[001]. A presente invenção refere-se a um sistema de instalação de dutos enterrados. Mais especificamente, a presente invenção trata de um sistema de instalação de dutos enterrados que atenua a força de empuxo da água, quando o nível d'água está acima da linha de dutos. Ainda trata a presente invenção de um método para emprego do sistema de instalação de dutos enterrados, tal como descrito acima.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002]. Dutos petrolíferos, normalmente, são enterrados para evitar acidentes que podem vir a danificar a estrutura dos dutos.

[003]. No entanto, dutos que são enterrados em regiões em que o nível de água está acima de sua linha de montagem ou em regiões que podem sofrer alagamentos sofrem esforços gerados pela força de empuxo da água, que, por sua vez, podem causar danos aos dutos.

[004]. Uma solução encontrada para tentar anular a força de empuxo foi o emprego de jaquetas de concreto, que atuam como lastros para os dutos.

[005]. As jaquetas de concreto compreendem uma camada de concreto armado disposta em uma porção da parte externa do duto, de modo a fazer com que o concreto adicione um sobrepeso à estrutura. Para que tal solução funcione, é necessário que o peso do duto somado ao peso da jaqueta de concreto seja maior do que a força de empuxo, para que, assim, a força seja anulada.

[006]. No entanto, essa solução apresenta muitos inconvenientes, por exemplo, como as jaquetas de concreto adicionam um sobre peso aos dutos, o transporte desse conjunto do locai de fabricação até o local de instalação é comprometido, visto que a capacidade de transporte é reduzida, acarretando em um maior número de viagens para a entrega do conjunto. [007]. Adicionalmente, o transporte do conjunto ainda pode afetar a segurança das estradas pelas quais as carretas de transporte circulam, uma vez que o carregamento é composto de dutos extremamente pesados.

[008]. Outro inconveniente de tal solução conhecida é o fato de a fabricação da jaqueta de concreto demanda um maior número de canteiros de obras específicos para a concretagem dos dutos, o que, consequentemente, leva ao comprometimento da segurança do trabalho.

[009]. Além disso, a jaqueta de concreto acaba gerando forças pontuais ao longo da linha, que acabam por acarretar na flexão dos dutos.

[0010]. Outra solução utilizada no estado da técnica é o emprego de perfis helicoidais ancorados ao solo, também conhecidos como "screw anchors".

[0011]. Entretanto, está solução possui o inconveniente de depender de estudos de resistência do solo e do fato que os perfis alteram as características do solo.

[0012]. Esta solução também gera forças pontuais ao longo das linhas, que por sua vez acabam gerando uma flexão dos dutos.

[0013]. Geossintéticos são uma variedade de produtos sintéticos constituídos de diversos materiais e formas. Um desses produtos é o geocomposto, que é obtido através da combinação de dois ou mais geossintéticos.

[0014]. A combinação mais comum é a utilização de duas camadas de geotêxtil com uma camada de geomanta inserida entre as camadas de geotêxtil. Geocom postos são comumente empregados em sistemas de drenagem e também para aliviar pressões e empuxos hidrostáticos.

[0015]. No estado da técnica, existem algumas soluções que utilizam o geocomposto junto aos dutos com o objetivo de tentar anular a força de empuxo.

[0016]. O documento japonês JP 2007120721 descreve um método para utilizar geocomposto em dutos enterrados. Os dutos são inseridos na vaia feita no local em que os dutos serão instalados, sobre o duto é colocado o geocomposto e próximo as laterais dos dutos são colocados sacos de areia, os sacos de areia formam uma espécie de parede de apoio para o geocomposto. O processo de colocação dos sacos de areia é feito em camadas, isto é, quando é colocado o primeiro par de sacos de areia, o geocomposto é apoiado em sua lateral e uma camada de terra é colocada sobre esses elementos, esse procedimento é feito para certo número de camadas, e, quando esse número é atingido, o geocomposto é dobrado sobre a terra, formando um casulo. Por fim, a vala é fechada com terra.

[0017]. Essa solução apresenta como inconveniente o fato de que o geocomposto não é fixado em nenhum local, de modo que, se a força de empuxo for superior ao peso do geocomposto mais o peso da terra, o duto irá flexionar, danificando a estrutura do duto.

[0018]. Outra solução encontrada no estado da técnica é descrita pelo documento russo RU 1408895, que descreve um duto fixado ao solo por meio de uma grade metálica e coberto pelo geocomposto, que é preenchido com solo aterrado ou por um aterro hidráulico.

[0019]. O inconveniente apresentado por esta solução é o fato de se utilizar uma grade metálica para dar rigidez ao conjunto. No entanto, como pode ser visto no resultado do texto apresentado na presente figura 3, a grade metálica não proporciona uma grande rigidez ao conjunto. Assim, mesmo com essa solução, ainda há a possibilidade de o duto flexionar e, consequentemente, danificar sua estrutura.

[0020]. Portanto, não existe no estado da técnica uma solução que atenue a força de empuxo que age nos dutos instalados abaixo do nível de água ou em áreas alagadas e que diminua custos e prazos de instalação dos dutos.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[0021]. Assim, é um objetivo da presente invenção proporcionar um sistema de instalação de dutos enterrados que atenue a força de empuxo que age nos dutos instalados abaixo do nível de água ou em áreas alagadas., de forma que evite a flexão dos dutos, diminuindo custos e prazos de instalação dos mesmos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0022]. A presente invenção atinge esses e outros objetivos por meio de um sistema de instalação de dutos enterrados e de um método para o sistema de instalação de dutos enterrados, que possui como vantagem a redução de custo de instalação de dutos, a menor exposição de resíduos de construção civil e ao risco de acidente devido à movimentação de estruturas pesadas e a utilização de matéria prima sintética.

[0023]. O sistema de instalação de dutos enterrados compreende um duto, uma estrutura de estiva, um primeiro meio de fixação, uma camada de geocomposto e um segundo meio de fixação; o duto sendo fixado sobre a estrutura de estiva por meio do primeiro meio de fixação; a camada de geocomposto sendo colocada sobre o duto e sobre pelo menos parte da estrutura de estiva; a camada de geocomposto sendo fixada na estrutura de estiva por meio do segundo meio de fixação; a estrutura de estiva e a camada de geocomposto sendo capazes de aumentar a resistência à força de empuxo do duto.

[0024]. O método de instalação possui as seguintes etapas: posicionar a estrutura de estiva sobre uma vala na qual o duto será instalado; colocar o duto sobre a estrutura de estiva; fixar o duto na estrutura de estiva por meio do primeiro meio de fixação; cobrir o duto e pelo menos parte da estrutura de estiva com uma camada de geocomposto; fixar a camada de geocomposto na estrutura de estiva por meio do segundo meio de fixação; e fechar a vala com terra até cobrir todo o sistema de instalação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0025]. A presente invenção será descrita a seguir com mais detalhes, com referências aos desenhos anexos, nos quais: [0026]. A Figura 1 é uma vista esquemática frontal do sistema de instalação de acordo com a concretização preferencial da presente invenção;

[0027]. A Figura 2 é uma vista esquemática frontal do sistema de instalação de acordo com a concretização preferencial da presente invenção, sendo o sistema mostrado no interior da vala de instalação;

[0028]. A Figura 3 é um gráfico comparativo entre os testes realizados para o sistema de instalação de acordo com a concretização preferencial da presente invenção; e

[0029]. A Figura 4 é vista em perspectiva do dispositivo de simulação utilizado para os testes do sistema de instalação da presente invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0030]. A figura 1 ilustra um sistema de instalação de dutos enterrados 1 de acordo com a concretização preferenciai da presente invenção.

[0031]. Conforme pode ser visto nessa figura, o sistema de instalação de dutos enterrados 1 compreende uma estrutura de estiva 3 onde o trecho de duto 2 a ser instalado será fixado, um primeiro meio de fixação 4 para fixar o duto à estrutura de estiva 3, uma camada de geocomposto 5 que cobre o trecho de duto 2 e pelo menos parte de estrutura de estiva 3, e um segundo meio de fixação 6 para fixar a camada de geocomposto 5.

[0032]. Assim, no local onde os dutos 2 serão instalados, uma vala 7 é aberta e em seu interior coloca-se a estrutura de estiva 3. Sobre as estivas 3 é colocado o duto (ou trecho de duto) 2 que, posteriormente, é fixado nas estivas 3 por meio do primeiro meio de fixação 4.

[0033]. Após a fixação dos dutos 2, uma camada de geocomposto 5 é colocada sobre as estivas 3 e sobre o duto 2, cobrindo todo o sistema de instalação 1.

[0034]. O geocomposto 5 é fixado has estivas por meio do segundo meio de fixação 6, como mostrado na figura 1. O geocomposto 5 é fixado nas estivas 3 com o objetivo de evitar com que o geocomposto 5 deslize quando a área da instalação estiver alagada.

[0035]. Além disso, as estivas 3 e a camada de geocomposto 5 tem o objetivo de aumentar a resistência à força de empuxo do duto 2.

[0036]. A estrutura de estiva 3 é, preferencialmente, uma estrutura de estiva de madeira. No entanto, estivas de outros materiais podem ser utilizadas desde que atinjam o objetivo de aumentar a rigidez do sistema de instalação 1.

[0037]. O primeiro meio de fixação 4 é, preferencialmente, uma cinta de amarração. Entretanto, outros tipos de meios de fixação podem ser utilizados, como, por exemplo, cordas, correntes ou amarrações com catracas.

[0038]. O segundo meio de fixação 6 compreende, preferencialmente, uma estiva de madeira 6 fixada à estrutura de estiva 3, de modo a imprensar a camada de geocomposto 5.

[0039]. De modo a comprovar a eficácia melhorada do sistema de instalação da presente invenção, foram realizados testes comparativos entre o presente sistema e algumas soluções conhecidas da técnica anterior.

[0040]. Os resultados dos testes realizados estão demonstrados no gráfico da figura 3. Para permitir uma compressão dos testes realizados, o dispositivo de simulação utilizado no teste é mostrado na figura 4 e descrito a seguir.

[0041]. O dispositivo de simulação 10 utilizado nos testes compreende um dispositivo de deslocamento 11 , uma caixa 12, pelo menos um par de células de carga 13, um par de macacos hidráulicos 15 e uma bomba hidráulica 14.

[0042]. Os macacos hidráulicos 15 estão fluidicamente conectados a bomba hidráulica 14. O dispositivo de deslocamento 1 é colocado sobre os macacos hidráulicos 15 e esse conjunto é posicionado nas laterais da caixa 12, como pode ser visto na figura 4. [0043]. Para o procedimento de teste, o sistema de instalação 1 é colocado no interior da caixa 12 e é acoplado as células de carga 13, que por sua vez estão acopladas a porção superior do dispositivo de deslocamento 11.

[0044]. Quando em operação, a caixa 12 é preenchida com terra até que o sistema de instalação 1 seja coberto. Então, os macacos hidráulicos 15 se projetam na direção ascendente, movendo o dispositivo de deslocamento 11 , que, consequentemente, move o sistema de instalação 1. O deslocamento e a força exercida pelo sistema de instalação 1 são medidas pelas células de carga 13.

[0045]. Como pode ser visto na figura 3, os ensaios foram realizados modificando os elementos empregados no sistema de instalação.

[0046]. Mais precisamente, o primeiro ensaio foi realizado com o duto sem nenhum elemento; o segundo ensaio foi realizado com o duto apenas envolto em uma camada de geocomposto; o terceiro ensaio foi realizado com o duto fixado em uma tela soldada e coberto por uma camada de geocomposto; o quarto ensaio foi realizado com o duto coberto por uma camada de geocomposto ; o quinto e sexto ensaios foram realizados com o duto fixado nas estivas e coberto pelo geocomposto.

[0047]. Como se pode notar, esta configuração preferencial do sistema de instalação 1 possui uma resistência 77% maior que a resistência do duto 2 sem nenhum elemento.

[0048]. Para instalar o sistema de instalação de dutos enterrados 1 deve-se seguir as seguintes etapas:

a. posicionar a estrutura de estiva 3 sobre a vala 7 na qual o duto 2 será instalado;

b. colocar o duto 2 sobre a estrutura de estiva 3;

c. fixar o dutos 2 à estrutura de estiva 3 por meio do primeiro meio de fixação 4;

d. cobrir o duto 2 e pelo menos parte da estrutura de estiva 3 com uma camada de geocomposto 5;

e. fixar a camada de geocomposto 5 na estrutura de estiva 3 por meio do segundo meio de fixação 6;

f. fechar a vala 7 com terra até cobrir todo o sistema de instalação 1 , conforme mostrado na figura 2.

[0049]. Cumpre notar que no interior da vala 7, na qual o duto 2 será instalado, não deve haver água, visto que no interior da vala haverá operários. Caso a vala 7 tenha água em seu interior, haverá a necessidade de seu esgotamento através de técnicas de rebaixamento de lenço! freático, ou por outros meios.

[0050]. Alcança-se assim um sistema de instalação de dutos enterrados e um método para o sistema de instalação de dutos enterrados que possui como vantagem a redução do custo de instalação dos dutos.

[0051]. Outra vantagem da presente invenção é o fato de haver uma menor exposição aos resíduos de construção civil e ao risco de acidente devido à movimentação de estruturas pesadas

[0052]. Adicionalmente, a presente invenção possui a vantagem de se utilizar matéria prima sintética.

[0053]. Tendo sido descrito um exemplo de uma concretização preferida da presente invenção, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras variações possíveis do conceito inventivo descrito, sendo limitadas tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.