Procedimiento y dispositivo para deformar tubos.

Procedimiento para deformar tubos (1) con el fin de producir sondas de energía geotérmica de una sola pieza,

doblándose el tubo en un ángulo de 175º a 190º con un radio de curvatura que corresponde a lo sumo al doble del diámetro exterior del tubo, que incluye las siguientes etapas de procedimiento:

- calentamiento del tubo en la zona de doblado y aplicación de una presión previa en el tubo antes del proceso de doblado;

- doblado alrededor de la parte convexa de una sección de matriz de doblado (31);

- cierre de la matriz de doblado (3) con una sección de matriz de doblado (32) que presenta un contorno opuesto cóncavo;

- aplicación de una sobrepresión en el interior del tubo;

- enfriamiento del tubo doblado (1);

- apertura de la matriz de doblado (3) y retirada del tubo doblado (1).

Procedimiento y dispositivo para deformar tubos.

La invencion se refiere a un procedimiento para deformar tubos y a un dispositivo para la realizacion de dicho procedimiento.

Los tubos, sobre todo los de materiales polimericos, al ser doblados con radios de curvatura pequenos tienden a adquirir una forma ovalada, con lo que se reduce la seccion transversal libre, y finalmente tienden a romperse.

Por regla general, los tubos de polietileno con una relacion diametro: espesor de pared de, por ejemplo, 11:1 solo se pueden doblar a un radio correspondiente a ocho veces el diametro. Con arcos de guia de tubo en forma de llanta se pueden lograr radios correspondientes hasta a cinco veces el diametro.

No obstante, en muchos casos de aplicacion se requieren radios de curvatura esencialmente mas pequenos. Cuando la zona de doblado es facilmente accesible desde un extremo del tubo, la seccion transversal interior se puede apoyar, por ejemplo, mediante la introduccion de un tubo o varilla de apoyo flexible o un muelle helicoidal.

Sin embargo, en otros casos de aplicacion, en particular en la produccion de sondas de energia geotermica, la zona de doblado esta tan alejada de los extremos del tubo que este procedimiento apenas es realizable en la practica.

Por ello, la tecnica mas extendida consiste en sondas de energia geotermica en forma de U de varias piezas, por ejemplo de polietileno, consistentes en dos tubos aproximadamente paralelos que estan unidos entre si por su extremo superior, por ejemplo mediante piezas perfiladas, tal como se describe en el documento EP 2 084 465.

Tambien se conocen sondas de energia geotermica de una sola pieza en forma de U de polimeros reticulados y sin reticular en las que se prescinde de una union de tubos, estando unidas la tuberia de avance y la tuberia de retorno a traves de una seccion de tubo curvada tal como se describe en el documento DE 202 02 578 U1.

La publicacion DE 20202578 U1 da a conocer una tecnica consistente en doblar tubos de sondas terrestres de tal modo que se produce una cabeza que es especialmente resistente.

La publicacion DE 3147328 da a conocer un dispositivo para fabricar un codo de tubo que se puede producir en una sola operacion.

La publicacion DE 9103368 da a conocer un dispositivo para doblar tubos que se puede adaptar a diferentes perfiles de tubo.

Ademas, la publicacion CH 674669 describe un procedimiento y un dispositivo para producir codos de tubo que tambien permite radios de curvatura pequenos.

Por ultimo, la publicacion US 3753635 da a conocer un dispositivo para doblar con precision tubos de plastico que posibilita en particular una alta calidad de los doblados.

En las sondas de energia geotermica mencionadas en primer lugar, el punto de union esta situado desventajosamente en un lugar profundo en el suelo. Aunque una conexion de tubos realizada de forma optima de acuerdo con el estado actual de la tecnica es tan duradera como el tubo que se une a la misma, en la practica una conexion de tubos constituye un lugar potencial de danos debido a la posibilidad siempre existente de defectos de fabricacion.

En cambio, las sondas de energia geotermica mencionadas en ultimo lugar constituyen un claro progreso. Sin embargo, el proceso de produccion sencillo utilizado en el pasado (calentamiento y doblado alrededor de una llanta) conducia a altas cuotas de piezas desechadas.

Por ello, el objetivo de la presente invencion consiste en proponer un procedimiento y un dispositivo que posibiliten la deformacion de tubos, preferentemente el doblado, en particular el doblado de sondas de energia geotermica, con radios de curvatura pequenos sin que estos adquieran una forma ovalada o se rompan. Otro objetivo consiste en proponer un procedimiento con el que se puedan producir tubos con una zona de doblado que presente una resistencia, estabilidad y robustez maximas. El procedimiento se ha de desarrollar de forma sencilla, con seguridad de proceso, facilidad de realizacion, rapidez y reproducibilidad.

Estos objetivos se resuelven mediante el procedimiento segun la invencion de acuerdo con la reivindicacion 1 y mediante el dispositivo segun la invencion de acuerdo con la reivindicacion 13. El procedimiento posibilita, entre otras cosas, una produccion con seguridad de procesamiento de sondas de energia geotermica de una sola pieza, en particular polietileno reticulado, e incluye al menos las operaciones indicadas a continuacion:

1. Calentamiento del tubo en la zona de doblado.

2. Doblado de la zona de doblado calentada alrededor de la parte convexa de una seccion de matriz de doblado.

3. Cierre de la matriz de doblado con una seccion de matriz de doblado que presenta un contorno opuesto concavo.

4. Aplicacion de una sobrepresion en el interior del tubo.

5. Enfriamiento del tubo doblado.

6. Apertura de la matriz de doblado y retirada del tubo doblado.

El procedimiento puede ser utilizado para deformar tubos, en particular para producir doblados de tubo con un radio de curvatura correspondiente a lo sumo al doble del diametro exterior del tubo.

Resulta ventajoso calentar el tubo en la zona de doblado a una temperatura de 125 a 1500 C, en particular de 130 a 1400 C.

La matriz de doblado esta configurada ventajosamente de tal modo que el tubo se puede doblar en cualquier angulo deseado. Es preferido un angulo de 1750 a 1900 y especialmente preferido un angulo de 1780 a 1850.

Resulta ventajoso precalentar la matriz de doblado a una temperatura de aproximadamente 60 a 800 C para posibilitar una fabricacion exenta de pliegues y con seguridad de proceso.

Ventajosamente, la sobrepresion se aplica simultaneamente desde los dos extremos del tubo, de modo que sobre la zona de doblado practicamente no incide ninguna corriente de aire que pueda enfriar el tubo en la zona de doblado antes de la deformacion completa.

La sobrepresion es de al menos 3 bar, preferentemente de 7 a 9 bar.

La sobrepresion en el tubo se aumenta hasta tal punto que la seccion de doblado se apoya en la matriz de doblado por todos los lados.

La matriz de doblado esta configurada de tal modo que su contorno interior corresponde al contorno exterior del codo de tubo a producir.

En un perfeccionamiento de la presente invencion es posible establecer una presion previa en el tubo antes del proceso de doblado, preferentemente una presion previa de 0, 05 a 0, 5 bar.

En una variante ventajosa del procedimiento segun la invencion, el doblado alrededor de la parte convexa de la matriz de 1800 se lleva a cabo aplicando al mismo tiempo una fuerza de traccion sobre los tubos que se unen a la zona de doblado. De este modo, el tubo se estira un poco en la zona de doblado.

Las secciones de matriz de doblado presentan ventajosamente una forma de llanta. Esta apoya durante el doblado en particular la zona del borde lateral del tubo a doblar y evita una "desviacion" que conduce a la adquisicion de una forma ovalada o a la rotura.

Para el doblado, la seccion de doblado del tubo se introduce en una matriz de doblado cuyo contorno interior corresponde al contorno exterior del codo de tubo a producir.

En una variante del procedimiento segun la invencion con un perfeccionamiento adicional, despues de cerrar la matriz de doblado y aplicar la presion interior, los tubos se recalcan en la matriz de doblado.

En otra forma de realizacion de la invencion, la deformacion del doblado se apoya estableciendo una presion negativa en la matriz de doblado.

El enfriamiento subsiguiente del tubo doblado se puede favorecer mediante una corriente de fluido dentro del tubo.

Ademas, enfriando la herramienta de doblado tambien se puede acortar el tiempo de ciclo.

En otra variante ventajosa del procedimiento segun la invencion, despues de doblar el tubo, en otras etapas de procedimiento la zona de doblado se envuelve con una cinta de tejido, preferentemente una cinta de tejido de vidrio. Adicionalmente, la cinta de tejido se puede impregnar de resina y a continuacion esta resina se puede endurecer.

De este modo se aumenta aun mas la resistencia mecanica y la robustez del pie de sonda. En este contexto tambien existe la posibilidad de incorporar por laminacion elementos de fijacion para permitir la union de sondas de energia geotermica entre si o con pesos que sirven como ayuda de introduccion en la perforacion.

Alternativa o adicionalmente al envolvimiento con una cinta de tejido, la invencion tambien preve la posibilidad de reforzar los tubos con casquillos metalicos.

En combinacion con las etapas de procedimiento anteriores, la invencion tambien incluye el recubrimiento... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para deformar tubos (1) con el fin de producir sondas de energia geotermica de una sola pieza, doblandose el tubo en un angulo de 1750 a 1900 con un radio de curvatura que corresponde a lo sumo al doble del diametro exterior del tubo, que incluye las siguientes etapas de procedimiento:

-calentamiento del tubo en la zona de doblado y aplicacion de una presion previa en el tubo antes del proceso de doblado;

- doblado alrededor de la parte convexa de una seccion de matriz de doblado (31) ;

-cierre de la matriz de doblado (3) con una seccion de matriz de doblado (32) que presenta un contorno opuesto concavo;

- aplicacion de una sobrepresion en el interior del tubo;

- enfriamiento del tubo doblado (1) ;

- apertura de la matriz de doblado (3) y retirada del tubo doblado (1) .

2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el tubo (1) se calienta en la zona de doblado a una temperatura de 125 a 1500 C, en particular de 130 a 1400 C.

3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque el tubo (1) se dobla en una matriz de doblado

(3) consistente en una seccion de matriz de doblado convexa en forma de llanta (31) y una segunda seccion de matriz de doblado concava (32) que cierra la matriz de doblado (3) .

4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la sobrepresion en el tubo (1) , despues de colocarlo en la matriz de doblado (3) , se aumenta hasta tal punto que la seccion de doblado se apoya por todos los lados en la matriz de doblado (3) .

5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se aplica la sobrepresion simultaneamente desde los dos extremos del tubo.

6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se aplica una sobrepresion de al menos 3 bar, preferentemente de 7 a 9 bar.

7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tubo (1) se envuelve con una cinta de tejido (4) en la zona de la seccion del doblado despues del doblado.

8. Procedimiento segun la reivindicacion 7, caracterizado porque la cinta de tejido (4) se impregna con resina endurecible.

9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tubo (1) se refuerza con casquillos metalicos (6) en la zona de la seccion de doblado.

10. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la seccion de doblado se recubre con un polimero por vertido o inyeccion.

11. Procedimiento segun la reivindicacion 10, caracterizado porque el molde de fundicion inyectada o de colada se utiliza como un molde perdido.

12. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la seccion de doblado se encierra al menos aproximadamente en union positiva con al menos un elemento de cubierta prefabricado.

13. Dispositivo para la realizacion del procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 12, que consiste en al menos dos secciones de matriz de doblado (31, 32) para doblar el tubo (1) , medios para calentar la seccion de doblado del tubo (1) y las secciones de matriz de doblado (31, 32) , medios para establecer una presion en el interior del tubo y medios para cerrar la matriz de doblado (3) .

REFERENCIASºCIAADASºEN ººAºDESCRIPCION

La lista de referencias citada por el solicitante lo es solamente para utilidad del lector, no formando parte de los documentos de patente europeos. Aun cuando las referencias han sido cuidadosamente recopiladas, no pueden 5 excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad a este respecto.

Documentosºdeºpatente ºcttadosºenºlaºdescrtpcton

• EP 2084465 A [0005] • DE 9103368 [0008]

• DE 20202578 U1 [0006] [0007] • CH 674669 [0008]

• DE 3147328 [0008] • US 3753635 A [0008]