APARATO Y METODO DE INVERSION POR AIRE Y DE CURADO CON VAPOR DE AGUA DE FORROS CURADOS EN POSICION.

Un aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua,

para instalar un forro de conducción impregnado con resina y curado en posición, que comprende: un recipiente (11) sustancialmente rígido que tiene una superficie de entrada y una superficie de salida dimensionadas para permitir que un forro impregnado, curado en posición, pase a su través; teniendo el recipiente (11) una abertura (26) de entrada alargada, en forma de ranura, que forma un espacio libre en la superficie de entrada y una cavidad que forma una cámara de inversión (12) y una salida (16) de manguito de inversión en la superficie de salida; una entrada (20) de aire y vapor de agua conectada a la cámara de inversión (12); un material compresible (46) dispuesto a ambos lados de al abertura (26) en forma de ranura en la superficie de entrada; y en el que el espacio libre a través de la ranura alargada (26) se ajusta desde el exterior de la cavidad del recipiente para empujar al material compresible (46) contra el forro en dirección sustancialmente perpendicular al forro cuando éste se desplaza a través de la abertura en forma de ranura en el recipiente y es invertido fuera del manguito de inversión sin que el material compresible (46) sea presionado contra el forro dentro del recipiente (11)

Aparato y método de inversión por aire y de curado con vapor de agua de forros curados en posición.

Antecedentes del invento

Este invento se refiere a un método para la instalación de un forro curado en posición en un conducto existente mediante inversión por aire de un forro impregnado con resina con un aparato que tiene una junta con bajo rozamiento entre el forro que se evierte y una empaquetadura. La resina puede ser curada con vapor de agua en flujo continuo sin pérdida de presión. El invento se refiere, asimismo, a los aparatos para poner en práctica el método. El método y los aparatos son particularmente bien adecuados para revestir conductos de diámetro entre pequeño y medio.

Es generalmente bien sabido que los conductos o conducciones, particularmente las conducciones subterráneas, tales como los conductos de alcantarillado, los desagües de tratamiento, los conductos de agua y de gas que se emplean para transportar fluidos, requieren ser reparados con frecuencia debido a los escapes de fluido o a su deterioro. Los escapes pueden producirse hacia dentro, desde el entorno al interior o parte de transporte de las conducciones. Alternativamente, los escapes pueden producirse hacia fuera, desde la parte de transporte de la conducción al entorno. En cualquier caso, es deseable evitar estos escapes.

El escape puede deberse a una instalación inapropiada de la conducción original o al deterioro de la misma debido al envejecimiento normal o a los efectos que conlleva el transporte de material corrosivo o abrasivo. Las grietas en o cerca de los empalmes de los conductos pueden deberse a condiciones ambientales, tales como terremotos o al paso de grandes vehículos por la superficie o a vibraciones naturales o generadas por el hombre u otras causas similares. Con independencia de la causa, tales escapes son indeseables y pueden tener, como consecuencia, la pérdida del fluido que se transporta en la conducción o daños ambientales en el entorno y la posible creación de un peligroso riesgo para la salud pública. Si la pérdida continúa puede provocar el fallo estructural del conducto existente debido a la pérdida de terreno y del soporte lateral y del suelo del conducto.

Debido a los continuamente crecientes costes de mano de obra, energía y maquinaria, es cada vez más difícil y menos económico reparar conducciones subterráneas o partes que puedan presentar escapes excavando y reemplazando los conductos. A consecuencia de ello, se han desarrollado varios métodos para la reparación in situ o la rehabilitación de las conducciones existentes. Estos nuevos métodos evitan el gasto y el peligro asociados a la excavación y sustitución de los conductos o secciones de conductos, así como los importantes inconvenientes que sufre el público. Uno de los procedimientos de reparación de conducciones o de rehabilitación sin zanjas que goza de más éxito y en la actualidad ampliamente utilizado, es el denominado proceso Insituform®, conocido a partir de los documentos US-A-4.009.063, US-A-4.064.211 y US-A-4.135.958.

En la práctica estándar del proceso Insituform, un forro tubular flexible, alargado, de un tejido de fieltro, espuma o material similar impregnable con resina con un revestimiento exterior impermeable que ha sido impregnado con una resina termocurable, se instala en el interior de la conducción existente. Generalmente, el forro se instala utilizando un proceso de eversión, como se describe en las dos últimas patentes identificadas de Insituform. En el proceso de eversión, una presión radial aplicada al interior de un forro evertido, lo presiona a aplicación con la superficie interna de la conducción y contra ella. Sin embargo, el proceso Insituform también se lleva a la práctica tirando de un forro impregnado con resina por dentro del conducto mediante una cuerda o cable y utilizando un tubo o una vejiga de inflado impermeable al fluido, separado, que es evertido por dentro del forro para hacer que éste cure contra la pared interna de la conducción existente. Tales forros impregnados con resina se denominan, generalmente, "conductos curados en posición" o "conductos CIPP" y la instalación se denomina instalación CIPP.

Los forros tubulares flexibles CIPP tienen una capa exterior lisa de un polímero sustancialmente impermeable, relativamente flexible que, en su estado inicial, recubre el exterior del forro. Cuando es realiza la eversión, esta capa impermeable termina en el interior del forro, una vez evertido éste durante la instalación. Cuando el forro flexible está instalado en su sitio dentro de la conducción, ésta es puesta a presión desde dentro, utilizando preferiblemente un fluido de eversión, tal como agua o aire para forzar al forro radialmente hacia fuera para que se aplique y se adapte a la superficie interna de la conducción existente.

Típicamente, en el lugar de la instalación se erige una torre de eversión para proporcionar la carga de presión necesaria para conseguir la eversión del forro o de una vejiga. Alternativamente, se utiliza una unidad de eversión como se muestra y describe en las patentes norteamericanas núms. 5.154.936; 5.167.901 (RE 35.944) y 5.597.353. El curado puede iniciarse introduciendo agua caliente en el forro evertido a través de una manguera de recirculación unida al extremo del forro de eversión. El agua de inversión es hecha recircular a través de una fuente de calor tal como una caldera o un intercambiador de calor y es devuelta al tubo invertido hasta que se completa la curación del tubo. La resina que impregna el material impregnable se cura para formar un revestimiento de tubo rígido, duro, aplicado apretadamente dentro de la conducción existente. El nuevo forro cierra eficazmente cualesquiera grietas y repara cualquier sección de la conducción o cualquier deterioro de un empalme de la misma para evitar más escapes, ya sea desde fuera al interior de la conducción existente o a la inversa. La resina curada también sirve para reforzar la pared de la conducción existente con el fin de proporcionar un soporte estructural incrementado para el entorno.

La torre de eversión, que tardaba en construirse, hacía que los trabajadores se encontrasen a 9,14 m (30 pies) de altura sobre el suelo, con frecuencia cerca de árboles y de cables eléctricos. Este método se mejoró mediante un aparato que le permitía a Insituform crear una carga hidráulica mediante el uso de una válvula de esfínter. El tubo se alimentaba a la parte superior del aparato y se tiraba de él a través de la válvula de esfínter mediante agua a presión por debajo de la válvula. El agua a presión aplicaba una fuerza sobre la punta del tubo haciendo que se invirtiese en el interior del conducto que se estaba rehabilitando. Estos aparatos para la rehabilitación de conductos de pequeño diámetro se han utilizado durante unos catorce años.

La mayor desventaja del uso de estos aparatos con agua reside en la cantidad y disponibilidad del agua necesaria para la inversión. El agua debe calentarse, típicamente desde 12,8ºC (55ºF) hasta 82,2ºC (180ºF) con el fin de conseguir la curación y, luego, enfriarse añadiendo más agua hasta 37,8ºC (100ºF) antes de soltarla en un sistema aceptable para desecharla.

Esta desventaja puede ser superada utilizando aire en lugar de agua para crear la fuerza de inversión. Una vez invertido totalmente el tubo impregnado, se le puede curar con vapor de agua. Si bien se necesita agua para producir el vapor de agua, la cantidad de agua en forma de vapor es, sólo, del 5 al 10% de la requerida para la inversión con agua, el curado y el enfriamiento. Esto quiere decir que puede utilizarse vapor de agua aún cuando el agua no esté fácilmente disponible en el sitio. Esta drástica reducción de la cantidad de agua es el resultado de la superior energía disponible a partir de medio kilogramo de agua en forma de vapor de agua, en comparación con medio kilogramo de agua caliente. Medio kilogramo (una libra equivale, aproximadamente, a medio kilogramo) de vapor de agua que se condensa en 1 kg de agua desprende, aproximadamente, 1,06×10⁶ julios (1000 BTU), mientras que 1 kg de agua desprende solamente 1,06×10³ julios (1 BTU) por cada grado de caída de temperatura. Esta necesidad de agua reducida, sumada a la virtual eliminación del ciclo de calentamiento reducen notablemente los tiempos empleados en el ciclo de curado y en la instalación.

A pesar de esta aparente ventaja, debida al uso de la inversión por aire y el curado con vapor de agua, por qué la industria no ha tenido prisa en abandonar la inversión por agua y el curado con agua caliente?

Cuando se utiliza...

1. Un aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua, para instalar un forro de conducción impregnado con resina y curado en posición, que comprende:

un recipiente (11) sustancialmente rígido que tiene una superficie de entrada y una superficie de salida dimensionadas para permitir que un forro impregnado, curado en posición, pase a su través;

teniendo el recipiente (11) una abertura (26) de entrada alargada, en forma de ranura, que forma un espacio libre en la superficie de entrada y una cavidad que forma una cámara de inversión (12) y una salida (16) de manguito de inversión en la superficie de salida;

una entrada (20) de aire y vapor de agua conectada a la cámara de inversión (12);

un material compresible (46) dispuesto a ambos lados de al abertura (26) en forma de ranura en la superficie de entrada; y

en el que el espacio libre a través de la ranura alargada (26) se ajusta desde el exterior de la cavidad del recipiente para empujar al material compresible (46) contra el forro en dirección sustancialmente perpendicular al forro cuando éste se desplaza a través de la abertura en forma de ranura en el recipiente y es invertido fuera del manguito de inversión sin que el material compresible (46) sea presionado contra el forro dentro del recipiente (11).

2. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 1, en el que el recipiente (11) está formado con una parte superior que tiene la abertura en forma de ranura formada por dos bordes enfrentados (23a, 24a) y de los que, al menos un borde, puede ser desplazado hacia el otro para ajustar la dimensión del espacio libre y presionar contra un forro que pase a través de la abertura en forma de ranura.

3. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 2, en el que dicho al menos un borde desplazable es un bloque móvil situado a un lado de la ranura (26), capaz de ser empujado hacia un forro que pase a través de la abertura en forma de ranura y contra él.

4. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 3, que incluye un bloque (51) que tiene más de una sección (52, 53, 54) que pueden ser ajustadas independientemente para aplicarse con el forro que pasa a través de la ranura.

5. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 2, en el que dicho al menos un borde desplazable comprende una pluralidad de dedos móviles (133) en un lado de la ranura (26), capaces de ser empujados hacia un forro que pase a través de la abertura (26) en forma de ranura y contra él.

6. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 4, en el que el bloque (51) tiene tres secciones (52, 53, 54), incluyendo cada sección de extremo una abertura curvada para aplicarse con el borde de un forro aplanado, siendo sustancialmente recta la sección central.

7. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 1, en el que el recipiente (11) es sustancialmente cilíndrico y el manguito de inversión (16) es troncocónico.

8. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 1, en el que el recipiente (11) está formado de un material metálico.

9. El aparato para inversión aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 3, en el que dicho al menos un bloque está formado de un material polímero.

10. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 9, en el que dicho al menos un bloque está formado de nilón.

11. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 1, en el que el material compresible (46) es un material elastómero.

12. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 11, en el que el material elastómero es caucho de silicona.

13. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 3, en el que dicho al menos un bloque se ajusta mediante un tornillo de regulación (44) posicionado para empujar al bloque y al material compresible (46) sobre la abertura en forma de ranura y contra un forro que pase a través de ella.

14. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 2, en el que el espacio libre se ajusta mediante una pluralidad de dedos desplazables (133) posicionados en un borde para empujar al material compresible (46) sobre la abertura en forma de ranura y contra un forro que pase a través de la abertura en forma de ranura.

15. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 2, en el que el espacio libre se ajusta mediante una pluralidad de dedos desplazables (133) dispuesto en oposición en ambos bordes, para empujar al material compresible (46) sobre la abertura en forma de ranura y contra un forro que pase a través de la abertura en forma de ranura.

16. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 5, en el que cada dedo (133) está formado por un pistón o un vástago accionado neumáticamente, asentado en un cilindro que se extiende desde un múltiple posicionado alrededor del espacio libre.

17. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 1, que incluye además una capa de material absorbente en la superficie del material compresible (46) para entrar en contacto con el forro a medida que éste pasa a través de la ranura.

18. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 15, en el que el recipiente (11) es una caja alargada con una abertura en forma de ranura y con entre 16 y 64 dedos (133) a cada lado de la abertura en forma de ranura.

19. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 17, en el que el material compresible (46) es caucho de silicona y la capa absorbente es fieltro.

20. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 5, en el que cada dedo (133) es un vástago montado en un cilindro neumático con un anillo tórico en el extremo expuesto para empujar a la lámina de elastómero contra el forro.

21. El aparato para inversión por aire y curado con vapor de agua de la reivindicación 18, en el que el recipiente (11) es sustancialmente rectangular y el manguito de inversión (16) se estrecha para permitir que el forro sea vuelto hacia atrás sobre la abertura y asegurado a ella.