexible, reciclable y tiene excelentes propiedades aislantes. Tales espumas se describen y reivindican, por ejemplo, en el documento WO 2019/050402 A1 del presente solicitante.

El espesor de la primera capa de espuma puede depender de sus propiedades de aislamiento térmico. El espesor debe elegirse de tal manera que permita una caída de temperatura de 90-95 °C sobre la superficie externa de uno o más tubos internos a 60-70 °C sobre la superficie del panel de aislamiento al vacío que mira hacia la tubería interna. Por ejemplo, si se usa una espuma como se describe en el ejemplo del documento W^o 2019/050402 A1, un espesor de la primera capa de espuma entre 5 y 10 mm, tal como 7,5 mm, sería adecuado para realizar esta caída de temperatura.

En una realización preferente, la tubería aislada de acuerdo con la invención comprende además una segunda capa de espuma que rodea dicho panel de aislamiento al vacío. Esta segunda capa de espuma protege el panel de aislamiento al vacío del entorno que lo rodea, por un lado, mientras aumenta el aislamiento térmico, por otro lado. El material de la segunda capa de espuma puede seleccionarse de los mismos materiales y tener las mismas propiedades que se describieron anteriormente para la primera capa de espuma.

La primera capa de espuma y la segunda capa de espuma opcional se aplican de forma discreta, capas de espuma separadas. Esto permite flexibilidad en la construcción de la tubería aislada de la invención, ya que se pueden fabricar tuberías aisladas de diversas configuraciones sin necesidad de adaptaciones sustanciales en la línea de producción.

En una realización preferente, la primera y la segunda capa de espuma son del mismo material. El espesor de la segunda capa de espuma se puede elegir dependiendo del espesor total deseado de la tubería aislada de la invención y las propiedades deseadas de aislamiento y/o protección. En una realización adecuada donde la segunda capa de espuma es una espuma como se describe en el ejemplo del documento WO 2019/050402 A1 del presente solicitante, el espesor de la segunda capa de espuma puede estar entre 10 y 40 mm, tal como 20 mm.

En una realización preferente adicional, la tubería aislada de acuerdo con la invención comprende además una carcasa externa. Esto también es para la protección del panel de aislamiento al vacío. La carcasa externa puede ser del mismo material que una o más tuberías internas y, por tanto, puede ser convenientemente una carcasa de plástico. La carcasa externa puede ser una película lisa o una tubería externa, por ejemplo, una tubería externa de plástico. Se prefiere que dicha carcasa externa sea una carcasa externa ondulada. Tal carcasa corrugada o acanalada tiene nervaduras que se extienden sobre la circunferencia de la carcasa, que proporciona resistencia adicional y, por lo tanto, protección contra el medio ambiente que lo rodea. Se puede realizar una carcasa ondulada, por ejemplo, como se describe en el documento WO 02/31400 A1 del presente solicitante.

Las tuberías aisladas de la invención pueden contener de forma adecuada más capas de material excepto las capas mencionadas anteriormente, tales como revestimientos y similares. Por ejemplo, la tubería interna puede constar de múltiples capas y/o el panel de aislamiento al vacío puede comprender una capa de revestimiento y/o las capas de espuma pueden constar de múltiples subcapas de espuma.

Como se mencionó anteriormente, la tubería aislada de la invención puede comprender una o más tuberías internas. En una realización adecuada, la tubería aislada de acuerdo con la invención comprende solo una tubería interna dispuesta de manera concéntrica con respecto a la primera capa de espuma, el panel de aislamiento al vacío, la segunda capa de espuma opcional y la carcasa externa opcional.

En una realización adicional, la tubería aislada de acuerdo con la invención comprende múltiples tuberías internas. Por ejemplo, es muy común utilizar una tubería aislada con dos tuberías internas.

En esta realización, cada tubería puede estar rodeada por un panel de aislamiento al vacío flexible separado, y se proporcionan primeras capas de espuma entre la superficie externa de las tuberías y dichos paneles de aislamiento de vacío flexibles. En este caso, cada tubería interna está rodeada por una primera capa de espuma separada y un panel de aislamiento al vacío separado. Si se usa aquí una segunda capa de espuma, esta puede ser una única segunda capa de espuma que rodee todos los paneles de aislamiento al vacío. Esto se aplica también a la carcasa externa opcional.

Otra posibilidad es que dichas múltiples tuberías estén rodeadas por un panel de aislamiento al vacío flexible común. En este caso, se proporciona una primera capa de espuma entre la superficie externa de dichas tuberías y dicho panel de aislamiento al vacío flexible común. La primera capa de espuma puede ser aquí una sola entidad que cubra todas las tuberías internas, llenando de este modo el espacio entre las tuberías internas y el espacio entre las tuberías internas y el panel de aislamiento al vacío común.

La tubería aislada se puede fabricar de diversas formas conocidas en la técnica y puede, por ejemplo, implicar envolver las capas entre sí o implicar un proceso de extrusión como se describe en el documento W^o 02/31400 A1 para aplicar la primera capa de espuma alrededor de una o más tuberías internas. En una realización preferente, la primera capa de espuma, el panel de aislamiento al vacío y la segunda capa de espuma opcional se aplican en esta secuencia respectiva. La carcasa externa opcional se puede aplicar después de esto. Se prefiere que la primera capa de espuma, el panel de aislamiento al vacío, la segunda capa de espuma opcional y la carcasa externa opcional están dispuestas sin pegar. Esto facilita la producción de las tuberías aisladas de acuerdo con la invención y no es necesario el pegamento, ya que todas las capas encajan preferiblemente entre sí. Además, esto asegura propiedades de aislamiento uniformes en toda la longitud de la tubería de la invención.

Las tuberías aisladas de la invención se pueden utilizar para cualquier propósito de aislamiento térmico, incluidos los sistemas de aislamiento en frío. Sin embargo, como se ha explicado anteriormente, las tuberías aisladas de acuerdo con la invención son especialmente adecuadas para el aislamiento térmico. Por tanto, la invención se refiere también a un sistema de calefacción que comprende una o más tuberías aisladas de acuerdo con la invención en conexión con una fuente de calor, por ejemplo, un sistema de calefacción urbana.

Descripción detallada de los dibujos

La invención se aclarará ahora con más detalle en los dibujos adjuntos. La siguiente explicación pretende ilustrar y explicar la invención y no limitar las reivindicaciones. La escala y la relación de tamaño de los componentes que se muestran en los dibujos pueden diferir de las escalas y relaciones reales.

La figura 1 muestra una vista en sección transversal de una primera realización de la tubería aislada de la invención que comprende una única tubería interna 1 rodeada por una primera capa de espuma 2 y un panel de aislamiento al vacío flexible 3 envuelto alrededor de dicha primera capa de espuma 2. Los extremos del panel de aislamiento al vacío 3 están pegados entre sí para proporcionar una cobertura completa de la capa de espuma 2. Una realización como esta proporciona excelentes propiedades de aislamiento y vida útil del panel de aislamiento al vacío. Sin embargo, esta realización es especialmente adecuada si la tubería aislada se utiliza para aplicaciones sobre el suelo o en un entorno protegido, tal como, por ejemplo, dentro de carcasas y similares.

En general, si la tubería aislada de la invención no se utiliza en un entorno protegido, será más preferente tener una protección alrededor del panel de aislamiento al vacío 3. La figura 2 muestra en una vista en sección transversal que una segunda capa 4 de espuma rodea el panel de aislamiento al vacío 3. Esto confiere protección al panel de aislamiento al vacío y contribuyó a las propiedades de aislamiento. Puede proporcionarse protección adicional en forma de una carcasa externa 5 como se muestra en la vista en sección transversal de la figura 3A y la vista en perspectiva de la figura 3B. En la situación representada en la figura 3, la carcasa externa 5 es una carcasa externa de plástico corrugado como se muestra en la vista en perspectiva representada por la figura 3B. Las nervaduras de la carcasa externa ondulada 5 proporcionan mayor resistencia.

Como se mencionó anteriormente, la tubería aislada de la invención también puede diseñarse como una realización que comprenda múltiples tuberías internas. Tales realizaciones se muestran en las vistas en sección transversal de la figura 4 y la figura 5.

En la realización de la figura 4, dos tuberías internas 1 están provistas cada una de una primera capa de espuma 2 separada y un panel de aislamiento al vacío 3 que la rodea. En esta realización, una única segunda capa de espuma 4 rodea ambos paneles de aislamiento al vacío 3. La segunda capa de espuma está rodeada por una carcasa externa 5, tal como una carcasa externa de plástico corrugado.

En la realización de la figura 5, dos tuberías internas 1 están provistas de una primera capa de espuma 2 compartida y un único panel de aislamiento al vacío 3 que la rodea. La segunda capa de espuma 4 rodea el panel de aislamiento al vacío 3. La segunda capa de espuma está rodeada por una carcasa externa 5, tal como una carcasa externa de plástico corrugado.

El principio mostrado en las realizaciones mostradas en las figuras 4 y 5 también es aplicable a tuberías aisladas que comprenden más de dos tuberías internas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Una tubería aislada, que comprende una o más tuberías internas (1) rodeadas por una primera capa de espuma (2) discreta y un panel de aislamiento al vacío (3) flexible envuelto alrededor de dicha primera capa de espuma (2).

2. La tubería aislada de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una segunda capa de espuma (4) que rodea dicho panel de aislamiento al vacío (3) flexible.

3. La tubería aislada de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende además una carcasa externa (5).

4. La tubería aislada de acuerdo con la reivindicación 3, donde dicha carcasa externa (5) es una carcasa externa ondulada.

5. La tubería aislada de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, donde dicha carcasa externa (5) es una carcasa de plástico.

6. La tubería aislada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha primera capa de espuma (2) y dicha segunda capa de espuma opcional (4) son capas de espuma flexible.

7. La tubería aislada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha primera capa de espuma (2) y dicha segunda capa de espuma opcional (4) están basadas en una espuma poliolefina no reticulada.

8. La tubería aislada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dichas uno o más tuberías internas (1) son tuberías de plástico.

9. La tubería aislada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la tubería aislada comprende solo una tubería interna (1) dispuesta de manera concéntrica con respecto a la primera capa de espuma (2), el panel de aislamiento al vacío flexible (3), la segunda capa de espuma opcional (4) y la carcasa externa (5) opcional.

10. La tubería aislada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, donde la tubería aislada comprende múltiples tuberías internas (1), cada tubería rodeada por un panel de aislamiento al vacío (3) flexible separado; donde dicha primera capa de espuma (2) se proporciona entre la superficie externa de dichas tuberías (1) y dicho panel de aislamiento al vacío (3) flexible.

11. La tubería aislada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, donde la tubería aislada comprende múltiples tuberías internas (1), dichas tuberías múltiples rodeadas por un panel de aislamiento al vacío (3) flexible común; donde dicha primera capa de espuma (2) se proporciona entre la superficie externa de dichas tuberías (1) y dicho panel de aislamiento al vacío (3) flexible común.

12. La tubería aislada de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, donde dichas tuberías múltiples (1) son dos tuberías.

13. La tubería aislada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la primera capa de espuma (2), el panel de aislamiento al vacío flexible (3), la segunda capa de espuma (4) opcional y la carcasa externa (5) opcional están dispuestas sin pegar.

14. Un sistema de calefacción que comprende una o más tuberías aisladas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en relación con una fuente de calor.

15. El sistema de calefacción de acuerdo con la reivindicación 14, que es un sistema de calefacción urbana.