BRPI0311597B1 - Pig distribuidor de inibidor em dutos e método de distribuição de líquido presente na porção inferior de um gasoduto para as superfícies internas superiores do duto - Google Patents

Description

"PIG DISTRIBUIDOR DE INIBIDOR EM DUTOS E MÉTODO DE DISTRIBUIÇÃO DE LÍQUIDO PRESENTE NA PORÇÃO INFERIOR DE UM GASODUTO PARA AS SUPERFÍCIES INTERNAS SUPERIORES DO DUTO" [001] CAMPO DA INVENÇÃO - A invenção descrita no presente, é um pig para dutos que é deslocado pelo interior de um duto pelo fluxo de gás pressurizado e que proporciona uma distribuição aprimorada de líquidos de tratamento, tais como inibidores, que persistem nas porções inferiores do duto. [002] HISTÓRICO DA INVENÇÃO - A invenção descrita no presente é um pig para dutos que fornece um método de aplicação de um líquido de tratamento, tal como um inibidor, no interior de um duto em áreas longitudinais específicas ao longo da parede interna do duto e, particularmente, nas porções internas superiores da parede interna de um duto. [003] Os dutos, particularmente esses projetados para transportar grandes volumes de gás sob pressão (gasodutos), são costumeiramente fabricados de metal e normalmente de aço. O aço é o metal predileto para a construção de um gasoduto devido a sua força inerente, sua disponibilidade e economia. Entretanto, o aço está sujeito à corrosão como consequência da oxidação ou da reação com gases ou líquidos, tais como a água que é comumente encontrada quando grandes volumes de gás são transportados através de um gasoduto. A fim de combater a corrosão, uma técnica padrão empregada por muitos operadores de gasodutos é o depósito periódico de líquido inibidor no interior do gasoduto. O líquido pode ser deslocado pelo fluxo de gás através do duto ou, mais comumente, mediante o uso de pig's para dutos inseridos no gasoduto e deslocados pelo fluxo de gás, pig's estes que servem para proporcionar um êmbolo móvel no interior do duto que tende a arrastar o líquido à sua frente no interior do duto e, portanto, deslocar o líquido por toda a extensão do duto. [004] Um método para aplicar um líquido de tratamento no interior de um duto é chamado de "doseamento" ("batching") no qual o líquido de tratamento é capturado entre dois pig's para dutos que se deslocam conjuntamente através de um duto, pig's esses com o líquido de tratamento entre eles. Embora este método seja amplamente aceito e usado, ele não garante que o quadrante superior do interior de um duto seja adequadamente revestido pelo líquido de tratamento ou exposto ao mesmo. [005] Um segundo método para tratar a superfície cilíndrica interna de um duto é chamado de "método de injeção". Neste método, o líquido de tratamento é injetado diretamente no duto e deslocado através de fluxo de gás para transportar o líquido pela extensão do duto. Este método é caro e normalmente requer que os líquidos de tratamento sejam injetados de forma mais ou menos contínua no duto. Neste método, não há uma aplicação direta do líquido de tratamento na parede interna, visto que o líquido simplesmente se assenta na superfície interna inferior do duto a medida que se desloca pela extensão do duto. [006] Para combater estes problemas, o pig para dutos desta invenção fornece um método para distribuir o líquido presente na porção inferior de um duto no quadrante interno superior do interior do duto a medida que o pig passa pela extensão do duto por meio do fluxo de gás. [007] Para informações antecedentes relativas a píg's para dutos que possuem usos e aplicações semelhantes, podem ser obtidas referências às seguintes patentes dos Estados Unidos anteriormente emitidas e a uma publicação de requisição de patente dos EUA: [008] bREve SUMÁRIO DA INVENÇÃO - A presente invenção é um pig para dutos que é deslocado pelo interior de um duto pelo fluxo de gás pressurizado e que proporciona uma distribuição aprimorada de líquido de tratamento, tal como um inibidor, que persiste nas porções inferiores do duto. O pig para dutos possui um corpo de pig longitudinal tendo uma extremidade anterior e uma extremidade posterior. Centralizadores anterior e posterior são anexados ao corpo do pig, pelos quais o mesmo é apoiado centralmente no duto e através dos quais é deslocado pelo duto por meio de fluxo de gás. Estes centralizadores estão de preferência na forma de copos ou discos elastoméricos, cada um possuindo uma superfície externa circunferencial que se adapta intimamente à superfície interna circunferencial do duto. [009] Uma passagem desvio é fornecida através do corpo do pig que se comunica com a extremidade posterior interna do duto. Uma passagem sifão distinta se comunica com uma porção inferior do interior do duto, a passagem sifão sendo de preferência posicionada adjacente à extremidade frontal do corpo do pig. [010] Um venturi é sustentado pelo corpo do pig em comunicação com a passagem sifão e com a passagem desvio. Um fluxo de gás pela passagem desvio serve para puxar o líquido pela passagem sifão e, aplicando o efeito de Bernoulli, o líquido da passagem sifão é despejado sobre uma porção superior ou porções superiores da parede interna do duto. Desta forma, a medida que o pig para dutos é deslocado pelo interior de um duto, o líquido é deslocado pela aplicação da lei de Bernoulli para ser borrifado sobre a porção interna superior do duto. [011] O método de distribuição do líquido presente na porção inferior de um gasoduto para a superfície interna superior do duto inclui as etapas de passar um pig possuindo um venturi que é ativado por pressão a gás provinda de uma porção de extremidade posterior do pig, de puxar pelo sifão o líquido da porção interna inferior do duto pela ação do venturi, e de distribuir o líquido do sifão na superfície interna superior do duto. [012] Uma compreensão melhor e mais completa da invenção será obtida pela descrição a seguir das configurações preferidas, e pelas reivindicações, juntamente com desenhos em anexo. [013] BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS: [014] A figura 1 é uma vista transversal elevada de um pig para dutos que engloba os princípios desta revelação. O pig para dutos da figura 1 possui um primeiro reservatório de fluido no interior do corpo do pig e um segundo reservatório anterior na porção de ponta dianteira do pig para fins que serão descritos em detalhes posteriormente. [015] A figura 2 é uma vista transversal elevada de um pig para dutos, como na figura 1, porém, nesta configuração, emprega-se somente um reservatório no corpo. [016] A figura 3 é uma vista transversal extraída da linha 3-3 da figura 1. Esta vista é extraída de uma porção do copo posterior do pig para dutos e mostra a passagem para que o fluxo de gás desviado entre na extremidade posterior do corpo do pig. [017] A figura 4 é uma vista transversal elevada extraída da linha 4-4 da figura 1 mostrando a porção média do corpo do pig. [018] A figura 5 é uma vista transversal elevada extraída da linha 5-5 da figura 1 mostrando uma vista transversal da porção de ponta dianteira e da área que forma o reservatório anterior. A figura 5 também mostra um canal secundário que puxa o fluido do reservatório anterior para ser ejetado pelo bocal borrifador. [019] A figura 6 é uma vista frontal elevada do pig para dutos extraída da linha 6-6 da figura 1, mostrando a ponta dianteira e o bocal borrifador na ponta dianteira através do qual o líquido é ejetado por fluxo de gás desviado. [020] DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONFIGURAÇÕES PREFERIDAS - Compreende-se que a presente invenção não se limita aos detalhes de construção e disposição das peças ilustradas nos desenhos que a acompanham. A invenção é capaz de outras configurações e de ser praticada ou realizada de várias maneiras. A fraseologia e a terminologia empregadas no presente têm por finalidade descrever e não limitar. [021] A primeira configuração a ser descrita é a mais simples das duas configurações ilustradas; ou seja, ela emprega uma única cavidade de corpo para fluidos e está ilustrada em uma vista transversal elevada na figura 2. As vistas transversais das figuras 3, 4 e 6 são aplicáveis à configuração da figura 2. O pig para dutos da figura 2 inclui um corpo longitudinal cilíndrico (10) que de preferência é fabricado de material rígido, como de uma cano metálico. O corpo (10) possui uma extremidade posterior (12) e uma extremidade anterior (14). Radialmente e estendendo-se à adjacente da extremidade posterior (12) está uma flange posterior (16), sendo que uma flange anterior (18), substancialmente idêntica, se estende da superfície cilíndrica externa do corpo (10) adjacente à extremidade anterior (14). Posicionado na extremidade posterior (12) do corpo do pig está um copo posterior geralmente indicado pelo número (20) e, de forma semelhante, posicionado adjacente à extremidade anterior (14) do corpo está um copo anterior geralmente indicado pelo número (22). Os copos (20) e (22) são de preferência fabricados de material elastomérico, como um plástico duro ou borracha. O uretano é um material comumente usado para copos de pig's para dutos. O copo posterior (20) possui um recesso circunferencial (24) em forma de copo na superfície posterior que fornece uma porção de lábio circunferencial (26) flexível. O copo (20) está configurado de tal forma que a força do fluxo de gás através de um duto empurrando a extremidade posterior do copo irá expandir a porção de lábio circunferencial (26) em um acoplamento de vedação com a superfície interna cilíndrica do duto (não mostrado), de forma que o pig seja deslocado por fluxo de fluido pelo duto. [022] Posicionado entre o copo posterior (20) e a flange posterior (16) está um disco radial posterior (28) que também de preferência é fabricado de material elastomérico duro. O disco (28) possui uma margem externa circunferencial (30) que se vincula à parede interna de um duto e serve, em uma ação de rodo (squeegee), para deslocar qualquer fluido no duto com o pig, a medida que este é forçado pelo duto através de fluxo de gás. [023] O copo posterior (20) possui uma porção de corpo interno mais espesso (32), tendo formado ali uma passagem de entrada posterior (34) que se comunica em uma extremidade com o interior do corpo do pig (10) e na extremidade de entrada (36) com a porção interna inferior de um duto (não mostrado) pelo qual o pig passa. A função da passagem de entrada (34) é de permitir que o gás passe por ela, levando com ele qualquer fluido capturado pelo fluxo de gás da porção interna inferior de um duto. [024] O copo anterior (22) é configurado de forma semelhante ao copo posterior (20) e possui um recesso (38) em forma de copo que fornece uma porção de lábio circunferencial (40) do copo anterior que é expandido exteriormente pela força do fluxo de gás para vincular-se ao interior de um duto pelo qual o pig passa, para que o pig seja deslocado pelo duto. Ainda, à frente e adjacente ao copo anterior (22) está um disco radial anterior (42) que possui uma margem periférica circunferencial (44) que se vincula à parede interna de um duto. O disco (42) serve para deslocar o fluido à frente do pig para dutos a medida que o mesmo se desloca por um duto. [025] Fixada à frente do corpo do pig (10) está uma ponta dianteira (46) que é confeccionada de preferência de material elastomérico e possui uma porção central cilíndrica (48) de diâmetro reduzido recebida na extremidade anterior (14) do corpo do pig (10), pela qual a ponta dianteira é fixada ao corpo do pig. Uma porção radialmente estendida da ponta dianteira serve para capturar e manter no lugar o disco radial dianteiro (42). [026] Formada na ponta dianteira está uma passagem sifão (50) que possui uma extremidade de entrada (52) em comunicação com a porção interna inferior de um duto (não mostrado) no qual o pig se desloca. A extremidade oposta (54) da passagem sifão (50) é uma extremidade de saída que se comunica com uma abertura em bocal (56) formada na ponta dianteira. [027] Formada na ponta dianteira (46) está uma passagem desvio (58) que possui uma porção anterior (58A) que cerca a passagem sifão (50). Esta disposição proporciona uma saída anular de passagem de gás (60) na extremidade externa (54) da passagem sifão (50). [028] Visto que o pig para dutos descrito até este ponto é essencialmente simétrico ao redor de um eixo constituído pelo corpo do pig (10), e sendo que é importante que o fluido que é distribuído pelo pig para dutos seja orientado para cima para atingir um quadrante interno superior da parede interna circunferencial do duto, é importante que a abertura em bocal (56) seja orientada para cima. Por este motivo está anexado ao corpo do pig (10) um contrapeso (62) que de preferência é fabricado de metal ou é de outro jeito pesado, de forma que o corpo do pig não irá girar a medida que ele se desloca por um duto, mas manterá uma orientação axial com relação à força gravitacional para apontar a abertura em bocal (56) axialmente em uma orientação de inclinação ascendente. [029] O método de operação da configuração das figuras 2, 3, 4 e 6 será agora descrito. Quando o pig para dutos é posicionado em um duto que contém fluido de tratamento, tal como um líquido inibidor de ferrugem ou inibidor de corrosão, o pig é deslocado pelo duto através de fluxo de gás. A medida que se desloca pelo duto o pig, e particularmente os discos radiais (28) e (42), estão configurados para deslocar o líquido para frente e à frente do pig, de forma que o líquido será levado de uma área a outra no interior do duto. A medida que o pig se desloca por um duto e empurra o líquido à sua frente, parte do gás pressurizado da extremidade posterior do pig para dutos flui através da entrada posterior (34), para o interior (64) do corpo do pig (10) e para fora através da passagem desvio (58) e (58A). Este fluxo de gás cerca a passagem sifão (50) e puxa o líquido da porção interna inferior do duto para a extremidade de entrada (52) da passagem sifão (50). [030] Esta é a aplicação do que é comumente referido como princípio de Bernoulli. O princípio de Bernoulli assume uma relação entre a pressão interna do fluido e a velocidade do fluido, essencialmente uma afirmação da conservação de energia que tem, por consequência, a aplicação de uma pressão reduzida na extremidade externa (54) da passagem sifão (50) para assim puxar líquido de dentro desta passagem sifão e leva-lo com o gás passando para fora através de uma saída anular de passagem de gás (60) de maneira que seja formado um borrifo de líquido que é ejetado pela abertura em bocal (56) para cobrir um segmento interno superior da parede interna cilíndrica do duto (não mostrado). [031] A entrada (36) da passagem posterior (34) é colocada, de preferência, conforme ilustrado nas figuras 2 e 3, próximo ao fundo interno de um duto por onde o pig se desloca, de forma que qualquer líquido no interior do duto, detrás do copo posterior (20), tende a ser puxado para dentro através do fluxo de gás. Este líquido se acumula no interior (64) de corpo (10) de forma que o corpo interno forma um reservatório (66) que transporta líquido com ele. O reservatório (66) funciona como uma fonte de líquido que está disponível no caso do pig para dutos passar por uma área que está sem líquido. Desta forma, a provisão de um reservatório interno dentro do corpo do pig para dutos ajuda a garantir uma distribuição mais consistente e equilibrada de líquido de tratamento para a porção interna superior da parede interna de um duto. [032] A figura 1 extraída juntamente com as vistas transversais das figuras 3 a 6, mostra uma configuração alternativa da invenção na qual os mesmos elementos ou equivalentes possuem os mesmos números que na figura 2 mas, sob todos os aspectos, a disposição da figura 1 é igual a da figura 2, exceto pelo fato de que a figura 1 fornece, além do primeiro reservatório (66) dentro dos limites do corpo (10), um segundo reservatório (68) que é formado no interior de uma ponta dianteira (46A). A ponta dianteira (46A) é essencialmente idêntica à ponta dianteira (46) da figura 2, exceto pela provisão da área do segundo reservatório (68). Além disso, a passagem sifão (50) inclui um tubo sifão (70) que possui uma extremidade inferior aberta (72) que se comunica com o segundo reservatório (68) formado na ponta dianteira. [033] Um elemento adicional na figura 1 em comparação com a figura 2, é um tubo de entrada (74) posicionado no interior do segundo reservatório (68). O tubo de entrada (74) possui uma extremidade de entrada (76) - (veja a figura 5) - que se estende pela parede circunferencial externa da ponta dianteira que forma o segundo reservatório (68), e uma extremidade de saída (78) que se comunica com o segundo reservatório (68). [034] OPERAÇÃO DA CONFIGURAÇÃO DAS FIGURAS 1 A 6 - O pig de distribuição de líquido da figura 1 em comparação com este da figura 2 funciona substancialmente da mesma forma, exceto que o líquido a ser distribuído na superfície interna de um duto pelo qual o pig passa é principalmente puxado do segundo reservatório (68) pela ação de Bernoulli de gás fluindo através da porção anterior (58A) da passagem desvio (58) e saindo pela saída anular de passagem de gás (60), puxando fluido de dentro do segundo reservatório (68). O líquido é forçado para dentro do segundo reservatório (68) pelo acúmulo de líquido à frente do disco radial anterior (42A) medida que o líquido é puxado pela ação de Bernoulli do segundo reservatório (66), cria-se uma pressão reduzida no reservatório que puxa o fluido para cima através da entrada de fluido (74) - (vista na figura 5). [035] A vantagem da configuração da figura 1 em comparação com esta da figura 2 é que um segundo reservatório é adicionado dentro do pig de forma que, caso sejam encontradas áreas de um duto onde não reside nenhum líquido de tratamento residual em uma porção inferior do duto, há uma probabilidade maior de que o interior do duto será revestido pelo borrifo de líquido protetor, este extraído, seja do primeiro reservatório (66), ou do segundo reservatório (68). [036] A invenção está ilustrada e descrita com um único borrifo por sifão, no entanto, é fácil ver que mais de um tal borrifo por sifão pode ser disposto na ponta dianteira se for desejado. [037] A invenção que foi descrita em que o pig (seja a configuração da figura 1 ou a figura 2) é operado por si só no interior de um duto. Um outro método de operação do pig para dutos descrito no presente é de operar o pig conjuntamente com um segundo pig para dutos seguinte, de forma que o segundo pig para dutos funcione mais ou menos como um êmbolo para forçar o líquido no interior do duto em direção ao pig distribuidor de fluido para melhor distribuir o líquido na parede interna do duto. [038] Características importantes desta invenção incluem a provisão de um método de injeção na forma de um pig para dutos que pode ser inserido em um duto e movido por pressão a gás de forma que o fluxo desviado crie uma ação de sifão puxando o líquido localizado na porção do fundo de um duto e ejetando o líquido através de um bocal borrifador direcionado para a área superior da parede interna do duto. Quando o pig para dutos desta invenção é usado como um elemento dianteiro de um processo de "doseamento" com dois pig's, pode se alcançar uma ação aprimorada. Ainda, o bocal do pig para dutos desta invenção pode ser posicionado em qualquer localização em torno da frente do pig e uma pluralidade de bocais pode ser usada de forma que, assim, possa ser obtida uma aplicação de camada em 360° completos de um fluido protetor sobre a parede cilíndrica interna de um duto. [039] Enquanto a invenção tenha sido descrita com um certo grau de particularidade, é evidente que muitas alterações podem ser feitas nos detalhes de construção e na disposição de componentes sem se afastar do espírito e do âmbito desta revelação. Compreende-se que a invenção não se limita às configurações apresentadas no presente para fins de exemplificação, mas deve se limitar somente pelo âmbito das reivindicações anexas, inclusive por toda gama de equivalência a qual cada elemento do mesmo tem direito.

Claims (6)

1) - "PIG DISTRIBUIDOR DE INIBIDOR EM DUTOS" - Um pig para dutos que é deslocado pelo interior de um duto pelo fluxo de gás pressurizado e que proporciona uma distribuição aprimorada do líquido de tratamento que permanece na porção inferior do duto, caracterizado por abranger: - um corpo (10) de pig longitudinal possuindo extremidades anterior (14) e posterior (12); - centralizadores anterior e posterior anexados ao dito corpo (10) do pig, pelos quais o mesmo é apoiado no duto e deslocado pelo duto por meio de fluxo de gás; - uma passagem desvio (58) dentro do corpo (10) do pig que se comunica com o interior do duto; - uma passagem sifão (50) que se comunica com a porção inferior do interior do duto; e, - um venturi sustentado pelo dito corpo (10) de pig em comunicação com a dita passagem sifão (50) e a dita passagem desvio (58), sendo que o gás que flui através da dita passagem desvio (58) serve para puxar o líquido que permanece nas porções inferiores do duto através da dita passagem sifão (50) por onde o líquido é movido para distribuição sobre superfícies internas superiores do duto.

2) - "MÉTODO DE DISTRIBUIÇÃO DE LÍQUIDO PRESENTE NA PORÇÃO INFERIOR DE UM GASODUTO PARA AS SUPERFÍCIES INTERNAS SUPERIORES DO DUTO" - Um método de distribuição de líquido presente na porção inferior de um gasoduto para as superfícies internas superiores do duto, caracterizado por incluir: passar um pig que possui um venturi, o venturi sendo atuado por pressão a gás extraída de dentro do pig; puxar pelo sifão o líquido da porção interna inferior do duto através do dito venturi; e distribuir o líquido do sifão na superfície interna superior do duto.

3) - "MÉTODO DE DISTRIBUIÇÃO DE LÍQUIDO PRESENTE NA PORÇÃO INFERIOR DE UM GASODUTO PARA AS SUPERFÍCIES INTERNAS SUPERIORES DO DUTO" - Um método de acordo com a reivindicação 2 caracterizado por incluir a etapa de armazenar líquido puxado de uma porção inferior do duto em um reservatório (66) portado pelo dito pig para dutos, líquido este do reservatório sendo distribuído em porções de superfície interna do duto.

4) - "MÉTODO DE DISTRIBUIÇÃO DE LÍQUIDO PRESENTE NA PORÇÃO INFERIOR DE UM GASODUTO PARA AS SUPERFÍCIES INTERNAS SUPERIORES DO DUTO" - Um método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a dita pressão a gás que provém de uma porção posterior do pig que provém da porção interna inferior de um duto onde o líquido no duto é, pelo menos parte do tempo, puxado para dentro do corpo (10) do pig e armazenado em um reservatório do corpo, líquido este do reservatório sendo distribuído na superfície superior do duto.

5) - "MÉTODO DE DISTRIBUIÇÃO DE LÍQUIDO PRESENTE NA PORÇÃO INFERIOR DE UM GASODUTO PARA AS SUPERFÍCIES INTERNAS SUPERIORES DO DUTO" - Um método de acordo com a reivindicação 2 caracterizado por o dito pig ser assimetricamente pesado para fornecer uma porção superior de pig e uma porção inferior de pig e onde o dito líquido puxado pelo sifão é distribuído por uma passagem de orientação ascendente.

6) - "MÉTODO DE DISTRIBUIÇÃO DE LÍQUIDO PRESENTE NA PORÇÃO INFERIOR DE UM GASODUTO PARA AS SUPERFÍCIES INTERNAS SUPERIORES DO DUTO" - Um método de acordo com a reivindicação 2 caracterizado por o dito pig possuir uma passagem conectada entre uma porção posterior do dito pig e o dito venturi, e onde a dita passagem possui uma entrada que se comunica com a porção interna inferior do duto.