MX2014006494A - Metodos y sistemas para ensamble de tuberias de fibra de vidrio. - Google Patents

Abstract

Un sistema de ensamble de tubería de resina termoendurecible reforzada (RTR), que incluye una primera tubería de RTR con una porción de espiga, la porción de espiga tiene una primera superficie de ensamble; una segunda tubería de RTR con una porción de acoplamiento conformada para recibir la porción de espiga, la porción de acoplamiento tiene una segunda superficie de ensamble; y una cavidad entre la primera superficie de ensamble y la segunda superficie de ensamble , la cavidad formada cuando la porción de espiga se ajusta por presión en la porción de acoplamiento; y un material inyectable/curable localizado en la cavidad. Adicionalmente, un método de ensamblar tubería de RTR, que incluye las etapas de: ajustar por presión una porción de espiga de una primera tubería en una porción de acoplamiento de una segunda tubería, lo que forma una cavidad entre la porción de espiga y la porción de acoplamiento; inyectar un compuesto de unión en la cavidad; y curar el compuesto de unión.

Description

MÉTODOS Y SISTEMAS PARA ENSAMBLE DE TUBERÍAS DE FIBRA DE VIDRIO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente materia objeto se relaciona con sistemas y métodos de ensamble para tubería de fibra de vidrio. En un ejemplo no limitante particular, los sistemas y métodos de ensamble para tubería de fibra de vidrio se utilizan en aplicaciones a alta presión.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En años recientes, los materiales compuestos se han vuelto materiales cada vez más aceptados para aplicaciones estructurales críticas. Un ejemplo interesante de esta tendencia puede encontrarse en la industria aeroespacial, en la cual los materiales compuestos comprenden más de 50% de los materiales de la aviación comercial más reciente (por ejemplo, el Boeing 777 y Airbus 350-900). Aplicaciones relacionadas de materiales combinados en la industria aeroespacial incluyen alas, fuselaje y cuerpo de la cola.

Una tendencia similar puede encontrarse en los campos petrolíferos, por ejemplo, en el Medio Oeste, donde el acero recubierto ha sido el material de tubería dominante durante las últimas décadas. Con el paso del tiempo, los campos petrolíferos en la región se han agotado cada vez más, lo que, de esta manera, requiere inyección de agua para mantener la presión en los yacimientos y conservar la producción a los niveles requeridos. Esta inyección de agua incrementa el contenido de agua de los fluidos producidos, lo que resulta en una mezcla muy corrosiva, lo cual puede dar lugar a una extensa corrosión interna y externa en las tuberías de acero, como se observa en la Figura 1 . Por esta razón, la tubería de resina termoendurecible reforzada (RTR), lo cual es un material extremadamente resistente a la corrosión, ha encontrado cada vez más aceptación como material de tubería alternativo para la transportación de fluidos producidos y agua de inyección.

Además de su resistencia a la corrosión, la tubería de RTR tiene muchas ventajas adicionales, tal como su alta durabilidad, una alta relación resistencia a peso y una superficie interna lisa. Como resultado de lo último, la tubería de RTR, o RTRP, ofrece una resistencia al flujo muy reducida en comparación con los materiales más tradicionales. La aplicación de RTRP también incrementa la confiabilidad del sistema al prevenir fugas, lo que en consecuencia reduce los costos del ciclo de vida útil. Debido a su composición de peso ligero inherente y facilidad general de ensamble en aplicaciones a baja presión, los costos de instalación de la RTRP también se reducen bastante.

Por consiguiente, se desea un exitoso diseño, producción y calificación de los empalmes mecánicos de tuberías de RTR, capaces de soportar las altas presiones requeridas para este tipo de aplicaciones.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Los párrafos siguientes presentan un sumario simplificado con el fin de proporcionar una comprensión básica de algunos aspectos de la materia objeto reclamada. Este sumario no es un compendio extenso, y no pretende identificar los elementos clave/críticos o delinear el alcance de la materia objeto reclamada. Su propósito es presentar ciertos conceptos en forma simplificada como preludio a la descripción más detallada que se presenta después.

Un aspecto de la presente materia objeto es un sistema para empalmar tubería de resina termoendurecible reforzada (RTR), que comprende: una primera tubería de RTR que tiene una porción de espiga, la porción de espiga incluye una primera superficie de ensamble; una segunda tubería de RTR que tiene una porción de acoplamiento conformada para recibir la porción de espiga, la porción de acoplamiento tiene una segunda superficie de ensamble; y una cavidad entre la primera superficie de ensamble y la segunda superficie de ensamble, la cavidad formada cuando la porción de espiga se ajusta por presión en la porción de acoplamiento; y un material inyectable/curable localizado en la cavidad.

Otro aspecto de la presente materia objeto es un método para empalmar tubería de resina termoendurecible reforzada (RTR), que comprende las etapas de: ajusfar por presión una porción de espiga de una primera tubería en una porción de acoplamiento de una segunda tubería, lo que forma una cavidad entre la porción de espiga y la porción de acoplamiento; inyectar un compuesto de unión en la cavidad; y curar el compuesto de unión.

De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un método para ensamblar tubería de fibra de vidrio, que comprende: ajustar por presión una primera tubería de fibra de vidrio en una segunda tubería de fibra de vidrio, taladrar un orificio superior en una parte superior de la segunda tubería de fibra de vidrio, e inyectar un compuesto de unión en el orificio inferior, de tal modo que cualquier cavidad entre la primera y segunda tuberías se llene por el compuesto de unión.

De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un sistema para el ensamble a alta velocidad de tubería de fibra de vidrio, que comprende: una primera tubería de fibra de vidrio, que tiene una porción de espiga, una segunda tubería de fibra de vidrio, que tiene una porción de campana y un orificio superior taladrado en una posición superior de su campana, y un compuesto de unión inyectable, en donde la segunda tubería de fibra de vidrio se ajusta en la primera tubería de fibra de vidrio y el compuesto de unión se inyecta en el orificio inferior para ensamblar de un modo seguro la primera y segunda tuberías de fibra de vidrio.

De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un método para ensamblar tubería de fibra de vidrio, que comprende: ajustar por presión una primera tubería de fibra de vidrio y una segunda tubería de fibra de vidrio en extremos opuestos de un tubería de fibra de vidrio acopladora, taladrar un orificio superior en la parte superior de la tubería de fibra de vidrio acopladora, e inyectar un compuesto de unión en el orificio inferior, de tal modo que cualquier cavidad entre el acoplador y la primera y segunda tuberías se llene por el compuesto de unión.

De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un sistema para el ensamble a alta velocidad de tubería de fibra de vidrio, que comprende: una primera tubería de fibra de vidrio, que tiene una porción de espiga, una segunda tubería de fibra de vidrio, que tiene una porción de espiga, un acoplador, que tiene una porción moldeada para emparejarse con cada una de las dos porciones de espiga, y un orificio superior taladrado en una posición superior de su porción moldeada, y un compuesto de unión inyectable, en donde la primera y segunda tuberías de fibra de vidrio se ajustan en la tubería de fibra de vidrio acopladora y el compuesto de unión se inyecta en el orificio inferior para ensamblar de un modo seguro la primera y segunda tuberías de fibra de vidrio con la tubería de fibra de vidrio acopladora.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las Figuras 1A-1 B muestran la corrosión interna y externa de los sistemas de tuberías de acero, debido al alto contenido de agua.

Las Figuras 2A-2C muestran diversos empalmes de tuberías de RTR para aplicaciones de producción de petróleo.

Las Figuras 3A-3D muestra algunas etapas en un proceso de elaboración ejemplar de una tubería de fibra de vidrio.

La Figura 4 es una vista en sección transversal de un empalme inyectado.

La Figura 5 es una vista en sección transversal que muestra un sistema de proceso de inyección ejemplar para lograr el empalme inyectado de la Figura 4.

La Figura 6 es un ejemplo ilustrativo de la colocación de orificios de inyección.

La Figura 7 representa una configuración ejemplar de conexiones para un procedimiento de inyección ejemplar.

La Figura 8 representa un ejemplo de una inyección completada.

La Figura 9 es una vista en sección transversal de un empalme mecánico inyectado ejemplar para aplicaciones a alta presión.

La Figura 10 muestra algunas etapas en un proceso de elaboración y de empalme ejemplar para lograr una tubería de fibra de vidrio DN300 PN160 que tiene un empalme mecánico inyectado integral.

La Figura 11 muestra algunas etapas en un proceso de elaboración y de empalme ejemplar para lograr una tubería de fibra de vidrio DN600 PN80 que tiene un empalme mecánico inyectado acoplador.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Generalidades Un resumen de los atributos competitivos de RTRP en comparación con otros materiales más tradicionales se presenta en la Tabla 1. Se advierte que la composición de "tubería de fibra de vidrio" se define por ASTM D 2310 para tubería de resina termoendurecible reforzada con fibra de vidrio. Por consiguiente, los términos "RTRP", "tubería de RTR" y "tubería de fibra de vidrio" se utilizan en este documento de manera intercambiable.

Tabla 1 : Atributos competitivos de tubería de resina termoendurecible reforzada (RTRP) Tubería de Resina Termoendurecible Reforzada (RTR) Durante las últimas cinco décadas, la tecnología de tuberías de RTR ha evolucionado para producir un material que ofrece ahora sistemas de tuberías de especificación alternativa superiores a las de los materiales de tuberías utilizados tradicionalmente. Los productos de tuberías RTR aparecieron primero en la década de 1950 con el desarrollo de productos petroquímicos subsiguientes. Desde la década de 1970, la tecnología ha evolucionado para habilitar la RTR para utilizarse como el material de tubería de elección, o como alternativa factible para ciertas aplicaciones.

Elaboración La RTRP típicamente se produce por un proceso de enrollamiento de filamentos. Este proceso implica enrollar filamentos de fibra de vidrio bajo tensión controlada sobre un mandril de acero. El mandril gira mientras un carro se mueve horizontalmente, lo que fija las fibras de refuerzo en el patrón deseado. Los filamentos se recubren e impregnan con una resina sintética a medida que se enrollan. Una vez que el mandril se cubre completamente al grosor deseado, el mandril se coloca en un horno para curar o endurecer la resina. Una vez que la resina se ha curado, el mandril se remueve, lo que deja un producto final hueco.

El enrollamiento de filamentos es idóneo para la automatización, donde la tensión y colocación de los filamentos puede controlarse cuidadosamente. La orientación de los filamentos también puede controlarse cuidadosamente a fin de que capas sucesivas se plieguen u orienten de manera diferente a la capa previa. El ángulo en el cual se fija la fibra determinará las propiedades del producto final. Por ejemplo, un "aro" de ángulo alto proporcionará resistencia a la compresión, en tanto que un patrón "cerrado" o "helicoidal" de menor ángulo proporcionará mayor resistencia a la tracción. Para aplicaciones particulares de presión, la tubería típicamente se enrolla de manera helicoidal en un ángulo nominal de ±55 grados para óptima resistencia a la relación de pesos. Otros productos producidos al utilizar esta técnica incluyen palos de golf, tuberías, remos, tijeras de bicicletas, postes de potencia y transmisión, recipientes de presión para cartuchos de misiles, fuselajes de aviones, postes de lámparas y mástiles de yates, entre muchos otros.

En caso del enrollamiento de filamentos de aditamentos el proceso de producción varía ligeramente. Los filamentos se enrollan bajo tensión sobre un molde de acero que tiene las dimensiones interiores del aditamento a producirse. El molde puede girarse o mantenerse en una posición fija; en caso de lo último, se necesita una estación giratoria que puede enrollar el refuerzo alrededor del molde. Una vez que el mandril de molde se cubre completamente al grosor deseado, el mandril se coloca en un horno para curar o endurecer la resina. Una vez que la resina se ha curado, el mandril de molde se remueve, lo que deja un producto final hueco.

Aplicaciones La tubería de RTR tiene la capacidad para dar mantenimiento a una amplia variedad de aplicaciones dentro de un gran número de mercados finales. Los países miembros del Consejo de Cooperación para los Estados Árabes del Golfo Pérsico (GCC) son el mercado de tuberías de RTR que crece más rápidamente en el mundo. Este crecimiento de mercado se ha soportado no sólo por el fuerte crecimiento en los mercados finales donde RTRP ya disfruta de una presencia de mercado considerable, sino también una amplia aceptación en la región para este material, en lugar de otros materiales de tubería más tradicionales. Los mercados finales seleccionados y las aplicaciones típicas para RTRP se proporcionan en la Tabla 2. Estos incluyen, entre otros, mercados de producción de petróleo y gas, transmisión y distribución de agua, infraestructura y municipal, industrial y petroquímico, desalinización y energía, y marino y de alta mar.

Tabla 2: Mercados finales y aplicaciones para tubería de RTR Estándares de productos aplicables A lo largo de los años, se ha desarrollado una serie de especificaciones internacionales y específicas de usuario final para el uso de tubería de fibra de vidrio. Los estándares internacionales más relevantes para la aplicación de RTRP en aplicaciones de producción de crudo se proporcionan en la Tabla 3.

Tabla 3: Estándares internacionales relevantes Además de estos estándares internacionales, hay un gran número de estándares específicos de usuario final para la aplicación de RTRP en la producción de crudo. Las grandes empresas nacionales e internacionales de crudo (por ejemplo, Aramco, ADCO, Shell, BP, etc.) típicamente también tienen sus propios estándares, con base en gran medida en los principios establecidos definidos en los estándares internacionales.

Tubería de RTR para líneas de producción de crudo Los inventores han estado a la vanguardia de la promoción e implementación de estos materiales para aplicaciones de producción de crudo. Desde los inicios de la década de 1990 los inventores han generado una cantidad significativa de experiencia en la región GCC con sistemas de tuberías de RTR de presión media (hasta 50 bar). Sólo durante la última década, los inventores han instalado por arriba de 500 km de tubería de presión media reforzada con resina epóxica DN200-DN500 para aplicaciones de campos petrolíferos en la región del Medio Oriente.

Diseño de tuberías de RTR Los componentes de tuberías de RTR generalmente se evalúan por la presión interna. Los estándares típicamente describen una metodología de evaluación de presión con base en pruebas de calificación hidrostática de corto plazo y a largo plazo. La evaluación de la presión además implica suposiciones acerca de la vida de diseño, temperatura de operación, factores de seguridad y factores de diseño de sistemas de tuberías u oleoductos. La evaluación de presión nominal que los fabricantes asignan a sus productos puede diferir de fabricante a fabricante, como resultado de diferentes suposiciones.

Para superar esto, se ha definido una resistencia a largo plazo que excluye factores de diseño y seguridad. Un procedimiento generalmente aceptado para determinar la resistencia a largo plazo de RTR se describe en ASTM D 2992. Este estándar evalúa los datos de regresión de resistencia obtenidos durante un período de prueba de 10,000 h (~ 14 meses). Este establece un procedimiento para obtener una presión hidrostática a largo plazo (LTHP) (típicamente por un tiempo de vida de diseño de 20 años), un esfuerzo hidrostático a largo plazo (LTHS), así como sus intervalos de confianza respectivos, LCLpressure y LCLstress. Se advierte que los componentes de tuberías tienen que probarse a la temperatura de diseño o superior. Con el fin de comprender una distribución suficiente de datos de falla, el tiempo total requerido para completar las pruebas a largo plazo a menudo excede dos años. Por factibilidad práctica, y para limitar el tiempo y costos implicados, estas pruebas generalmente se realizan solamente en tubería de calibre pequeño (típicamente DN50 a DN250).

Al utilizar el valor de LCLstress derivado para una vida de diseño de 20 años, el grosor de pared de tubería requerido puede derivarse como se muestra en la Ecuación 1. donde: tR = grosor de pared reforzada de la tubería de RTR [mm] ID = diámetro interno de la tubería de RTR [mm] LCLstress - intervalo de confianza inferior del esfuerzo hidrostático a largo plazo [MPa] PN = presión de diseño de la tubería de RTR [bar] Sf = factor de seguridad [sin unidades] El factor de seguridad (Sf) típicamente es 1.5, pero puede incrementarse si es necesario en caso de variaciones de presión cíclicas, flexión de la tubería por arriba del radio de flexión mínimo que se recomienda por el fabricante, altas cargas térmicas, seguridad adicional requerida en cruces de caminos, tipo de instalación (por ejemplo, superficial versus subterráneo), etc. Las recomendaciones para determinar estimados razonables para Sf se encuentran disponibles en los estándares internacionales relevantes, tales como API 15 HR e ISO 14692.

Además del grosor de pared reforzada, la tubería de RTR también tiene típicamente un revestimiento rico en resinas de alrededor de 0.5 mm, y un capa superior rica en resinas de alrededor de 0.3 mm. El revestimiento actúa como barrera contra corrosión adicional para la tubería de RTR, y la capa superior actúa como capa externa protectora que da resistencia a la degradación por UV y una prestación para rayones superficiales que pueden ocurrir durante el manejo de la tubería. El grosor de pared de tubería total entonces se determina por la Ecuación 2.

(Ec. 2) tT = tR + tL + tc donde. tr = grosor de pared total de la tubería de RTR [mm] tR = grosor de pared reforzada de la tubería de RTR [mm] ^ = grosor de revestimiento de la tubería de RTR [mm] tc = grosor de capa superior de la tubería de RTR [mm] Selección de empalmes Desde principios de la década de 1990, los inventores han generado excelente experiencia en los campos petrolíferos de GCC con el uso de empalmes unidos con adhesivo, véase la Figura 2A. Estos tipos de empalmes son una elección excelente para presiones bajas a medias (típicamente hasta 50 bar o 725 psi). Como se observa en la Tabla 4, se han instalado mucho más de 600 km de estos tipos de empalmes para la producción de crudo en la región durante los últimos 10-15 años. Según se necesite, las conexiones a componentes de acero se hacen al utilizar conexiones con rebordes, mostradas en la Figura 2B.

Tabla 4: Lista de referencia para proyectos de RTRP de presión media en la región GCC Los inventores también han iniciado la implementación de tubería de RTR de alta presión (hasta 137.895 bar (2,000 psi)) para aplicaciones de producción de crudo en la región. Una serie de usuarios han adoptado esta nueva tecnología y varios proyectos piloto ya se han instalado con éxito, como se observa en la Tabla 5.

Tabla 5: Lista de referencia para proyectos de RTRP de alta presión en la región GCC El sistema de empalme preferido para estas presiones de diseño superiores son empalmes enroscados API 5B, observados en la Figura 2C, que tienen un historial comprobado en los campos petrolíferos, para aplicaciones de tuberías de conducción y perforaciones. Puede encontrarse más información en la Especificación API 5B - Specification for Threading, Gauging and Thread Inspection of Casing, Tubing, and Line Pipe Threads, 15th Edition, 2008, que se incorpora por la presente para referencia.

Sin embargo, tal como se demuestra por la discusión y hechos anteriores, hay vacíos y limitaciones en la capacidad de la tubería de RTR existente para utilizarse en aplicaciones de campos petrolíferos. Estas limitaciones pueden ser más obvias cuando se capturan desde el punto de vista de la presión y diámetro. Las limitaciones se describen aproximadamente en la Tabla 6, en relación con "presión nominal" (PN) o clase de presión nominal, y "diámetro nominal" (DN) o diámetro de tubería nominal.

Tabla 6: Limitaciones típicas de empalmes de tuberías de RTR Debe advertirse que estas limitaciones en la presión de diseño se deben principalmente a limitaciones en el rendimiento del empalme. En particular, el cuerpo de tubería típicamente puede producirse y calificarse a presiones muy superiores a las de los empalmes.

Claramente, la discusión anterior indica rendimiento de empalme a altas presiones como los factores limitantes más grandes de la aplicabilidad de la RTRP en las aplicaciones de campos petrolíferos. En contraste, los oleoductos de acero pueden diseñarse y se aplican a presiones mucho más altas, como se observa en la Tabla 7.

Tabla 7: Limitaciones típicas de empalmes de tuberías de acero Dado que las propiedades materiales de la tubería de RTR se prefieren de muchas maneras sobre las de las tuberías de acero, es claro que el empalme es la cuestión, en comparación con el empalme de las tuberías de acero. El empalme tradicional de las tuberías de acero incluye soldar o enroscar tubería y aditamentos. La soldadura de tubería de acero es relativamente simple, pero también tardada y costosa. Para el rendimiento a largo plazo de un oleoducto de acero, la calidad de la soldadura es crítica, y la habilidad y experiencia en soldaduras del soldador es primordial. Las velocidades de soldadura típicas para las soldaduras de tubería de acero son de alrededor de 0.25 a 0.5 metros por hora; por lo tanto, tomaría por lo menos dos a cuatro horas soldar una tubería de acero DN300. En aplicaciones de tipo petróleo y gas, la soldadura comúnmente se inspecciona al utilizar rayos X o ultrasonido. Esta inspección ultrasónica o por rayos X incrementa además el gasto ya significativo para lograr tales empalmes, y también se agrega al tiempo necesario para lograr el empalme de la tubería de acero.

Adicionalmente, a menudo se prefiere aplicar un recubrimiento protector al interior de la tubería de acero, antes de soldar, para reducir la corrosión. El recubrimiento debe curarse completamente antes de cualquier soldadura y, por supuesto, las etapas de inspección agregan espera al proceso de empalme. Adicionalmente, el área soldada típicamente permanece sensible a la corrosión, particularmente en la parte interior del oleoducto que no puede recubrirse después de que se completa la soldadura. Finalmente, cualquier error en la soldadura puede requerir que todo el proceso se reinicie.

La tubería y aditamentos enroscados, particularmente para tubería de agua galvanizada, siempre se utilizará para reparaciones o en aditamentos especializados (por ejemplo, aditamentos con rebordes) pero no es una instalación preferida. Hay muchos inconvenientes en utilizar aditamentos enroscados, uno de los cuales es el hecho de que la tubería y aditamentos galvanizados pueden ser difíciles de reparar. Dado que la tubería y aditamentos galvanizados comienzan a romperse, el sedimento y óxido acumulados en el interior de la tubería, contraen el diámetro interior de la tubería. Si necesita hacerse una reparación, muchas veces la persona que repara la tubería encontrará que hay más tubería dañada que la esperada originalmente. Adicionalmente, hacer una reparación en tubería y aditamentos enroscados requiere equipo para cortar y enroscar la tubería; si el equipo no se encuentra disponible, la persona de reparación debe tener las cualidades para ser capaz de hacer las mediciones correctas, que entonces se relevan a una fuente con la capacidad para acortar y roscar la tubería. Cualquier imprecisión en las mediciones puede afectar las operaciones, y conducir a perder tiempo, dinero y a una pobre relación con el cliente.

Adicionalmente, en un sistema de tuberías de acero viejo, no es inusual que los aditamentos enroscados se fusionen en conjunto y sea extremadamente difíciles de remover. Esto usualmente implica cortar la tubería en el área general de reparación y encontrar un aditamento que la tubería pueda hacer retroceder, o cortar la tubería cerca del aditamento y tapar la tubería restante.

Otro sistema de empalme es un empalme mecánico, o cualquier método para ensamblar tubería o aditamentos por medio de un acoplamiento que utiliza compresión de una junta de caucho para asegurar un sello hermético. Dos ejemplos de empalmes mecánicos son tubería y aditamentos con rebordes, y tubería con ranuras con acoplamientos o aditamentos que tienen una junta de caucho; la junta de caucho se asienta dentro de la ranura y se comprime, llenando la ranura y sellando el empalme.

En teoría, las reparaciones en aplicaciones de empalmes mecánicos son más fáciles de realizar. Estos son aditamentos de alta presión a fin de que sus tolerancias sean altas; y puedan instalarse con relativa facilidad tubería y aditamentos de diámetro muy grande. Sin embargo, se necesita cierto nivel de habilidad para preparar e instalar esta tubería y los aditamentos adjuntos. Por ejemplo, es fácil instalar los aditamentos mecánicos para tubería con ranuras, pero la medición y formación de ranuras de la tubería requiere saber cómo, en tanto que la tubería con rebordes, piezas enrolladas y aditamentos con rebordes requieren un muy alto nivel de habilidad para realizar nuevas instalaciones o reparación. Adicionalmente, los aditamentos son pesados, voluminosos y costosos, y las reparaciones son arduas.

De esta manera, puede concluirse que para que la tubería de RTR compita más ampliamente con el acero, la evaluación de presión de los sistemas de tuberías de fibra de vidrio necesita incrementarse. Dado que el rendimiento de empalme es un factor limitante en hacer avanzar la evaluación de presión, el desarrollo dentro de los fabricantes de tuberías de RTR generalmente se enfoca en hacer disponibles sistemas de empalmes que pueden afrontar estas altas presiones.

A la fecha, aunque puede utilizarse tubería no de acero o de plástico con los aditamentos mecánicos, el nivel de habilidad requerido para instalarla es alto y un buen sistema de empalme todavía no se ha desarrollado. Los sistemas de empalmes de tuberías de RTR que pueden afrontar altas presiones puede proporcionar un escenario de 'lo mejor de ambos mundos' de rendimiento a largo plazo a altas presiones al utilizar un material aceptado y preferido.

Ejemplo 1 La presente materia objeto proporciona un empalme inyectado mecánico, para tuberías de fibra de vidrio, que hace posible una tubería resultante con mayor PN, DN, y parámetros de temperatura de operación. Dos tuberías se instalan en conjunto, de tal modo que el estrechamiento del diámetro interno de una tubería permite a la segunda tubería adaptarse en la misma, en tanto que deja un espacio o cavidad entre las mismas. Una abertura de inyección y canal se elaboran en la tubería externa de tal modo que un material o compuesto de unión pueda inyectarse en la abertura de inyección y canal para llenar el espacio o cavidad, lo que crea un empalme mecánico seguro entre las dos tuberías.

Ejemplo 2 Las Figuras 3A-3D muestran etapas en un proceso de elaboración ejemplar de tubería de fibra de vidrio adecuada para empalmarse por el sistema y método dado a conocer. Primero, en relación con un extremo de tubería hembra (acoplamiento), se hace un enrollamiento en el equipo existente, como se muestra en la Figura 3A. Un perfil de caucho se utiliza en el mandril de tubería existente para conformar el interior de una campana o un acoplamiento, de tal modo que después de enrollar, la tubería tenga una campana o acoplamiento integral. Un ejemplo no limitante de una tubería de fibra de vidrio que tiene una campana o acoplamiento se muestra en la Figura 3B. La Figura 3C muestra otra vista del mandril de tubería con el perfil de caucho utilizado para formar la campana o acoplamiento con ranuras internas. Alternativamente, las ranuras pueden tornearse a la conformación de una campana después de que la tubería se ha desmoldado. Una espiga correspondiente (macho) se tornea en un torno para formar ranuras en la superficie de ensamble, como se muestra en la Figura 3D. De esta manera, el proceso de elaboración para los empalmes puede hacerse al utilizar equipo de producción existente. Por consiguiente, no se necesitan grandes inversiones adicionales, más allá de las ya existentes en una instalación de tubería de fibra de vidrio típica, para producir este tipo de empalme de tubería para tuberías de fibra de vidrio.

Ejemplo 3 Un diagrama en sección transversal de un empalme inyectado se muestra en la Figura 4. El empalme incluye un extremo de tubería macho (espiga) y uno hembra (campana o acoplamiento). La porción de campana tiene una superficie de ensamble interna que incluye ranuras y la porción de espiga tiene una superficie de ensamble externa que incluye ranuras. El empalme se ensambla al empujar el espiga en el acoplamiento, lo cual también se denomina un "ajuste por presión". Cuando el empalme se ensambla, las superficies de ensamble de la porción de espiga y la porción de campana forman una cavidad en la cual un compuesto de unión se inyecta y se deja curar para formar el empalme mecánico inyectado.

El ajuste por presión es un aspecto particular de este diseño, en comparación con los empalmes de tuberías enroscados tales como empalmes enroscados API 5B que requieren grandes torques para ensamble. En tanto que los torques requeridos para empalmes enroscados API 5B pueden generarse a mano para diámetros más pequeños, para diámetros por arriba de 20.32 cm (8") se requiere equipo hidráulico pesado. Este equipo puede ser difícil de manejar en un foso de tubería y, de esta manera, el diseño de empalme de tubería enroscado no siempre es apropiado o factible. En contraste, este diseño de ajuste por presión no requiere que la tubería gire durante el ensamble, ni requiere el uso de maquinaria o equipo pesado, por ejemplo, tenazas de energía, para ensamblar el empalme de tubería de fibra de vidrio. Por consiguiente, por lo menos esta etapa de ajuste por presión alcanza ahorros en costo y tiempo.

El elemento de sellado del empalme puede incluir un anillo sellador de caucho, o un adhesivo estructural. El caucho puede elaborarse a partir de una amplia diversidad de compuestos, incluyendo, por ejemplo, NBR, EPDM, Viton, silicona, etc. La selección de compuesto típicamente es dependiente del medio transportado y la temperatura de aplicación. También se contempla, dentro del alcance de la presente materia objeto, que no se utiliza junta tórica para empalmar tubería de fibra de vidrio y que el compuesto de unión forma el sello.

Si se utiliza un sellador adhesivo, el material se aplica al área aplicable en el acoplamiento y en la espiga antes del ensamble del empalme. Durante el ensamble del empalme, las superficies de empalme comprimirán, diseminarán y compactarán el adhesivo para formar un sello hermético. El adhesivo puede incluir cualquiera o una combinación de muchos materiales, incluyendo sin limitación, resina epóxica, viniléster, poliéster, poliuretano, metil acrilato, o adhesivos basados en silicona. Otros tipos de adhesivos también pueden utilizarse siempre y cuando estén calificados por pruebas. También se contempla dentro del alcance de la presente materia objeto que una combinación de una junta tórica y adhesivo forme el sello hermético.

Correas de empalme o clavijas de tirante de trinquete típicamente se utilizan para jalar el empalme en conjunto y mantenerlo en su posición. Si se utiliza adhesivo como sellador, necesitará cierta cantidad de tiempo para curar; el espacio de tiempo real depende del tipo de sellador utilizado. En tanto que el adhesivo se cura, el área donde la espiga se proyecta del acoplamiento, marcada como Sello de Presión en la Figura 4, también necesita sellarse para crear una cámara hermética por vacío. El sellador utilizado para el Sello de Presión puede ser el mismo que el adhesivo utilizado para el frente de la espiga, o un material sellador alternativo o cualquier otro tipo de sello o junta (por ejemplo, o-anillo de caucho) capaz de mantener la presión y/o vacío durante el proceso de inyección.

Una vez que los materiales sellador y adhesivo han endurecido, la cámara se presuriza con 0.8 a 1 bar de presión de aire para verificar cualquier fuga en el sellado. Si no puede mantenerse la presión, entonces esto es una indicación de que hay una fuga. En este caso, el área de sellado de presión se verifica y sella nuevamente. Si esto no resuelve el problema, el sello en el frente de la espiga probablemente no es hermético y el empalme necesita destruirse nuevamente, y reiniciarse el proceso.

Una vez que el sello de presión se mantiene, el empalme se encuentra preparado para inyección. El compuesto de unión inyectado puede comprender una mezcla de resina epóxica, endurecedor y relleno. Por ejemplo no limitante, la resina epóxica de bisfenol-A (BPA), endurecedor IPD, y relleno de vidrio molido pueden utilizarse. Una posible composición de mezcla comprende 100 partes (en peso) de resina epóxica de bisfenol-A (BPA), 24 partes de endurecedor IPD (el Evonik Degussa VESTAMIN® IPD Epoxy Curing Agent puede utilizarse, entre otros) y 31 partes de relleno de vidrio molido. Aunque se ha encontrado que esta mezcla da la resistencia requerida necesaria, otras mezclas también pueden producir la resistencia requerida. La mezcla se produce al mezclar gradualmente el vidrio molido en la resina epóxica de bisfenol-A hasta que los componentes se mezclen completamente. Finalmente, el endurecedor IPD se agrega a la mezcla.

La mezcla se introduce al empalme al crear un diferencial de presión en el anillo o cavidad del empalme de inyección, como se muestra en la Figura 5. El diferencial de presión mueve la resina de su recipiente a la parte inferior del empalme inyectado. La gravedad asegura que la mezcla llene la mitad inferior del empalme primero y que la mezcla entonces gradualmente se eleve a la parte superior del empalme, hacia la manguera de salida. La asistencia de vacío, que puede utilizarse opcionalmente, también asegura que no haya entrampamiento de aire en el anillo y asegura que el anillo se llene completamente con la mezcla de inyección. En el punto en que la mezcla fluye hacia la manguera de salida, el empalme se llena, y la manguera de entrada se pinza para prevenir que la mezcla fluya fuera del empalme. Entonces la manguera de salida se corta o remueve de la cámara de diferencial de presión y la mezcla de resina inyectada se deja curar. En una modalidad, el proceso de curado puede acelerarse al aplicar calor a través de una manta calefactora envuelta alrededor del empalme. Otra forma para curar la mezcla de resina inyectada es al aplicar una corriente a través de un hilo de resistencia aplicado en una de las superficies de empalme en el empalme. La corriente calentará el hilo y el material circundante, lo que en consecuencia cura la mezcla de inyección. Típicamente, el empalme se cura completamente y tiene su resistencia mecánica dos a tres horas después de la inyección.

Un beneficio del ajuste por presión es que varios empalmes pueden ensamblarse en una "ida" o "ronda" dado que se mantienen en su lugar por clavijas de tirante de trinquete y correas. Una vez ensamblado, el proceso de inyección puede hacerse empalme por empalme después de lo cual el ciclo de curado puede iniciar. En esta forma, se logran velocidades de instalación relativamente altas, particularmente en comparación con empalmes de tuberías de acero que necesitan soldarse. Ciertamente, el tiempo de instalación es menor al necesario para empalmes de tuberías de acero soldados de dimensiones comparables, y a menudo es mucho más rápido. Adicionalmente, para el empalme inyectado, no hay necesidad de esperar hasta que el empalme de inyección se cure completamente antes de instalar la siguiente tubería. De esta manera, los métodos y sistemas descritos pueden lograrse rápidamente.

Ejemplo 4 Un procedimiento paso a paso ejemplar para inyección de empalme mecánico inyectado incluye lo siguiente: 1) Antes de iniciar las actividades de inyección, justar en seco la espiga y acoplamiento (sin junta tórica en la espiga) para asegurar un ensamble correcto. 2) Marcar los orificios de inyección de entrada y salida en el acoplamiento de tal modo que estén alrededor de 45° a 180° separados entre sí y también a fin de que un orificio esté al comienzo de las ranuras y el otro orificio esté al final de las ranuras, como se muestra en la Figura 6. Cualquier tolerancia para la colocación de los orificios no tiene que ser limitante, y la colocación del orificio de entrada puede ser en diversas posiciones. El orificio de salida puede estar en la posición más alta posible para asegurar que el empalme se llene completamente. 3) Taladrar los orificios de inyección de entrada y salida. Una broca de 5 mm puede utilizarse inicialmente, seguida por una broca de 10 mm. Si el taladrado se lleva a cabo directamente con broca de 10 mm, la oportunidad de dañar el diámetro interno (ID) del acoplamiento es mayor. Si una broca de 5 mm no se encuentra disponible, entonces pueden utilizarse brocas de 4 mm o 6 mm u otro diámetro similar. 4) Después de taladrar, limpiar el orificio taladrado del diámetro interno del acoplamiento al utilizar un medio adecuado a fin de que no haya fibras sueltas o restricciones presentes. Los medios adecuados incluyen, sin limitación, esmeril o lija. Por ejemplo, un papel de lija rugoso puede utilizarse para remover la mayor parte de las fibras, y para alisar la superficie. Un segundo papel de lija más fino entonces puede utilizarse para alisar más la superficie. Cualquier combinación y tipos de papel de lija u otros métodos de limpieza y alisado puede utilizarse, en conjunto con el sentido común y destreza para producir un orificio limpio adecuado para procesos posteriores. 5) Enroscar el orificio taladrado con un juego de pernos National Pipe Thread Tapered Thread (NPT) de 0.635 cm (¼") a 0.953 cm (3/8"). Otros juegos de pernos o terrajas roscadas pueden utilizarse, siempre y cuando se logre un sello hermético. La relación entre el juego de pernos y tamaño de orificio taladrado puede ser similar que para otras tuberías de acero, fibra de vidrio u otras configuraciones. 6) Limpiar las conexiones de inyección de entrada y salida al usar gas comprimido. 7) Montar la junta tórica en la espiga y aplicar lubricación en la parte superior de la junta tórica así como el área de asentado del acoplamiento. La junta tórica puede elaborarse de caucho u otro material adecuado compatible con el material para fluir a través de la tubería. Para aplicaciones de agua, puede preferirse un compuesto de caucho EPDM. La colocación de la junta tórica puede ser en el frente de la espiga, pero puede variar dependiendo de las dimensiones y diseño interior y exterior de las tuberías a adaptarse, así como el tamaño de la junta tórica. 8) Ensamblar el empalme y restringirlo para evitar cualquier movimiento al utilizar correas de carga o clavijas de tirante de trinquete adecuadas. Otras restricciones adecuadas pueden utilizarse, a fin de que el empalme pueda jalarse en conjunto y fuerte, pero en una forma que no bloquee los orificios de inyección. 9) Aplicar silicona o cualquier otro sellador adecuado en el borde exterior del empalme entre la espiga y acoplamiento. Otros selladores adecuados incluyen otros selladores basados en silicona, selladores basados en poliéster, compuesto sellador de poliéster, etc., incluyendo muchos compuestos comercialmente disponibles. Permitir al sellador curar. 10) Aplicar cinta de Teflon u otra cinta adecuada en un aditamento caudal de 0.635 cm (¼") a 0.953 cm (3/8") y conectarlo a los orificios de inyección de entrada y salida. Otras cintas y materiales de aditamentos caudales pueden utilizarse, particularmente si se considera el costo materiales a mano, con la condición de que se logre una conexión hermética. 11) Cortar longitudes adecuadas de manguera flexible para elaborar conexiones apropiadas del orificio de entrada a la cubeta de material de inyección y de la salida a la cámara de diferencial de presión. En un ejemplo, un tubo de polietileno o nylon de 0.635 cm (¼") o 0.159 cm (7/16" de pulgada) de diámetro puede utilizarse, aunque otros materiales y dimensiones también pueden ser apropiados y nuevamente, pueden elegirse con consideraciones de costo y material a mano. Cierta holgura debe proporcionarse por la longitud de manguera o tubería, como se sugiere por las figuras. 12) Dos conexiones deben prepararse en la cámara de diferencial de presión. Una conexión es para la entrada al acoplamiento desde la cámara de diferencial de presión, y una segunda conexión es para la manguera de presión. El tamaño de las conexiones es de 0.953 cm (3/8"). Una configuración ejemplar de conexiones completadas en un empalme con una tubería acopladora se muestra en la Figura 7. Las consideraciones para estas conexiones pueden ser similares a las de la etapa 11. 13) Antes de hacer la inyección, el sello de presión del empalme se verifica. Esto se hace al conectar el suministro de gas comprimido / línea de vacío al empalme, lo que en consecuencia crea un diferencial de presión con el aire exterior. El empalme se deja con el diferencial de presión por 10 minutos. Si hay cualquier caída en la presión / vacío, el empalme se verifica en cuanto a fugas. En especial, la inyección no puede realizarse si hay fugas. Las fugas típicamente ocurrirán debido a la junta tórica dañada, o debido a fugas en el sellador. Si hay fugas, la capa de sellador de silicona se sella de nuevo. Si esto no resuelve el problema, entonces la junta tórica probablemente no está sellando y el o los empalmes deben desensamblarse y verificarse antes de reensamblar al utilizar las etapas 1-13, según convenga. 14) Una vez que el empalme pasa la prueba de presión/vacío, el material de inyección se prepara. En este ejemplo no limitante, el material de inyección se comprende de 100 partes de resina epóxica, 24 partes de mezcla IPD y 31 partes de fibra de vidrio molida. Para asegurar que los materiales se mezclen bien, el vidrio molido puede agregarse en pequeñas cantidades, tales como puñados a la vez, a la resina epóxica y mezclarse bien hasta que toda la cantidad de vidrio molido se mezcle completamente con la resina. Entonces, el IPD puede agregarse y la mezcla mezclarse nuevamente. Cualquier dispositivo de mezclado puede utilizarse, incluyendo mezcladoras industriales o más rudimentarias, por ejemplo, un propulsor unido a un taladro, una vara pequeña, etc. 15) Una vez que el material de inyección emerge a través de la línea de inyección de salida, detener el flujo de material de inyección, y cerrar la válvula de salida de inyección. Remover la conexión de manguera de salida y atar las conexiones de manguera de entrada y de salida en conjunto como se muestra en la Figura 8. Por ejemplo, puede utilizarse cinta para fijar las mangueras en su posición. 16) Después de que la inyección se cura a temperatura ambiental, remover las conexiones de inyección de entrada y salida del empalme y poscurar el empalme. El tiempo de curado puede afectarse por varios factores y, por ejemplo, puede tomar de dos a tres horas al utilizar una manta calefactora. El empalme también puede poscurarse al utilizar una manta calefactora u otro mecanismo adecuado, y la restricción removerse después del poscurado.

En los ejemplos anteriores, el orificio de salida se coloca en la parte superior de las tuberías de ajuste por presión y el orificio de entrada se separa a 45° a 180° del orificio de salida. Sin embargo, los orificios pueden colocarse en una serie de configuraciones alternas. Por ejemplo, el orificio de entrada o inyección puede colocarse en la parte superior de las tuberías de ajuste por presión, en tanto que el orificio de salida se coloca en la parte inferior de las tuberías de ajuste por presión. En otras configuraciones, puede desearse que el orificio de entrada o inyección y el orificio de salida se coloquen en la parte superior o la parte inferior de las tuberías de ajuste por presión. Adicionalmente, dependiendo del diámetro de la tubería, múltiples orificios de entrada y / o salida pueden utilizarse. Por consiguiente, la colocación, número de orificios y etapas de procedimiento adicionales, necesarios para lograr las diversas configuraciones posibles de los orificios taladrados, pueden variar.

Ejemplo 5 La Figura 9 es una vista en sección transversal de un empalme mecánico inyectado ejemplar para aplicaciones a alta presión. Una primera tubería que tiene una parte de recepción "extremo hembra", campana o acoplamiento (hembra) y una segunda tubería que tiene una parte de empalme "extremo macho" o espiga (macho) se ajustan por presión en conjunto. El sellado entre los mismos se hace por una junta tórica o un adhesivo, por ejemplo, resina epóxica, poliéster, viniléster, metil acrilato, etc., adhesivos, entre otros. Los orificios se pretaladran en la primera tubería para hacer posible una infusión o inyección de vacío "DENTRO" e infusión o inyección de vacío "FUERA". Como se observa en la Figura 9, el valor "DN" se determina por el diámetro interno de la segunda tubería.

Ejemplo 6 La Figura 10 muestra etapas en un proceso de elaboración y de empalme ejemplar para lograr una tubería de fibra de vidrio DN300 PN160 que tiene un empalme mecánico inyectado integral. Estas etapas incluyen: enrollar en equipo de producción estándar para crear una conformación de tubería general, tornear campana interna para crear la conformación de campana interior, una espiga terminada, empalme de la tubería en campana con la espiga mediante ensamble de ajuste por presión y sin maquinaria pesada, inyección del empalme por vacío y gravedad, y prueba final. Se advierte que en caso de la inyección asistida por vacío empleada, el vacío se utiliza para remover el aire de las cavidades y succionar la mezcla de resina o compuesto de unión hacia las cavidades. Entonces, una vez que la resina se encuentra en el interior de las cavidades, la gravedad jala la mezcla de resina o compuesto de unión al punto más bajo de las cavidades de tal modo que la mezcla o compuesto inyectado de arriba a abajo llene las cavidades completamente. La prueba se realiza con presiones internas como se describe en los estándares internacionales, tales como ASTM D1598, ASTM D 1599, API 15 HR, API 15 LR, y ISO 14692, entre otros.

Ejemplo 7 La Figura 11 muestra etapas en un proceso de elaboración y de empalme ejemplar para lograr una tubería de fibra de vidrio DN600 PN80 que tiene un empalme mecánico inyectado acoplador. En esta configuración, dos tuberías, cada una con una espiga, se tornean, para emparejarse con un acoplador moldeado coincidente. Nuevamente, se utiliza ensamble de ajuste por presión, sin requerir maquinaria pesada, antes de la inyección de vacío para que resulte en tuberías unidas y acopladas de un modo seguro. Puede indicarse que este ensamble puede resultar en el doble del número de juntas tóricas y/o posiciones de adhesivos de otras configuraciones y, por esta razón, puede no preferirse para ciertas aplicaciones. Una pluralidad incrementada de orificios taladrados puede contemplarse en esta configuración, para incrementar el flujo de compuesto de unión entre las tuberías y el acoplador.

Especificaciones alcanzables de tuberías de fibra de vidrio que pueden acoplarse, lo que resulta de los sistemas y métodos descritos incluyen, sin limitación, un diámetro de 100 a 1000 mm, presión de 200 a 50 bar, y capacidad para soportar temperaturas de hasta aproximadamente 95 °C. Otros tipos de componentes de fibra de vidrio que pueden asociarse incluyen tubería más empalme, acoplador, reborde, codo y tés. Diámetros mayores a DN1000 o 1000 mm y temperaturas superiores a 95 °C también son factibles con los sistemas y métodos descritos.

Prueba de empalme inyectado Una estrategia estandarizada para pruebas de verificación y calificación para proyectos de alta presión de empalme inyectado pueden utilizarse con la presente materia objeto. Esta estrategia se deriva de los requerimientos de pruebas generales como se detalla en los estándares internacionales listados en la Tabla 3, por ejemplo, ASTM D1598 y ASTM D1599.

Por consiguiente, las pruebas de verificación usan métodos de prueba no estandarizados enfocados en generar tanta información como sea posible a partir de un número limitado de pruebas. Generalmente, los resultados de pruebas de verificación se dirigen a estimar si el producto será capaz de cumplir con las condiciones requeridas para pruebas de calificación. Mientras tanto, las pruebas de calificación se enfocan en generar datos de pruebas de calificación que pueden utilizarse dentro de proyectos comerciales en una fase posterior.

Las fases de pruebas de verificación y calificación se describen con mayor detalle posteriormente. Para cada prueba, la junta tórica comprendió caucho NBR o caucho EPDM. Adicionalmente, para cada prueba, el compuesto de unión inyectado comprendió una mezcla de resina epóxica, endurecedor y relleno, en particular, el compuesto de unión inyectado comprendió 100 partes (en peso) de resina epóxica de bisfenol-A (BPA), 24 partes de endurecedor IPD (el Evonik Degussa VESTAMIN® IPD Epoxy Curing Agent puede utilizarse, entre otros) y 31 partes de relleno de vidrio molido.

Pruebas de verificación Los siguientes procedimientos de pruebas de verificación no estandarizados se utilizan para la calificación de alta presión: A) Prueba de estallido por etapas; y B) Prueba de supervivencia a 100 h. Para ambos procedimientos, las pruebas se ejecutan comúnmente a temperatura ambiental, pero también pueden ejecutarse a temperatura elevada.

Procedimiento de prueba de estallido por etapas ejemplar 1) Ensamblar el carrete y asegurar que las medidas de seguridad adecuadas estén en su lugar. 2) Llenar el carrete con agua y asegurar que todo el aire se remueva del carrete y conectar el equipo de bombeo. 3) Presurizar el carrete a la presión de diseño (PN), del carrete de prueba en bar) a una tasa estable, lo que puede ser típicamente PN/10 a PN/5 bar/min. 4) Una vez que el carrete se presuriza, mantener la presión de prueba estable por 5 minutos. 5) Después de 5 minutos, incrementar la presión en 0.5 x PN a la misma tasa estable como se discute en la etapa 3). 6) Repetir etapas 4) y 5) hasta que se presente falla. 7) Registrar presión de falla. 8) Registrar modo de falla.

Los resultados de la prueba de estallido por etapas generalmente se utilizan como primera estimación sobre si el carrete es capaz de soportar las condiciones de prueba requeridas en las pruebas de calificación. El objetivo para la presión de prueba de estallido por etapas típicamente es un mínimo de 3 x PN.

Procedimiento de prueba de supervivencia a 100 h ejemplar 1) Ensamblar el carrete y asegurar que las medidas de seguridad adecuadas estén en su lugar. 2) Llenar el carrete con agua y asegurar que todo el aire se remueva del carrete y conectar el equipo de bombeo. 3) Presurizar el carrete a la presión de diseño (PN) a una tasa estable. 4) Una vez que el carrete se presuriza a PN, mantener la presión estable por 5 minutos. 5) Después de 5 minutos, incrementar la presión a 1.5 x PN a la misma tasa estable. 6) Mantener la presión estable por 5 minutos. 7) Después de los 5 minutos, incrementar la presión a 2.1 x PN a la misma tasa estable. 8) Mantener esta presión de prueba por 100 h. 9) Si hay éxito, incrementar la presión en 0.2 x PN 10) Repetir etapas 8) y 9) hasta que se presente falla. 1 1) Registrar presión de falla y tiempo a la falla. 12) Registrar modo de falla.

Los resultados de la prueba de supervivencia a 100 h generalmente se utilizan para estimar si el carrete es capaz de soportar las condiciones de prueba requeridas en las pruebas de calificación. El objetivo para la presión de prueba a 100 h típicamente es un mínimo de 2.3 x PN.

Pruebas de calificación Para la calificación de empalmes de alta presión, se ejecuta la prueba de 1 ,000 h de supervivencia de acuerdo con ASTM DI 598. La temperatura de prueba es la temperatura de diseño del proyecto y la presión de prueba se ha estandarizado a 2.1 x PN. Para estandarizar, la prueba usualmente se lleva a cabo a 65 °C o 95 °C dado que estas temperaturas de prueba cubren la mayor parte de los requerimientos del cliente. En realidad las presiones de prueba de 1 ,000 h fluctuarán, lo que depende del cliente, especificación y/o requerimientos de proyecto. Para proyectos de desarrollo, la presión de prueba se ha estandarizado a 2.1 x PN dado que cubre la mayor parte de requerimientos del cliente.

Procedimiento de prueba de supervivencia a 1 ,000 h ejemplar 1) Ensamblar el carrete y asegurar que las medidas de seguridad adecuadas estén en su lugar. 2) Llenar el carrete con agua y asegurar que todo el aire se remueva del carrete y conectar el equipo de bombeo. 3) Permitir al carrete estabilizarse a la temperatura de prueba por 24- 48 h. 4) Presurizar el carrete a la presión de diseño (PN) a una tasa estable. 5) Una vez que el carrete se presuriza, mantener la presión de estable por 5 minutos. 6) Después de 5 minutos, incrementar la presión a 1.5 x PN a la misma tasa estable. 7) Una vez que el carrete se presuriza, mantener la presión de estable por 5 minutos. 8) Después de 5 minutos, incrementar la presión a 2.1 x PN a la misma tasa estable. 9) Mantener esta presión de prueba por 1 ,000 h. 10) Si hay éxito, incrementar la presión en 0.2 x PN. 11) Repetir etapas 9) y 10) hasta que se presente falla. 12) Registrar presión de falla y tiempo a la falla. 13) Registrar modo de falla.

En los ejemplos anteriores de procedimientos de prueba, se utiliza agua dado que típicamente es un medio fluido fácilmente accesible, en tanto que también es un medio agresivo para la tubería de fibra de vidrio. Sin embargo, otros medios fluidos se contemplan y pueden utilizarse en lugar o además del agua.

Resultados de prueba de empalme inyectado A la fecha, el desarrollo del empalme inyectado ha pasado con éxito la fase de pruebas de verificación; la fase de pruebas de calificación está en curso. Algunos de los resultados obtenidos hasta ahora se destacan en las Tablas 8 y 9.

Tabla 8: Pruebas de verificación Tabla 9: Pruebas de calificación Lo que se ha descrito anteriormente incluye ejemplos de una o más modalidades. Por supuesto, no es posible describir cada combinación concebible de componentes o metodologías para el propósito de describir las modalidades anteriormente mencionadas, pero un experto en la técnica puede reconocer que muchas combinaciones y permutaciones adicionales de diversas modalidades son posibles. Por consiguiente, las modalidades descritas pretenden abarcar todas las alteraciones, modificaciones y variaciones semejantes que caigan dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones adjuntas. Adicionalmente, en la medida en que el término "incluye" se utilice en la descripción detallada o las reivindicaciones, tal término pretende ser inclusivo de manera similar al término "que comprende", dado que "que comprende" se interpreta cuando se emplea como palabra transicional en una reivindicación.

Se entenderá que muchos cambios adicionales en los detalles, materiales, etapas y disposición de partes, que se han descrito e ilustrado en este documento para explicar la naturaleza de la materia objeto, pueden hacerse por los expertos en la técnica dentro del principio y alcance de la materia objeto, cuando se expresa en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de ensamble de tubería de resina termoendurecible reforzada (RTR), que comprende: una primera tubería de RTR que tiene una porción de espiga, la porción de espiga incluye una primera superficie de ensamble; una segunda tubería de RTR que tiene una porción de acoplamiento conformada para recibir la porción de espiga, la porción de acoplamiento tiene una segunda superficie de ensamble; y una cavidad entre la primera superficie de ensamble y la segunda superficie de ensamble, la cavidad formada cuando la porción de espiga se ajusta por presión en la porción de acoplamiento; y un material inyectable/curable localizado en la cavidad.

2. El sistema de ensamble de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la superficie de ensamble externa de la porción de espiga comprende ranuras externas.

3. El sistema de ensamble de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la superficie de ensamble interna de la porción de acoplamiento comprende ranuras internas.

4. El sistema de ensamble de conformidad con la reivindicación 1 , en donde por lo menos una de la primera superficie de ensamble de la porción de espiga y la segunda porción de la porción de acoplamiento comprende ranuras.

5. El sistema de ensamble de conformidad con la reivindicación 1 , que además comprende un hilo de resistencia aplicado a por lo menos una de la primera superficie de ensamble y la segunda superficie de ensamble.

6. El sistema de ensamble de conformidad con la reivindicación 1 , que además comprende un primer elemento de sellado que forma un sello entre la primera tubería y la segunda tubería.

7. El sistema de ensamble de conformidad con la reivindicación 6, que además comprende un segundo elemento de sellado.

8. El sistema de ensamble de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la porción de acoplamiento de la segunda tubería comprende un acoplador, el acoplador ensamblado a una segunda porción de espiga de la segunda tubería y el acoplador configurado para poder asociarse a una primera porción de espiga correspondiente de la primera tubería.

9. El sistema de ensamble de conformidad con la reivindicación 8, en donde un compuesto de unión se inyecta en una segunda cavidad formada entre la segunda espiga y el acoplador.

10. Un método de ensamble de tubería de resina termoendurecible reforzada (RTR), que comprende las etapas de: ajustar por presión una porción de espiga de una primera tubería en una porción de acoplamiento de una segunda tubería, lo que forma una cavidad entre la porción de espiga y la porción de acoplamiento; inyectar un compuesto de unión en la cavidad; y curar el compuesto de unión.

11. El método de ensamble de conformidad con la reivindicación 15, que además comprende las etapas de. formar un orificio superior en una parte superior de la segunda tubería a través del cual el compuesto de unión se inyecta y se introduce por gravedad en la cavidad.

12. El método de ensamble de conformidad con la reivindicación 15, que además comprende las etapas de. formar un segundo orificio en la segunda tubería; aplicar un vacío al segundo orificio con el fin de asegurar que el compuesto de unión llene completamente la cavidad.

13. El método de ensamble de conformidad con la reivindicación 15, que además comprende las etapas de. formar un orificio de inyección en la porción de acoplamiento de la segunda tubería, el orificio de inyección para inyectar el compuesto de unión en la cavidad; y formar un segundo orificio en la porción de acoplamiento de la segunda tubería, el segundo orificio estando en el punto verticalmente más alto de la porción de acoplamiento de tal modo que el compuesto de unión inyectado llene completamente la cavidad y el compuesto de unión en exceso fluya fuera del segundo orificio.

14. El método de ensamble de conformidad con la reivindicación 10, que además comprende la etapa de. aplicar calor al compuesto de unión.

15. El método de ensamble de conformidad con la reivindicación 14, en donde la aplicación de calor al compuesto de unión se logra por un hilo de resistencia.

16. El sistema de ensamble de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el compuesto de unión es un compuesto de unión inyectable, en donde el compuesto de unión inyectable se inyecta en un orificio en una porción superior de la porción de acoplamiento de la segunda tubería, lo que de esta manera llena la cavidad formada por la primera superficie de ensamble y la segunda superficie de ensamble.