PT1169599E - Reabilitação de tubos de abastecimento de água - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "Reabilitação de tubos de abastecimento de água"

Este invento refere-se a. aperf eí çoarnentos na reabilitação de tubos de abastecimento de água.

Os sistemas domésticos de abastecimento de água estão normalmente ligados à rede da companhia das águas por um tubo de serviço, em duas partes, fazendo o tubo da companhia das águas uma junção de extremidade com o tubo do cliente no limite da rodovia. Continua a ser um problema principal de saúde pública o facto da existência de grande número de instalações, as quais estão ainda equipadas com tubos de chumbo, na medida em que o chumbo ligeiramente solúvel é um veneno cumulativo bem conhecido. Uma abordagem a este problema tem sido substituir a tubagem de chumbo por tubagem de plástico de polietileno. Os metais dúcteis alternativos, tais como o cobre têm os seus próprios perigos cumulativos.

Como uma alternativa à substituição dos tubos de chumbo, tem sido proposto encamisar os tubos com uma película de polietileno, a qual é revertida por pressão de fluido no interior do tubo (ver w097/04269) ou uma película de poli(tereftalato de etiieno) (FET), a qual é extrudida como um perfil e insuflada por pressão de fluido, quando aquecida in situ. Isto pressiona a camisa contra as paredes interiores do tubo, e amolece a camisa para conseguir uma medida de ligação térmica à parede do tubo. É descrito em WO 92/08922 um método de encamisamento de uma tubagem, em que um primeiro componente tubular flexível é revertido no interior de uma superfície da tubagem a ser encamisada e a extremidade traseira do primeiro tubo flexível é ligada ao tubo de revestimento termoplástico dobrado, de modo que o mesmo é puxado para dentro da tubagem em virtude da operação reversão. É utilizado fluido aquecido para a operação de reversão, de modo que o tubo termoplástico é amolecido. O tubo termoplástico amolecido é insuflado pela pressão de fluido na tubagem e é deixado solidificar no lugar. 2

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Um outro método para instalação de uma camisa numa tubagem ou semelhante está descrito em WO 97/10943. O dito método compreende os passos de inundar o interior da tubagem e puxar a camisa, tipicamente de material polimérico, ao longo do comprimento do interior da tubagem a partir de uma extremidade a montante da mesma para uma extremidade a jusante,

Para além disso, WO 92/09843 descreve um método para reabilitação de uma tubagem peia reversão cie um encamisamento termoplástico dentro do tubo. Para este fim, é aplicada água aquecida ao ponto dianteiro da camisa à medida que a mesma reverte, para manter a plasticidade da camisa. A camisa é extrucída com a forma de um tubo circular a partir do extrusor de cabeça transversal, e dobrada para reduzir a sua secção transversal.

As técnicas conhecidas envolvem todas investimento significativo em capital de instalação e equipamento, incluindo as delineadas atrás e também a utilização de tuneladoras de impacto (utilizáveis em solos compactáveis mas incapazes de serem conduzidas em torno de obstruções tais como outras condutas de serviço de gás, esgoto, electricidade, etc,,,}, puxar tubos, dividir tubos, perfuração guiada, empurrar tubos, faixas de valas estreitas e escavadoras de vácuo potentes.

Um objecto do presente invento é proporcionar um método sem valas mais simples e mais barato, peio qual os tubos de agua de chumbo existentes, em particular, os tubos subterrâneos, possam ser reabilitados com o mínimo de inconvenientes para a propriedade do cliente, sem a necessidade de instalação e equipamento caros.

De acordo com o invento é proporcionado um método de reabilitação de tubos de abastecimento de água domésticos de chumbo, que compreende o desenvolvimento de uma camisa tubular no interior de um tubo, compreendendo a camisa um tubo com pregas, que tem uma forma em secção transversal em forma de estrela ou de lóbulos múltiplos, proporcionada por pregas ou nervuras radiais, que se projectam longitudinalmente, caracterizado por a camisa compreender um 3 ΕΡ 1 169 599 /PT elastómero de poliolefina ou um plastómero de poliolefina, que é extrudido com a forma de tubo com pregas e é estirado por matriz durante a extrusão, enquanto o material está a uma temperatura imediatamente abaixo da temperatura de fusão de cristalização, para produzir um. tubo de diâmetro reduzido com elevada orientação molecular.

De preferência, o elastómero de poliolefina ou um plastómero de poliolefina tem uma massa volúmica abaixo de 870 kg/m3, enquanto que o plastómero de poliolefina tem uma massa volúmica acima de 870 kg/m3. : de em o invento, também proporcionado um aparelho para reabilitação de tubos de abastecimento de água domésticos de chumbo, que inclui meios para formação da camisa por extrusão e caracterizado por incluir meios de estiragem por matriz da camisa durante a extrusão. O elastómero/piastómero de poliolefina compreende, de preferência, a interpolimero de etileno substanciaimente linear, o qual pode compreender 50-95% em peso de etileno, e 5-50% em peso de, pelo menos, um eomonómero olefínico, de preferência, 10-25% em peso do eomonómero. Os comonómeros podem conter de 3 a cerca de 20 átomos de carbono, e podem compreender um ou mals de propiieno, 1-buteno, l-nexeno, 4-metil-l-penteno, 1-hepteno, e i-octeno, A variação da massa volúmica pode estar na gama de 830 a 367 kg/m3, de preferencia, 863 a 913 kg/m3 e ma is de preferência 885 a 913 kg/m3, para tenacidade e flexibilidade óptimas. Os comonómeros preferidos são o 1-hexeno, e especialmente 1-octeno,

Os interpolimeros substancialmente lineares são vantajosamente caracterizados por uma distribuição estreita do peso molecular, especialmente de 1,8 a 2,2 e uma distribuição de co-monómeros homogénea. A camisa tubular é formada como um tubo com pregas formado com pregas radiais múltiplas que se prolongam iongitudinalmente, proporcionando uma secção transversal em forma de estrela de lóbulos múltiplos ou ranhurada. 0 tubo é formado, de preferência, por seis pregas equidistantes 4

ΕΡ 1 169 599 /PT radialmente, que definem um. número igual de lóbulos projectados para fora. A camisa é esticada no interior de um tubo, segurando uma extremidade da camisa adjacente a uma extremidade do tubo, ao qual foi obtido acesso, e puxando a camisa através do tubo por meio de um cabo, o qual pode ser fixo a um bujão mensageiro de espuma e propulsionado através do tubo por pressão de fluido. Em alternativa a camisa pode ser empurrada e puxada através do tubo hospedeiro por meio de uma vara flexível fixa à camisa. A camisa é extrudida na forma de tubo com pregas a partir do eiastómero/plastómero de poiioiefina, e tem um diâmetro externo significativamente mais pequeno do que o diâmetro interno do tubo a ser reabilitado. A camisa é estirada por matriz durante o processo de extrusão, enquanto o material está imediatamente abaixo da temperatura de fusão de crisfalização do polímero, para conferir uma redução significativa em tamanho da extrusão quando comparada com a matriz, e também produz também orientação significativa do polímero na Girecçào axiai da extrusão, Esta orientação na direcção da extrusão proporciona rigidez e resistência à formação de cocas.

Urra concretização preferida da camisa e do método de reabilitação e aparelho de acordo com o invento será agora descrito adicionalmente por meio de exemplo, com referência aos desenhos anexos, em que: - a FIG. 1 é uma vista em corte ampliada de uma camisa de acordo cora o invento esticada dentro de um tubo de abastecimento de água doméstico - a FIG. 2 é uma vista em corre ampliada semelhante da camisa da FIG. 1 expandida pela pressão interna, de modo a ser forçada para contacto com a parede interna d.o tubo; - a FIG. 3 é uma vista em corte fragmentada da camisa quando retraída após a estiragem por matriz; 5

ΕΡ 1 169 599 /PT --- a FIG, 4 é uma vista em corte tirada ao longo do eixo do tubo, de uma primeira disposição terminal para encerramento de uma extremidade da camisa durante a instalação; --- a FIG. 5 é uma vista semelhante de uma segunda disposição terminal para encerramento de uma extremidade da camisa durante as instalações, A camisa 10 é mostrada na FIG. 1 inserida axialmente dentro de um tubo de água de chumbo 11, tendo uma parede interna 12. A camisa 10 compreende uma extrusão de um elastómero ou plastómero de poliolefina, tal como um interpolímero de etíleno subs c a ncialmente linear, de um género a ser descrito com mais pormenor a seguir, A camisa 10 tem uma forma em secção transversal geralmente em forma de estrela ou lobulada, proporcionada por seis pregas prolongadas radialmente 13, e seis nervuras 14, O diâmetro, medido entre cristãs de nervuras opostas é cerca de 8 mm, o qual permite à camisa ser facilmente inserida dentro do interior de um tubo de água de chumbo doméstico, o qual tem tipicamente de 10 a 20 mm de diâmetro interno,

Esta forma e dimensão permite à camisa ser esticada axialmente ao longo do tubo, e adaptar-se a curvas no tubo, sem torção ou fazer cocas. A FIG. 2 mostra o tubo 11 e a camisa 10 após a insuflação da camisa por pressão interna, tal como a conseguida peia pressão de abastecimento de água, de modo que o encamisamento elastoméricc se expande, e é mantido em contacto com a parede interna 12 do tubo pela pressão da agua.

As FIGS. e 5 mostram duas concretizações do dispositivo para encerramento de uma extremidade da camisa 10 na extremidade acessível, de um tubo 11, durante o esticsraento do encamisamento no interior do tubo. Na EIG, 4, a extremidade do tubo 11 é recebida num encosto de um adaptador 6

ΕΡ 1 169 599 /PT externo 20, o qual é recebido na extremidade aberta de um acoplamento 21, e segura em torno na extremidade do tubo por uma porca de compressão 22, enroscada no acoplamento 21 e na extremidade do tubo por meio de um anel de aperto 23.

Um adaptador interno, com a forma de um componente cónico 2 4 recebe uma extremidade cia cami sa 10 e aperta a mesma com um anel de vedação 25 em cooperação com uma face interna do adaptador externo 20. A concretização da FIG. 5 tem todas estas earacterísticas, mas difere por a extremidade do tubo 11 ser retida por um colar de bloqueio 26 numa ponta de veio 27, a qual é retida peia porca de compressão 23, por meio dos grampos 28. A camisa 10, na concretização preferida, é uma extrusão tubular de um eiastómero ou piastomero de políolefina. Esta é produzida a partir de um interpolímero de etileno substancialmente linear, tal como descrito nas patentes US 5 272 236, US 5 278 272 e US 5 380 810. Tais polímeros são fornecidos, por exemplo, por DuPont Dow Elastomers S.A. . ("substancialmente linear" significa que o polímero em volume tem uma média de 0,01 a 3,0 ramificações de cadeia longa por 1000 átomos de carbono, de preferência, de 0,01 a 1,0 ramificações de cadeia longa por 1000 átomos de carbono), Os polímeros com menos do que 0,01 ramificações de cadeia longa por 1000 átomos de carbono são descritos como "lineares". Q interpolímero de etileno contém, de preferência, 50-95% em peso de etileno e 5-50% em peso de, peio menos, um comonómero de alfa-olefina, de preferência, 10-25% em peso do comonómero. A percentagem do comonómero é medida por infravermelhos de acordo com ASTM D-2238. A alfa-olefina pode ter até cerca de 20 átomos de carbono, por exemplo, propiieno, 1-buteno, 1-hexeno, 4-methyl-l-penteno, i-hepteno e 1-oeteno são especialmente preferidos, mais especialmente o 1-octeno para utilização na camisa. Os interpolímeros assim produzidos são caracterizados por uma distribuição de peso molecular estreita e por uma distribuição homogénea de coraonómeros. A distribuição de peso molecular (íMw/Mn) medida por GPC (cromatografia de permeação de gel) é definida pela 7

ΕΡ 1 169 599 /PT equação Mw/Mn (I10/I2)- 4,63. A variação da massa volumica preferida do ínterpolimero é de 863 a 913 km/m3 devido à camisa ser flexível e ter ainda uma resi; ítêncía ao rebentamento excelente devido às moléculas de cadeia apertada, Um material de camisa a .dequado ten 1 as seguintes especificações: Propriedades físicas Teste Conteúdo de ccmcnómeros % em peso 9,5 Dow índice de fusão dg/min 1,0 AS TM D-í238 Massa volumica g/cm3 0,908 AS TM D-792 Propriedades de Moldagem Resistência a tracção final MPa 33,0 AS TM D-638M-90 Módulo de flexão, 2% Secante MPa 141 AS TM D-790 Alongamento à tracção final % 700 AS TM D-638M-90 Dureza, Shore A/D 9 ò / 4 9 AS TM D-2240 Propriedades Térmicas Ponto de amolecimento Vicat °C 97 AS TM D-1525 Ponto de fusão DSC 103 DuEont/Dow Os polímeros são produzidos utilizando, por exemplo, a INSITE TECHNOLOGY (DuPont Dow Elastomers SA, marca registada), um processo que permite o controlo sobre a estrutura do polímero, propriedades e reologia. Pelo controlo da arquitectura molecular, INSITE (ME) torna possível uma distribuição de peso molecular muito estreita e o nível controlado da cristalinidade, conduzindo a vantagens chave, tais como o controlo da flexibilidade, dureza, elasticidade, regulação de compressão e resistência ao calor. Estas propriedades podem ser ainda aperfeiçoadas por composição e pela utilização materiais de enchimento, e reticulado utilizando silano, peróxido ou UV ou outra radiação.

As propriedades típicas de um elastómero/plastómero de poliolefina são resumidas como se segue: 8

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Massa volumica Íg/cm3), ASTM D-792 0,864-0,91 Módulo de flexão, secante 2%, Mpa, ASTM D- 790 7-190 Móduio 100%, Mpa, ASTM D-412 1 to 5 Eiongação, %, ASTM D-638 77 + Ponto de fusão, 0C 50-100 Dureza, Shore A, ASTM D-10Q3 10-20 índice de fusão, 12, ASTM D-1238, dg/min 0,5-30 Fragilidade a baixa temperatura, T, ASTM C )-746 Abaixo -76 Ο polímero pode ser processado do mesmo modo que um termoplástico e actua como um elastóraero/plastómero. A camisa feita deste material tira vantagem das propriedades do polímero, especiaimente da elasticidade, o que permite considerável expansão radiai sob pressão, ligada a um aumento no débito devido à excelente capacidade de processamento do polímero, A massa volumica do material preferido está na gama de 902 a 908 kg/m3, a resistência à tracção de 32 a 33 Mpa, e eiongação final até 800%.

No entanto, verificou-se que o material de densidade mais elevada actuava mais satisfatoriamente. A camisa 10 é extrudida peia utilização de uma matriz de calibração por vácuo, para produzir um perfil com uma espessura de parede de 0,25 a 0,55 mm e para se ajustar a tubos de água de chumbo de 0,5 polegada e 0,75 polegada (12,5 e 20 mm) de diâmetro interno. Está também projectado expandir radiaimente sob pressão, enquanto se retém a sua integridade estrutural e geométrica e se pode recuperar a sua forma, mesmo após o colapso sob vácuo. A camisa é estirada por matriz durante a extrusão, enquanto o material está íraediatamente abaixo da temperatura de fusão de cristalização. Isto permite que o tamanho da camisa seja reduzido significativamente (por exemplo, de 12 a 6 a 3 mm) e seja também produzida orientação significativa do polímero na direcçãc axial da extrusão. A forma da camisa reduzida estirada por matriz é mostrada na FIG. 3, a qual. é uma secção transversal da camisa 10, que mostra que as pregas são estiradas para dentro em conjunto até as suas superfícies 9

ΕΡ 1 169 599 /PT internas se encostarem. Esta figura não está à mesma escala que as FIGS, 1 e 2 e a camisa retraída, da FIG. 3, tem muito menor diâmetro do que a camisa 10 da FIG. .1.

Quando se instala o encamisamento, o tubo 12 é cuidadosamente limpo por um método de limpeza adequado, por exemplo, bombeando água limpa através do tubo por meio de um. recipiente de água portátil, que tem montado ura acessório de bomba de pressão. Este método mostrou ser útil na lavagem de depósitos tal como óxidos, os quais se podem acumular no tubo de chumbo, vindos da rede de água de ferro. A água actua também como um lubrificante adequado para a inserção da camisa; podem ser utilizados outros métodos de limpeza, tais como a limpeza por sopragem de areia através da tubagem, ou peia utilização de varas de limpeza com acessórios apropriados. O acesso ao tubo é conseguido por meio de uma caixa de válvulas interruptoras ou de limitação de câmara. Pode ser então propulsionado por sopragem através do tubo 11 um bujão com um cabo fixo, para ser utilizado como um condutor para puxar a camisa 10 através do tubo até 30 metros ou mais. Quando a camisa estiver no lugar, o tubo é ligado de novo, A pressão da água no tubo durante a utilização expandirá e reterá a camisa no lugar, e a camisa evitará a contaminação da água pelo metal do tubo. A camisa 10 é feita de uma qualidade seieccionada de eiastómero ou plastómero de poliolefina, com uma espessura de parede de entre 260 a 500 ou mais mícron, ou suficiente para manter uma integridade geométrica da camisa dentro de um tubo hospedeiro subterrâneo existente sem colapsar. A utilização de material elastomérico para formar a camisa proporciona vantagens substanciais, uma vez que a camisa pode ser introduzida como um inserto de pequeno diâmetro, o qual é expandido pela aplicação de pressão interna, e tem boa resiiiência e elasticidade, as quais são vantajosas durante a introdução do encamisamento no tubo. O método e materiais descritos proporcionara um método de reabilitação tubos de pequeno diâmetro, os quais não apresentam muitos dos problemas encontrados na técnica anterior e proporcionam protecção contra a erosão, corrosão, 10

ΕΡ 1 169 599 /PT contaminação por chumbo e depósitos de sólidos (incrustação) na. superfície interior do tubo. Não é necessária a activação do polímero, e a camisa tem a resistência mecânica que falta em algumas das películas de camisa propostas. Também a necessidade de utilizar instalações e maquinaria caras é significativamente reduzida. A camisa pode ser expandida e contraída sob pressão hidrostática e não está sujeita à formação de cocas ou a torção, mesmo quando alimentada ao longo de tubos que incluem curvas, e a mesma pode ser mantida na sua forma originai em torno das curvas no tubo de escoamento. A camisa estirada por matriz tem também rigidez de torção devido à compactação da prega devida à estiragem por matriz, A camisa tem também uma estrutura geométrica autoportante e funciona como uma membrana de válvula hidrostática devido à sua elasticidade. Todos estes atributos e vantagens são devidos à utilização do material elastomérico de poiiolefina, à secção transversal cem pregas radiais e ao passo de estiragem por matriz da camisa à medida que a mesma é extrudída.

Lisboa,

Claims (11)

1. ΕΡ 1 169 599 /PT 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Método de reabilitação de tubos de abastecimento de água que compreende o desenvolvimento de uma camisa tubular (10) no interior de um tubo (11), compreendendo a camisa (10) um tubo com pregas que tem uma forma gerai em secção transversal em forma de estrela ou com lóbulos múltiplos proporcionada. por pregas radiais prolongadas longitudinalmente (13) e nervuras (14), e a insuflação de uma camisa (10) depois do esticamento por meio de pressão, aplicada internamente na camisa, caracterizado por a camisa (10) compreender um eiastómero de poliolefina ou um piastómero de poliolefina, que é extrudido com a forma de tubo com pregas e que é estirado por matriz durante a extrusáo, enquanto que o material está imediatamente abaixo da temperatura de fusão de cristalização, para produzir um tubo de diâmetro reduzido com elevada orientação molecular.
2. 2 - Método de acordo com a reivindicação 1, em que a camisa (10) é esticada no interior do tubo (11), segurando uma extremidade da camisa (10) através do tubo (11) por meio de um cabo fixo a um bujão mensageiro propulsionado através do tubo (11) por pressão de fluido.
3. 3 - Método de acordo com a reivindicação 1, em que a camisa (10) é esticada no interior do tubo (11) segurando uma extremidade da camisa (10) numa extremidade do tubo e empurrando a camisa (10) através do tubo (II) por meio de uma vara flexível fixa à camisa,
4. 4 - Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, em que o elastómero/plastómero de poliolefina tem uma massa volúmica na gama de 830 a 367 kg/m3, de preferência, 863 a 913 k.g/m.3 e mais de preferência 885 a 913 kg/m3.
5. 5 - Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, que compreende a utilização como elastómero/plastómero de poliolefina de um. interpolímero de eti.Ieno substancialmente linear, ΕΡ 1 169 599 /PT 2/2
6. 6 - Método de acordo com a reivindicação 5, em que o dito interpolímero compreende 50 a 95% em peso de etileno, e 5 a 50% em peso de, peio menos, um coraonómero olefínico.
7. 7 - Método de acordo com a reivindicação 6, em que o comonõmero tem de 3 a 20 átomos de carbono.
8. 8 - Método de acordo com a reivindicação 7, em que o comonõmero é qualquer um ou mais de: propileno, 1-buteno, 1-hexeno, 4-160011--1--0605000, 1-hepteno, e 1-octeno.
9. 9 - Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, em que o elastómero de poliolefina é reticulado,
10. 10 - Aparelho para reabilitação de tubos de abastecimento de água domésticos de chumbo de acordo com o método das reivindicações 1 a 9, que compreende meios para formação da camisa (10) por extrusâo e caracterizado por incluir meios de estiragem por matriz da camisa (10) durante a extrusâo.
11. 11 - Aparelho de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por incluir meios para esticamento da camisa (10) no interior do tubo (11), incluindo um bujão mensageiro e um cabo para puxar a camisa através do tubo. Lisboa,