BR102017008806A2 - sistema de sensoriamento de vazamento em uma caixa de engaxetamento - Google Patents
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Abstract
sistema de sensoriamento de vazamento em uma caixa de engaxetamento. a presente invenção está relacionada a um sensor de vazamento para caixas de engaxetamento. nesse sentido, a presente invenção provê um sistema de ensoriamento de vazamento em uma caixa de engaxetamento (10), compreendendo um dispositivo de sensoriamento (20) compreendendo (i) um apoio central (30) suportando uma estrutura alongada (40), em que a estrutura alongada (40) é pivotante com relação ao apoio central (30), (ii) uma massa (50) fixada a uma das extremidades da estrutura alongada (40), (iii) um recipiente (60) fixado à outra extremidade da estrutura alongada (40), oposta à massa (50), adaptado para receber líquido proveniente de vazamento, (iv) pelo menos um sensor de posição (70, 80) adaptado para identificar a elevação da massa (50) com relação ao recipiente (60), em que, quando vazio, o recipiente (60) permanece em uma posição elevada em contrapeso com a massa (50) que permanece em uma posição abaixada e, quando preenchido com líquido de vazamento, o recipiente (60) passa para uma posição abaixada em contrapeso com a massa (50) que passa para uma posição elevada.
Description
“SISTEMA DE SENSORIAMENTO DE VAZAMENTO EM UMA CAIXA Ôfe ENGAXETAMENTO” CAMPO DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção está relacionada a um sensor de vazamento para caixas de engaxetamento.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[0002] Um dos componentes de um sistema para bombeio mecânico de petróleo onshore é conhecido como caixa de engaxetamento, o qual é um sistema composto por discos perfurados (gaxetas), em geral elastoméricos, através dos quais desliza ciclicamente uma haste polida.
[0003] A função destes discos, ou gaxetas, é impedir o vazamento de fluido para o meio ambiente e manter a pressão do sistema confinada. No entanto, como largamente sabido por qualquer técnico no assunto, estas gaxetas se desgastam naturalmente com o tempo e, quando isto ocorre, há perda de rendimento do sistema e vazamento de fluidos para o meio.
[0004] O vazamento de fluido implica em sérios riscos para o meio ambiente e para os operadores, pois esses equipamentos, muitas vezes, chegam a atingir temperaturas superiores a 100 °C e são compostos por diversos produtos voláteis potencialmente tóxicos.
[0005] Uma vez iniciado o vazamento, o processo só é interrompido quando há a percepção de tal pelos operadores, que então desligam os equipamentos para a realização de manutenção.
[0006] Uma das soluções para a identificação de vazamentos em caixas de engaxetamento conhecidas do estado da técnica consiste em um recipiente suportado por uma mola ao lado da caixa de engaxetamento, de modo que, quando ocorre um eventual vazamento, o recipiente é preenchido com o fluido até atingir um determinado peso, deformando a mola e fazendo com que seja acionado um contato elétrico indicando ao sistema de controle que há um vazamento.
[0007] No entanto, apesar de o sistema com mola ser capaz de detectar o vazamento, este é dependente de um ajuste muito preciso entre o peso do recipiente, o coeficiente elástico da mola e o peso do fluido para um funcionamento aceitável. Portanto, este sistema é demasiadamente sensível, ο podendo sofrer influências de muitas varáveis. Em adição, para que a mola séja deformada e o sistema seja capaz de identificar vazamentos, em geral, é necessário que o volume de óleo coletado pelo recipiente seja muito elevado. Desse modo, o tempo necessário para se detectar um vazamento também é elevado, o que pode resultar em consequências negativas devido à exposição dos operadores aos gases vazados.
[0008] Outra solução conhecida envolve um sistema com um recipiente e uma boia, em que o fluido que vaza é direcionado para este recipiente de modo a erguer a boia até um determinado ponto onde é acionado um contato elétrico, indicando ao sistema de controle que há um vazamento.
[0009] Apesar de o sistema com boia ser mais sensível, existe o risco de a boia ficar presa devido ao congelamento do fluido, uma vez que alguns fluidos alteram sua viscosidade drasticamente com o esfriamento, gerando um potencial efeito adesivo sobre a boia e evitando o acionamento do sistema identificação de vazamento.
[0010] Alguns documentos de patente também revelam diferentes formas de se coletar líquido e identificar o vazamento em caixas de engaxetamento, alguns dos quais são apresentados a seguir.
[0011] O documento CN203481001 (U) revela uma estrutura de coleta de líquido de vazamento que compreende um sulco de coleta de líquido de vazamento que direciona este líquido para um duto de coleta que, por sua vez, direciona o líquido para um recipiente de coleta compreendendo um sensor de nível, o qual indica a existência de um vazamento.
[0012] O documento US5440917 (A) revela um detector de vazamento que pode ser empregado em uma gaxeta compreendendo um anel absorvente com duas lâminas condutivas ao redor de toda a superfície interior do anel, uma fonte de energia de baixa tensão, uma lâmpada de baixa tensão, um interruptor de teste, e fios isolados.
[0013] Em tal documento, as lâminas condutivas são mantidas isoladas entre si. No entanto, em situações de vazamento, o anel absorvente é expandido devido a absorção de líquidos de vazamento pressionado as lâminas condutivas e fazendo com que essas se contatem. Esse contato faz com que o circuito da lâmpada seja “fechado”, fazendo com que esta acenda, indicando a existência de um vazamento.
[0014] O documento US5148699 (A) revela uma caixa de engaxetamento para cabeça de poço que compreende um detector de vazamento instalado entre a caixa de engaxetamento e a caixa de cobertura.
[0015] O detector de vazamento desse documento atua dirigindo vazamentos oriundos da caixa de engaxetamento, através de um duto, para um reservatório que compreende um flutuador que se move para cima quando o nível do fluido no reservatório de fluido aumenta, ativando assim um interruptor que pode ser usado para acionar um alarme ou para ligar e desligar equipamentos quando necessário.
[0016] O documento US5245860 (A) revela um método e um dispositivo para o sensoriamento de vazamentos de óleo inaceitáveis em uma caixa de engaxetamento, que inclui um reservatório para receber o vazamento dividido por uma barreira entre um primeiro e um segundo compartimentos, em que a barreira determina o nível máximo de vazamento aceitável, de modo que, quando a quantidade de liquido de vazamento acumulado no primeiro reservatório extrapolar o valor determinado, ocorre um vazamento desse líquido para o segundo compartimento, o qual compreende um sensor para acusar o vazamento.
[0017] O documento US6592126 (B2) revela um conjunto de selo mecânico que inclui um detector de vazamento que coleta um líquido de vazamento e o direciona a um recipiente que compreende um sensor de fibra ótica para detectar quando o nível de líquido em seu interior atingir um nível determinado.
[0018] Apesar de o estado da técnica prover diversos dispositivos e sistemas para a detecção de vazamento em caixas de engaxetamento, muitos deles são muito suscetíveis a falhas mecânicas ou dependem de conjuntos de eletrônica complexos que podem ser custosos. Como será detalhado adiante, a presente invenção provê uma alternativa simples e com baixo custo para detecção de vazamentos em caixas de engaxetamento.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0019] A presente invenção tem por objetivo principal prover um sistema de sensoriamento de vazamento em uma caixa de engaxetamento que possua % um arranjo simples e com pouca possibilidade de falhas, sejam mecânicas, ' eletrônicas ou ainda devido ao congelamento do fluido.
[0020] Assim, de forma a alcançar tal objetivo, a presente invenção provê um sistema de sensoriamento de vazamento em uma caixa de engaxetamento tendo um dispositivo de sensoriamento que compreende (i) um apoio central suportando uma estrutura alongada, em que a estrutura alongada é pivotante com relação ao apoio central, (ii) uma massa fixada a uma das extremidades da estrutura alongada, (iii) um recipiente fixado à outra extremidade da estrutura alongada, oposta à massa, adaptado para receber líquido proveniente de vazamento, (iv) pelo menos um sensor de posição adaptado para identificar a elevação da massa com relação ao recipiente, em que, quando vazio, o recipiente permanece em uma posição elevada em contrapeso com a massa que permanece em uma posição abaixada e, quando preenchido com líquido de vazamento, o recipiente passa para uma posição abaixada em contrapeso com a massa que passa para uma posição elevada.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0021] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas e seus respectivos números de referência, representando as modalidades da presente invenção.
[0022] A figura 1 ilustra uma vista em corte de uma caixa de engaxetamento compreendendo o sistema de sensoriamento de vazamento de acordo com a concretização preferencial de presente invenção.
[0023] A figura 2 ilustra uma vista esquemática de um dispositivo de sensoriamento compreendido no sistema da presente invenção em uma configuração onde não foi identificado vazamento.
[0024] A figura 3 ilustra uma vista esquemática de um dispositivo de sensoriamento compreendido no sistema da presente invenção em uma posição onde já foi identificado vazamento.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0025] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essa concretização particular, podendo .
[0026] A figura 1 ilustra uma vista em corte de uma caixa deA' engaxetamento 10 compreendendo o sistema de sensoriamento de vazamento de acordo com a concretização preferencial de presente invenção. Como ilustrado nas figuras 2 e 3, o sistema da presente invenção possui um dispositivo de sensoriamento 20 compreendendo um apoio central 30 suportando uma estrutura alongada 40, tal como uma barra, em que a estrutura alongada 40 é pivotante com relação ao apoio central 30.
[0027] Como ilustrado em qualquer uma das figuras 1 a 3, o dispositivo de sensoriamento possui o formato de uma gangorra, onde a estrutura alongada 40 pivota com relação ao apoio central 30. Preferencialmente, a estrutura alongada 40 é pivotante com relação ao apoio central 30 em seu centro de massa.
[0028] Preferencialmente, a estrutura alongada 40 é pivotante com relação ao apoio central 30 através de um eixo pivotante (não mostrado).
[0029] O dispositivo de sensoriamento 20 da presente invenção ainda compreende uma massa 50 fixada a uma das extremidades da estrutura alongada 40. Na extremidade oposta da estrutura alongada 40 é provido um recipiente 60 adaptado para receber líquido proveniente de vazamento. Em uma concretização onde o apoio central 30 suporta a estrutura alongada 40 em seu centro de massa, o recipiente 60, quando vazio, é mais leve do que a massa 50. Quando cheio de líquido de vazamento, o recipiente 60 é mais pesado do que a massa 50.
[0030] Portanto, quando vazio, o recipiente 60 permanece em uma posição elevada em contrapeso com a massa 50 que permanece em uma posição abaixada, como ilustrado na figura 2. Quando preenchido com líquido de vazamento, o recipiente 60 passa para uma posição abaixada em contrapeso com a massa 50 que passa para uma posição elevada, como ilustrado na figura 3. [0031] Para que o sistema funcione da maneira mais adequada, é importante que o dispositivo de sensoriamento 20 seja posicionado na caixa de engaxetamento 10 de modo que qualquer vazamento de líquido seja direcionado para o recipiente 60, fazendo que o mesmo seja preenchido o quanto antes para que o vazamento seja detectado.
[0032] Preferencialmente, pelo menos um sensor de posição adaptado para identificar a elevação da massa 50 com relação ao recipiente 60 é provido no sistema proposto. Mais preferencialmente, como ilustrado nas figuras 2 e 3, dot& ' sensores de posição 70, 80 são providos para identificar cada uma das posições superior e inferior da massa 50 com relação ao recipiente 60. Assim, quando o sensor inferior 70 estiver acionado, por contato com a massa 50, é sinal de que não há vazamento. Do contrário, quando o sensor superior 80 estiver acionado, também por contato com a massa 50, é sinal de que o recipiente está cheio, indicando um vazamento.
[0033] Na concretização preferencial ilustrada nas figuras 2 e 3, cada um dos sensores de posição 70, 80 é uma alavanca que aciona um contato quando pressionada pela massa 50. Preferencialmente, o contato acionado é pelo menos um de contato elétrico, contato mecânico e contato magnético.
[0034] Vale ressaltar que qualquer tipo de sensor de posição pode ser empregado na presente invenção, tal como sensor óptico, sensor de proximidade, sensor de massa, entre outros. Aqueles versados no assunto poderão explorar quaisquer técnicas conhecidas para se determinar a posição da massa com relação ao recipiente. Assim, reforça-se o fato de que a presente invenção não está limitada aos tipos de sensores aqui listados.
[0035] Assim, a presente invenção provê um sistema de sensoriamento de vazamento em uma caixa de engaxetamento compreendendo um arranjo simples e com pouca possibilidade de falhas, sejam mecânicas ou eletrônicas. Tal sistema não está sujeito às falhas comuns do estado da técnica, já que dispensa a necessidade de um ajuste preciso dos componentes e funciona independentemente do congelamento do líquido proveniente de vazamento.
[0036] Inúmeras variações incidindo no escopo de proteção do presente pedido são permitidas. Dessa forma, reforça-se o fato de que a presente invenção não está limitada às configurações/concretizações particulares acima descritas.
REIVINDICAÇÕES
Claims (10)
1. Sistema de sensoriamento de vazamento em uma caixa de engaxetamento (10), caracterizado por compreender um dispositivo de sensoriamento (20) compreendendo: um apoio central (30) suportando uma estrutura alongada (40), em que a estrutura alongada (40) é pivotante com relação ao apoio central (30); uma massa (50) fixada a uma das extremidades da estrutura alongada (40); um recipiente (60) fixado à outra extremidade da estrutura alongada (40), oposta à massa (50), adaptado para receber líquido proveniente de vazamento; pelo menos um sensor de posição (70, 80) adaptado para identificar a elevação da massa (50) com relação ao recipiente (60), em que: quando vazio, o recipiente (60) permanece em uma posição elevada em contrapeso com a massa (50) que permanece em uma posição abaixada; e quando preenchido com líquido de vazamento, o recipiente (60) passa para uma posição abaixada em contrapeso com a massa (50) que passa para uma posição elevada.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o apoio central (30) estar em contato com a estrutura alongada (40) entre as duas extremidades do mesmo.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por estar posicionado em um local no qual líquido de vazamento, quando presente, deverá necessariamente ser direcionado ao recipiente (60).
4. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender dois sensores de posição (70, 80), um para identificar cada uma das posições da massa (50) com relação ao recipiente (60).
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por cada um dos sensores de posição (70, 80) ser uma alavanca que aciona um contato quando pressionada pela massa (50).
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o contato acionado ser pelo menos um de contato elétrico, contato mecânico e contato magnético.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por cada um dos ο sensores de posição (70, 80) ser pelo menos um de sensor óptico, sensof^de proximidade e sensor de massa.
8. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por a estrutura alongada (40) ser pivotante com relação ao apoio central (30) em seu centro de massa.
9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o recipiente (60) ser mais leve do que a massa (50) quando vazio e ser mais pesado do que a massa (50) quando cheio de liquido de vazamento.
10. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por a estrutura alongada (40) ser pivotante com relação ao apoio central (30) através de um eixo pivotante.
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