BR112020022202A2 - método para a determinação da posição relativa de um vazamento de gás - Google Patents
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Abstract
MÉTODO PARA A DETERMINAÇÃO DA POSIÇÃO RELATIVA DE UM VAZAMENTO DE GÁS. Em relação a um detector de vazamento sniffer (10), o qual consiste em: uma peça manual (44) contendo uma sonda tipo sniffer e uma entrada de gás de teste (12); uma entrada de gás de referência (14) disposta na peça manual remota a partir da entrada de gás de teste (12), um analisador de gás (16), e uma válvula de comutação (20), sendo que a válvula de comutação (20) é configurada para conectar alternativamente a entrada de gás de teste (12) com o analisador de gás (16) e a entrada de gás de referência (14) com o analisador de gás (16) dentro de um modo de condução do gás, de modo que tanto o gás sugado através da entrada de gás de teste (12) quanto o gás sugado através da entrada de gás de referência (14) sejam analisados pelo analisador de gás (16), havendo as etapas a seguir: a) suprimento do gás sugado através da entrada de gás de teste (12) até ao analisador de gás (16); b) determinação da concentração de gás de teste no gás suprido ao analisador de gás (16); c) comutação da válvula de comutação (20); d) suprimento do gás sugado através da entrada de gás de referência (14) até ao analisador de gás (16); e) análise da concentração de gás de teste no gás suprido ao analisador de gás (16); f) formação de um sinal diferencial a partir da diferença da concentração de gás de teste determinada de acordo com a etapa b) e da concentração de gás de teste determinada de acordo com a etapa e); g) mudança da orientação espacial da peça manual; h) repetição das etapas de a) ? f); i) determinação quanto a se o sinal diferencial veio a ser alterado após a etapa h) comparando com o sinal diferencial de acordo com a etapa f).
Description
[001] A presente invenção refere-se a um método de determinação da posição ou direção espaciais relativas de um vazamento de gás em relação a um detector de vazamento sniffer.
[002] A detecção local de vazamento é descrita, por exemplo, como um método para a detecção de gás no documento WO 02/48686 A2. Os detectores de vazamento sniffer consistem, tipicamente, de uma entrada de gás de teste onde o gás a ser analisado vem a ser sugado (gás de teste), e uma entrada de gás de referência através da qual um gás advindo do ambiente no entorno vem a ser sugado na forma de um gás de referência para comparação. Tipicamente, uma bomba à vácuo no detector de vazamento sniffer atende para a sucção do gás.
[003] Os documentos WO 02/48686 A2 e WO 2009/098302 A1 descrevem a localização da entrada de gás de teste e a entrada de gás de referência sendo ambas dispostas na extremidade afastada da ponta de contato sniffer da sonda de detecção tipo sniffer. A ponta de contato sniffer consiste de um componente de um dispositivo conduzido manualmente (peça manual).
[004] Uma válvula de modulação de gás conecta a entrada de gás de teste e a entrada de gás de referência com o analisador de gás. A entrada de gás de teste é conectada via uma linha de gás de teste com a válvula de modulação de gás. A entrada de gás de referência é conectada via uma linha de gás de referência com a válvula de modulação de gás. A válvula de modulação de gás é conectada com o analisador de gás dentro do modo de condução de gás. A válvula de modulação de gás consiste de uma válvula de comutação indo e vindo entre a linha de gás de teste e a linha de gás de referência, alternando, portanto, a conexão, respectivamente, entre a entrada de gás de teste ou a entrada de gás de referência com o analisador de gás. Ao proceder dessa forma, o analisador de gás é provido alternativamente com o gás sugado através da entrada de gás de teste e através da entrada de gás de referência dependendo do estado de comutação da válvula de modulação de gás.
[005] No documento WO 02/48686 A2, o analisador de gás consiste de um analisador de gás infravermelho contendo um recipiente de teste consistindo de uma entrada através de onde o gás a ser analisado é sugado. O gás é expelido através de uma saída do recipiente de teste. Uma fonte de luz infravermelha emite radiação infravermelha passando através do recipiente de teste e sendo admitida na sua extremidade oposta pelo detector infravermelho.
[006] Os detectores de vazamento sniffer do tipo descrito acima são configurados, tipicamente, para se chegar a uma sensitividade elevada. A finalidade da comutação entre a entrada de gás de teste e a entrada de gás de referência é a de eliminar computacionalmente a quantidade de gás de teste ou de gás de interferência contida na atmosfera no entorno a partir do sinal de medição do gás de teste. O gás de teste consiste do gás a ser identificado na análise da quantidade de gás, ou seja, por exemplo, um gás que esteja escapando através de um vazamento necessitando de ser detectado.
[007] Entretanto, na detecção local de vazamento não é desejável somente uma sensitividade elevada na análise do gás para a detecção de pequenas quantidades de gás de teste no gás analisado. Também é frequentemente desejável estar-se capacitado a uma pronta orientação dentro de uma área ampla em que foi presumido um vazamento. Isto não é possível com análise de sinal convencional através do aumento da sensitividade.
[008] Para a localização dos vazamentos são empregadas as sondas de detecção tipo sniffer, frequentemente, em testes de vazamentos industriais, sendo que as sondas de detecção tipo sniffer sugam e conduzem o ar através de um sistema de detecção. Ocorrem dispositivos em que o fluxo de ar sugado na entrada de medição é conduzido continuamente através do sistema e dispositivos de detecção em que o fluxo de ar é comutado entre duas entradas diferentes por uma válvula. Esta última dá condições a uma comparação permanente da concentração das misturas de gás diante das correspondentes aberturas de entradas. O sinal da taxa de vazamento é formado então através da formação da diferença do sinal advindo da entrada de gás de teste e da entrada de gás de referência. O referido método é interpretado como a modulação da comutação do gás. Caso o gás de teste que vem a ser sugado pela sonda de medição fuga em seguida de um teste de vazamento sendo realizado pela pressurização com gás, gera-se um sinal de medição o qual vem a ser dependente da concentração da mistura do ar e do gás de teste. Caso a concentração da referida mistura durante a modulação de comutação do gás venha a ser idêntica para ambos fluxos de gás, não se obtém nenhuma taxa de vazamento.
[009] Neste sentido, o objetivo da invenção consiste da provisão de um método para a pronta determinação da orientação espacial de um vazamento de gás relativo a um detector de vazamento sniffer conduzido manualmente.
[010] O método de acordo com a invenção é definido pela reivindicação à patente número 1.
[011] Consequentemente, as etapas vindas a seguir são executadas para determinar-se a orientação relativa de um vazamento de gás em relação a um detector de vazamento sniffer: a) suprimento de gás sugado através da entrada de gás de teste até ao analisador de gás; b) determinação da concentração de gás de teste no gás suprido ao analisador de gás; c) comutação da válvula de comutação; d) suprimento do gás sugado através da entrada de gás de referência para o analisador de gás; e) análise da concentração de gás de teste junto ao gás suprido no analisador de gás; f) formação de um sinal diferencial a partir da diferença da concentração de gás de teste determinada de acordo com a etapa b) e a concentração de gás de teste determinada de acordo com a etapa e);
g) mudança da orientação espacial da peça manual; h) repetição das etapas de a) - f); i) determinação se o sinal diferencial foi alterado após a etapa h) comparado com o sinal diferencial de acordo com f).
[012] Preferencialmente, as etapas a)-e) são repetidas até que o sinal diferencial atinja um mínimo ou um máximo. Caso a diferença da concentração do gás de teste no gás sugado através da entrada de gás de teste e da concentração do gás de teste no gás sugado através da entrada de gás de referência seja aproximadamente zero, as distâncias advindas da entrada de gás de teste até o vazamento e a partir da entrada de gás de referência até o vazamento são quase idênticas. No caso de um sinal diferencial máximo, a distância a partir da entrada de gás de teste até o vazamento é particularmente pequena em comparação com a distância da entrada de gás de referência até o vazamento. Caso a entrada de gás de teste seja disposta na extremidade afastada, frontal da ponta de contato sniffer e a entrada de gás de referência seja disposta na extremidade traseira da peça manual, a ponta de contato sniffer aponta em sentido ao vazamento de gás no caso de um sinal diferencial máximo e aponta em sentido contrário ao vazamento de gás no caso de um sinal diferencial mínimo.
[013] Preferencialmente, a orientação espacial da sonda tipo sniffer não deve ser alterada entre as etapas de execução a) e d) para se impedir uma mudança nas distâncias correspondentes da entrada de gás de teste e da entrada de gás de referência para o vazamento.
[014] Através de uma mudança no sinal diferencial, a orientação relativa do vazamento a ser localizada em relação a peça manual pode ser deduzida. Em particular, a orientação da peça manual pode ser também avaliada como uma indicação da posição ou direção relativa do vazamento a serem localizadas em relação a peça manual, caso o sinal diferencial seja máximo ou mínimo. Caso a entrada de gás de teste seja disposta na ponta de contato sniffer e a entrada de gás de referência seja disposta na extremidade traseira da peça manual, a ponta de contato sniffer aponta, conforme já descrito acima, em sentido ao vazamento no caso de um sinal diferencial máximo. No caso de um sinal diferencial mínimo, a ponta de contato sniffer aponta na direção oposta à do vazamento, enquanto que a extremidade traseira da peça manual encontra-se voltada para o vazamento.
[015] De acordo com a invenção, a quantidade de gás de teste no gás de teste é comparada com a quantidade de gás de teste no gás de referência. Através da formação da diferença entre esses dois sinais e através da monitoração da mudança no sinal diferencial, enquanto que se alterando a orientação espacial do detector de vazamento sniffer ou da peça manual, torna- se possível se detectar a posição ou direção espacial do vazamento relativas a orientação da peça manual ou do detector de vazamento sniffer. Caso o sinal diferencial seja máximo ou mínimo, pode se presumir que a peça manual esteja apontando em sentido ao vazamento ou em sentido contrário ao mesmo ou que esteja localizada em um eixo geométrico incluindo a entrada de gás de teste e a entrada de gás de referência.
[016] Quando se alterando a orientação espacial da peça manual de acordo com o método na etapa g), a posição da peça manual e particularmente a distância entre a peça manual e o vazamento a ser localizado não devem se alterar ou somente apresentarem uma mudança desprezível em comparação com a mudança na orientação espacial da peça manual. Por “espacial” quer-se referir a direção apontada no espaço pela peça manual ou em qual eixo geométrico encontra-se orientada passando através da entrada de gás de teste e através da entrada de gás de referência.
[017] Uma separação espacial suficientemente ampla da entrada de gás sob medição e da entrada de gás de referência (pelo menos 10 cm, melhor ainda 50 cm, preferencialmente 100 cm) resulta em um aumento no sinal diferencial correspondendo ao gradiente de refrigerante na célula de medição, de modo a se viabilizar uma localização aproximada do vazamento nas formações de nuvens de refrigerante por meio de uma modulação de comutação de gás e uma observação do sinal diferencial mediante a movimentação espacial. Para esta finalidade, é aconselhável se colocar a entrada de gás sob medição na ponta de contato de um tubo recurvado de ligação e posicionar a entrada de gás de referência na parte inferior do cabo. Devido a medição relativa com uma distância de entrada suficientemente ampla, o gradiente de concentração (sinal diferencial) pode ser já detectado pela simples rotação do dispositivo, e, portanto, a direção aproximada pode ser determinada, acelerando assim a condução do usuário até a fonte da formação de nuvem de refrigerante. Os sinais diferenciais negativos indicam que o vazamento se localiza de modo a estar voltado para a lateral traseira do dispositivo. A frequência de comutação entre o gás de medição e o gás de referência deve ser suficientemente elevada de modo a mapear a movimentação do detector de vazamento e a movimentação das formações de nuvens espaciais do refrigerante (pelo menos de 1 Hz, melhor ainda de 10 Hz, preferencialmente de 100 Hz).
[018] A pré-localização no espaço pode ser conduzida pelo usuário por meio da visualização e observação de um sinal diferencial numérico ou gráfico. Por meio da ilustração do curso temporal correlacionando a movimentação do detector de vazamento, a localização é simplificada ainda mais. Por meio do uso de sensores de posicionamento, um software pode auxiliar adicionalmente o usuário na análise da posição da formação de nuvens de refrigerante e pode indicar diretamente a direção esperada da fonte de vazamento.
[019] Após ter-se determinado o sistema contendo vazamento de modo bem sucedido, na vizinhança do mesmo, a concentração de refrigerante vem a ser tão elevada quanto a fonte da formação de nuvem de refrigerante, com o vazamento podendo então ser localizado no referido sistema. Para esta finalidade, a válvula é retida na posição de medição do gás, sendo comutada para o modo de localização comprovado contínuo sem haver a modulação por comutação de gás.
[020] Caso o sinal diferencial determinado seja aproximadamente zero, ou seja, quase ou igual a zero, presume-se que o vazamento a ser localizado esteja disposto em um eixo geométrico sendo transversal a um eixo incluindo a entrada de gás de teste e a entrada de gás de referência. O vazamento a ser localizado vem a se apresentar atravessado ao detector de vazamento sniffer.
[021] Adicionalmente, é possível se utilizar um sensor de posicionamento e/ou um sensor de aceleração para detectar o posicionamento do detector de vazamento sniffer e levar isso em consideração quando determinando a posição ou direção relativas do vazamento a ser localizado. Para esta finalidade, o curso temporal da posição/direção do detector de vazamento sniffer ou da mudança de posição/direção pode ser registrado e correlacionado com o sinal diferencial determinado. Vem a ser ainda possível se indicar o sinal diferencial ou a mudança ao usuário do detector de vazamento sniffer. Por exemplo, o sinal ou a sua mudança podem ser ilustrados em um visualizador e/ou podem ser reproduzidos de modo acústico.
[022] Na sequência, tem-se a descrição de modalidades de exemplo em detalhes com referência as figuras, em que: - a Figura 1 mostra uma primeira modalidade de exemplo; e - a Figura 2 mostra uma segunda modalidade de exemplo.
[023] Na modalidade de exemplo na Figura 1, o detector de vazamento sniffer consiste de uma entrada de gás de teste 12 e uma entrada de gás de referência 14. O analisador de gás utilizado no caso consiste de um analisador de absorção infravermelha contendo um recipiente de absorção 18.
[024] O detector de vazamento sniffer 10 consiste ainda de uma válvula de comutação 20, a qual é conectada com o analisador de gás 16, a saber, o recipiente 18, via uma primeira linha 22. A entrada de gás de teste 12 é conectada com a válvula de comutação via uma linha de gás de teste 24. A entrada de gás de referência 14 é conectada com a válvula de comutação 20 via uma linha de gás de referência 26. A válvula de comutação 20 é configurada para comutar de forma alternada para frente e para trás entre a entrada de gás de referência e a entrada de gás de teste 12 através da conexão tanto da linha de gás de teste 24 ou da linha de gás de referência 26 com a primeira linha 22 e, por conseguinte, com o analisador de gás 16. Portanto, tanto o gás sugado através da entrada de gás de teste 12 quanto o gás sugado através da entrada de gás de referência 14 vem a ser suprido ao analisador de gás 16 via a válvula de comutação 20 para análises. O recipiente de absorção 18 do analisador de gás 16 é conectado com a saída de gás 28 do detector de vazamento sniffer 10 via uma segunda linha 30 compreendendo uma bomba de condução de gás 32. A bomba de gás 32 é configurada para criar um fluxo de gás contínuo.
[025] A linha de gás de teste 24 inclui um filtro de gás de teste 34. A linha de gás de teste 26 inclui um filtro de gás de referência 26.
[026] Na modalidade de exemplo mostrada na Figura 2, o detector de vazamento sniffer consiste de um dispositivo 44 conduzido manualmente contendo um compartimento 48, o qual é dimensionado para ser retido e guiado por um operador do detector de vazamento sniffer 10. O compartimento 46 abrange a válvula de comutação 20, o analisador de gás contém o recipiente de absorção 18 e a bomba de gás 32, bem como a linha de gás de teste 24, a linha de gás de referência 26, a primeira linha 22 e a segunda linha 30. A entrada de gás de referência 14 e a saída do gás 28 são formadas através de aberturas no compartimento 46.
[027] A peça manual 44 consiste de uma sonda tipo sniffer alongada 48 em cuja extremidade afastada tem-se a disposição da entrada de gás de teste 12. A linha de gás de teste 24 estende-se da entrada de gás de teste 12 através da sonda tipo sniffer 48 indo ao interior do compartimento 46. A extremidade próxima da sonda tipo sniffer 48 é conectada de forma removível com o compartimento 46.
[028] Enquanto que a entrada de gás de teste 12 é disposta na extremidade frontal mais afastada da sonda tipo sniffer 48, a entrada de gás de referência 14 é disposta na extremidade traseira mais próxima do compartimento 46 da peça manual 44, de modo que a distância entre a entrada de gás de teste 12 e a entrada de gás de referência 14 seja tão ampla quanto o possível. A saída de gás 28 é formada em uma lateral do compartimento em uma porção de extremidade afastada do mesmo, de modo que a distância entre a saída de gás 28 e a entrada de gás de referência 14 e a distância entre a saída de gás 28 e a entrada de gás de teste 12 sejam iguais e máximas, conforme o possível.
[029] Enquanto que um operador retém a peça manual 44 conduzindo-a através de um espaço, ou seja, alterando a orientação espacial da peça manual e, em particular, a direção relativa de um vazamento a ser localizado em relação a posição da peça manual, a válvula de comutação 20 é comutada para frente e para trás dentro de uma frequência constante de aproximadamente 10 Hz de modo que os pulsos curtos de gás do gás sugado através da entrada de gás de teste 12 e através da entrada de gás de referência 14 sejam alternativa e sucessivamente supridos ao analisador de gás 16. A frequência de comutação da válvula de comutação 20 é selecionada para ser elevada (aproximadamente 8-12 Hz) em que a mudança na orientação espacial da peça manual 44 não altera ou altera apenas de modo desprezível a concentração de gás de teste no gás sugado quando o gás é sugado através da entrada de gás de teste 12 e quando o gás é posteriormente sugado através da entrada de gás de referência 14. Alternativamente, é possível não se alterar a orientação espacial da peça manual 44 enquanto o gás é sugado através da entrada de gás de teste 14 e enquanto o gás é subsequentemente sugado através da entrada de gás de referência 14 e apenas altera a orientação espacial para medições repetidas posteriores através da entrada de gás de teste 12.
[030] Na modalidade de exemplo considerada neste relatório, o vazamento a ser localizado consiste de um vazamento em um sistema de refrigerante. O refrigerante gasoso foge através do vazamento formando uma nuvem de refrigerante.
[031] Em uma modulação de comutação de gás, a diferença em concentração entre duas aberturas de medição é determinada pela formação da diferença entre o sinal de medição e um sinal de referência. Por meio de uma separação espacial suficientemente ampla da entrada de gás de teste/sob medição e da entrada de gás de referência, o gradiente de refrigerante na célula de medição é aumentado de modo que seja viabilizada uma localização aproximada do vazamento nas formações de nuvens de refrigerante por meio de modulação de comutação de gás e uma observação do sinal de diferença mediante a movimentação do detector de vazamento no espaço.
[032] Para esta finalidade, é aconselhável se colocar a entrada de gás de teste 12 na ponta de contato de um tubo recurvado de ligação e se posicionar a entrada de gás de referência 14 na parte inferior do cabo.
[033] Devido a medição relativa com uma distância de entrada suficientemente ampla entre a entrada de gás de teste e a entrada de gás de referência, o gradiente de concentração pode ser já detectado pela simples rotação do dispositivo, e por conseguinte, a direção aproximada pode ser determinada, conduzindo o usuário de modo mais rápido até a fonte da formação de nuvem do refrigerante. Os sinais diferenciais negativos indicam que o vazamento se apresenta localizado de modo a estar voltado para a lateral traseira do dispositivo.
[034] Após a determinação bem sucedida, por meio deste método, o sistema contendo o vazamento, na vizinhança do qual a concentração de refrigerante apresenta-se tão elevada como a fonte da formação de nuvem do refrigerante, pode então ter o vazamento localizado no referido sistema. Para esta finalidade, a válvula é retida na posição de medição do gás, aonde está conectada a entrada de gás de teste 12 com o analisador de gás 16, sendo, portanto, comutada para o modo de localização contínuo comprovado sem haver a modulação de comutação.
Claims (12)
1. MÉTODO PARA A DETERMINAÇÃO DA ORIENTAÇÃO RELATIVA DE UM VAZAMENTO DE GÁS relativo a um detector de vazamento sniffer (10), caracterizado pelo fato de compreender: - uma peça manual (44) contendo uma sonda tipo sniffer e uma entrada de gás de teste (12); - uma entrada de gás de referência (14) disposta na peça manual remota a partir da entrada de gás de teste (12); - um analisador de gás (16); e - uma válvula de comutação (20); sendo que a válvula de comutação (20) é configurada para conectar alternativamente a entrada de gás de teste (12) com o analisador de gás (16) e a entrada de gás de referência (14) com o analisador de gás (16) dentro de um modo de condução do gás, de modo que tanto o gás sugado através da entrada de gás de teste (12) quanto o gás sugado através da entrada de gás de referência (14) sejam analisados pelo analisador de gás (16), com as seguintes etapas: a) suprimento do gás sugado através da entrada de gás de teste (12) até ao analisador de gás (16); b) determinação da concentração de gás de teste no gás suprido ao analisador de gás (16); c) comutação da válvula de comutação (20); d) suprimento do gás sugado através da entrada de gás de referência (14) até o analisador de gás (16); e) análise da concentração de gás de teste no gás suprido ao analisador de gás (16); f) formação de um sinal diferencial a partir da diferença da concentração de gás de teste determinada de acordo com a etapa b) e a concentração de gás de teste determinada de acordo com a etapa e); g) mudança da orientação espacial da peça manual; h) repetição das etapas de a) – f); i) determinação se o sinal diferencial veio a alterar-se após a etapa h), comparando com o sinal diferencial de acordo com a etapa f).
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de, através de uma mudança no sinal diferencial, haver a dedução da direção relativa de um vazamento de gás a ser localizado em relação a orientação da peça manual.
3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de, durante a etapa g), a posição da peça manual não pode ser alterada.
4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de as etapas a) – i) serem repetidas até que o sinal diferencial seja mínimo ou máximo.
5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a orientação espacial da sonda tipo sniffer não ser alterada entre a execução da etapa a) e a execução da etapa d).
6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a comutação da válvula de comutação (20) de acordo com a etapa c), durante a execução das etapas de a) – i), ser realizada com uma frequência de comutação de pelo menos 1 Hz e preferencialmente entre 10 Hz – 100 Hz, aproximadamente.
7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a orientação da peça manual ser avaliada como uma indicação da posição relativa do vazamento a ser localizado caso o sinal diferencial seja máximo ou mínimo.
8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de um vazamento a ser localizado é presumido a estar disposto em um eixo geométrico passando através da entrada de gás de teste (12) e através da entrada de gás de referência (14) caso o sinal diferencial seja máximo ou mínimo.
9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de um vazamento a ser localizado é presumido a estar disposto em um eixo geométrico transversal a um eixo incluindo a entrada de gás de teste (12) e a entrada de gás de referência (14) caso o sinal diferencial seja aproximadamente ou igual a zero.
10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de, por meio de um sensor de posição e/ou um sensor de aceleração, a posição e/ou uma mudança na posição do detector de vazamento sniffer serem detectadas e levadas em consideração quando se determina a posição do vazamento.
11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de a posição do detector de vazamento sniffer (10) ser detectada e seu curso temporal ser registrado e correlacionado com o sinal diferencial determinado enquanto se executa pelo menos uma das etapas de a) – i).
12. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de o sinal diferencial e/ou a sua mudança enquanto se executa pelo menos uma das etapas de a) – i) serem indicados ao usuário do detector de vazamento sniffer (10).
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