BRPI0603020B1

BRPI0603020B1 - Modular system for internal inspection of liquid fuel storage tanks

Info

Publication number: BRPI0603020B1
Application number: BRPI0603020-3A
Authority: BR
Inventors: Ornellas Machado Alander; Iurk Rocha Mauro; Rodrigues Da Cunha Pinto Ricardo; Robinson Salvi Dos Reis Ney; Antônio Meggiolaro Marco; Dos Santos Scofano Felipe
Original assignee: Petroleo Brasileiro S.A. - Petrobras
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2018-01-09
Also published as: EP1882532A2; BRPI0603020A; US7798024B2; US20080025881A1; AR060692A1; EP1882532B1; EP1882532A3

Abstract

sistema modular para inspeção interna de tanques de armazenamento de combustíveis líquidos a presente invenção refere-se a um sistema modular para inspeção interna de tanques de armazenamento (1), utilizado para inspecionar visualmente o interior de tanques e simultaneamente coletar amostras, para análise dos produtos armazenados. o sistema modular para inspeção interna de tanques de armazenamento (1) compreende o arranjo formado por um manipulador pneumático (2), um módulo pneumático (3), um módulo de inter-face (4), um módulo de controle (5), um módulo de operação (6) e uma pluralidade de cabos de ligação (7a, 7b, 7c). o sistema pode ser operado remotamente e permite a gravação das imagens e dos dados coletados durante a inspeção. o sistema modular para inspeção interna de tanques de armazenamento permite sua utilização em tanques de armazenamento (1) de qualquer geometria, normalmente encontrado em instalações industriais. além disso, por ser um sistema intrinsecamente seguro, pode ser utilizado em tanques que armazenam os mais diversos tipos de combustíveis líquidos, sem risco de explosão.

Description

(54) Título: SISTEMA MODULAR PARA INSPEÇÃO INTERNA DE TANQUES DE ARMAZENAMENTO DE COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS (51) lnt.CI.: G01N 21/90; G01N 1/10 (73) Titular(es): PETROLEO BRASILEIRO S.A. - PETROBRAS (72) Inventor(es): ALANDER ORNELLAS MACHADO; MAURO IURK ROCHA; RICARDO

RODRIGUES DA CUNHA PINTO; NEY ROBINSON SALVI DOS REIS; MARCO ANTÔNIO MEGGIOLARO; FELIPE DOS SANTOS SCOFANO

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SISTEMA MODULAR PARA INSPEÇÃO INTERNA DE TANQUES DE ARMAZENAMENTO DE COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS

Campo da invenção

A presente invenção refere-se a um sistema para inspeção interna de tanques de armazenamento, a ser aplicado preferencialmente em tanques de armazenamento de combustíveis líquidos. Tal sistema tem as funções de inspecionar o interior do tanque através da captura de imagens em tempo real e de coletar amostras seletivas do material armazenado e de outros materiais estranhos para análise. Tais funções são controladas remotamente por um operador localizado próximo e externamente em relação ao tanque inspecionado.

Fundamentos da Invenção

O armazenamento de combustíveis líquidos em tanques ocorre em diversas etapas da cadeia logística de produção, distribuição e comercialização. Tais produtos são armazenados em tanques instalados nas refinarias, nos terminais, nas bases de distribuição, nos depósitos de grandes consumidores e nas estações de serviço de postos de gasolina.

Em cada um desses locais se utiliza um diferente tipo de geometria de tanque e um diferente tempo de armazenagem. Durante essa armazenagem pode haver contaminação do produto com outros tipos de produtos diferentes ou mesmo água proveniente da umidade do ar em seu interior, da entrada de água de chuva, do manuseio inadequado, da contaminação acidental ou do próprio processo de produção.

Visando preservar as características dos produtos armazenados, evitar prejuízos e possíveis contaminações ao meio ambiente, é recomendável a adoção de uma rotina de limpeza e inspeção dos tanques de armazenamento desses produtos líquidos. Usualmente as inspeções são muito trabalhosas, pois implicam o completo esvaziamento do reservatório antes que o serviço possa ser realizado, o que resulta em altos custos diretos e indiretos. Além das características do produto, a

2/9 inspeção das partes internas de tanques de armazenamento permite a verificação de suas paredes quanto ao aparecimento de eventuais pontos de corrosão e/ou deterioração do revestimento interno, quando existente.

Atualmente não é possível saber precisamente quando um determinado tanque necessita ser submetido a um procedimento de limpeza sem que o mesmo seja esvaziado. Tal imprecisão, no entanto, pode acarretar perda de tempo e dinheiro, pois com isso muitos tanques de armazenamento estão sujeitos a serem esvaziados para inspeção de suas partes internas cedo demais, ainda que em boas condições, o que gera custos desnecessários, ou tarde demais, o que compromete a qualidade do combustível armazenado e a integridade do próprio tanque.

A determinação precisa do momento no qual se faz necessária a limpeza de um tanque de armazenamento permite uma redução significativa dos custos de operação de um sistema de armazenamento, uma vez que evita custos de paradas desnecessárias e também permite a identificação da presença de contaminação nos tanques de armazenamento, a qual pode causar degradação do produto e dos materiais. Esse problema pode ser resolvido com a aplicação de um sistema para a inspeção por captura de imagem em tempo real do interior do tanque, associado à coleta de amostras para análise dos materiais estranhos encontrados no seu interior. Tal sistema deve permitir o posicionamento preciso dos dispositivos de inspeção e coleta de amostras no interior do tanque de armazenamento. Também deve ser suficientemente flexível para se movimentar por todo o interior do tanque, independentemente do volume de produto armazenado no interior do tanque de armazenamento, e ter a capacidade de ser operado remotamente.

Técnica relacionada

Não se conhece até o momento nenhum sistema capaz de permitir a inspeção em qualquer posição no interior de tanques de armazenamento e

3/9 simultaneamente fazer a coleta do conteúdo armazenado. Atualmente é possível somente coletar amostras de combustíveis líquidos e materiais estranhos através de drenos e amostradores e que não são capazes de atuar em todo o interior dos tanques, o que reduz a possibilidade de detecção de problemas localizados.

O documento de patente européia EP 1 156 304 A1 descreve um sistema para inspeção visual de tanques o qual compreende uma unidade para visualização, um dispositivo de iluminação, um dispositivo para a captura de imagens e um dispositivo para a visualização remota. A unidade de visualização encontra-se em uma das extremidades do sistema de inspeção. No interior da citada unidade de visualização são inseridos: o dispositivo de iluminação e o dispositivo para a captura de imagens. O citado dispositivo para a captura de imagens é conectado ao dispositivo para a visualização remota pelo operador, o qual comanda a inspeção do tanque.

O sistema descrito pelo documento de patente EP 1 156 304 A1 apresenta duas grandes desvantagens. A primeira se refere ao fato de o dispositivo de visualização ser rígido e não modular, o que limita o seu uso em tanques de grandes dimensões ou de geometrias irregulares, já que para os pontos mais distantes do dispositivo a observação é prejudicada. Outra desvantagem diz respeito à inexistência de um sistema de coleta de amostras, o que é fundamental para a determinação do momento mais adequado para a manutenção do tanque de armazenamento.

A solução proposta pela presente invenção visa a permitir a inspeção visual e a coleta de amostras com a utilização de um manipulador pneumático flexível, adaptado e classificado para a realização de inspeções em tanques de armazenamento de combustíveis líquidos. Este sistema, cuja base é instalada em uma entrada na parte superior do tanque, conhecida usuaimente pela denominação “boca-de-visíta” ou “boca-de-inspeçâo”, possibilita a inspeção de todas as paredes e de todo

4/9 o volume interno para quaisquer condições de arqueação do tanque. O manipulador pneumático permite posicionar um dispositivo para visualização do aspecto do interior do tanque em qualquer parte e a coleta de amostras do combustível líquido armazenado e de outros materiais estranhos.

A presente invenção apresenta um sistema para inspeção interna de tanques de armazenamento, controlado e monitorado remotamente, o qual permite simultaneamente a visualização e captura de imagens em tempo real e a coleta de amostras em qualquer ponto no interior do tanque durante a inspeção. Tal sistema compreende um manipulador pneumático, um módulo pneumático, um módulo de interface, um módulo de controle e um módulo de operação. O sistema apresentado no presente documento tem como principais vantagens; permitir a visualização e a coleta de amostras em qualquer ponto no interior do tanque, possuir sua construção em módulos e ser um sistema intrinsecamente seguro. Por ser um sistema modular pode ser aplicado em quaisquer tipos de tanques normalmente encontrados em instalações industriais, e por ser um sistema intrinsecamente seguro pode ser utilizado em tanques que armazenam os mais diversos tipos de combustíveis líquidos e outros líquidos inflamáveis, sem risco de explosão.

Sumário da invenção

Refere-se a presente invenção a um sistema modular para inspeção interna de tanques de armazenamento de combustíveis líquidos, utilizado para inspecionar visualmente o interior do tanque e de coletar amostras para análise dos produtos armazenados.

O sistema para inspeção interna de tanques compreende um manipulador pneumático, um módulo pneumático, um módulo de interface, um módufo de controle, um módulo de operação e uma pluralidade de cabos de ligação.

O sistema para inspeção interna de tanques pode ser operado

5/9 remotamente e permite a gravação das imagens e dos dados coletados durante a inspeção. O sistema para inspeção interna de tanques tem construção modular e seu manipulador pneumático pode ser montado com o comprimento desejado, o que permite sua utilização em qualquer tipo de tanque de armazenamento comumente encontrado em instalações industriais. Além disso, por ser um sistema intrinsecamente seguro, pois é confeccionado em material resistente ao produto armazenado e à prova de centelhamento, o sistema para inspeção interna de tanques pode ser utilizado em tanques que armazenam os mais diversos tipos de combustíveis líquidos, sem risco de explosão.

Breve descrição dos desenhos

A invenção será agora apresentada mais detalhadamente, em conjunto com os desenhos abaixo relacionados, os quais, meramente a título de exemplo, acompanham o presente relatório do qual é parte integrante, e nos quais:

A Figura 1 retrata um esquema da concretização preferida para o sistema para inspeção interna de tanques.

A Figura 2 retrata uma vista de frente, uma vista lateral, e um corte transversal de um módulo terminal, objeto da concretização preferida da presente invenção.

A Figura 3 retrata uma vista de frente, uma vista lateral e um corte transversal de um módulo de extensão, objeto da concretização preferida da presente invenção.

Descrição detalhada da concretização preferida da invenção

A Figura 1 apresenta uma concretização preferida para o sistema para inspeção interna de tanques de armazenamento (1), o qual compreende um manipulador pneumático (2), um módulo pneumático (3), um módulo de interface (4), um módulo de controle (5), um módulo de operação (6) e uma pluralidade de cabos de ligação (7). O módulo de operação (6) permite ao operador controlar o posicionamento do

6/9 manipulador pneumático (2), controlar a operação de coleta de amostras, visualizar o interior do tanque (8) e a gravar todos os dados que trafegam pelo sistema para inspeção interna de tanques de armazenamento (1). A interação entre o operador e o sistema de inspeção ocorre através de um programa de computador dedicado que traduz as ordens de movimentação emitidas pelo operador para serem executadas pelo sistema de inspeção, tendo inserido neste programa de computador um modelo matemático suportado por uma pluralidade de equações específicas para este fim. O citado módulo de operação (6) é interligado ao módulo de controle (5) por um cabo de ligação (7a). O módulo de controle (5) recebe as informações do módulo de operação (6), faz o processamento das mesmas e envia um sinal de atuação para o módulo de interface (4). O módulo de interface (4) recebe o sinal de atuação, processado pelo módulo de controle (5), por intermédio de um cabo de ligação (7b), e o converte em um padrão adequado para atuação do módulo pneumático (3). Tal sinal, processado pelo módulo de interface (4), é enviado, por intermédio de um cabo de ligação (7c), ao módulo pneumático (3). O módulo pneumático (3), o qual recebe gás de uma fonte de suprimento de gás (10), através de uma linha de suprimento (11), a qual regula a pressão e a vazão de gás para o interior do manipulador pneumático (2). O manipulador pneumático (2) permite posicionar um dispositivo de captura de imagens (23) e um ou mais dispositivos de coleta de amostras (24) no interior do tanque (8).

O manipulador pneumático (2) compreende um módulo terminal (2A) e uma pluralidade de módulos de extensão (2B). A quantidade de módulos de extensão (2B) varia em função do tamanho e geometria do tanque (8) a ser inspecionado, cuja modelagem é definida pelo programa de computador dedicado para que os movimentos do sistema sejam adequadamente coordenados. Portanto, o número de módulos de extensão (2B), apresentados na Figura 1, que representa a concretização

7/9 preferida para o sistema para inspeção interna de tanques de armazenamento (1), não deve ser considerado como limitante da presente invenção. Cabe ressaltar que o tanque (8), sua boca-de-visita (9), a fonte de suprimento de gás (10) e a linha de suprimento (11) não fazem parte da invenção e estão representadas na Figura 1 para permitir o melhor entendimento do seu funcionamento. Cabe ressaltar ainda que o sistema para inspeção interna de tanques (1) deverá receber alimentação elétrica de fonte externa, não representada na Figura 1, para seu funcionamento.

Os cabos de ligação (7a, 7b e 7c) têm por função permitir a transmissão de sinais analógicos ou digitais entre o módulo pneumático (3), o módulo de interface (4), o módulo de controie (5) e o módulo de operação (6).

Desta forma, os módulos (4, 5, 6) podem formar um único componente, por exemplo, um computador com placas de saída apropriadas ligado por um cabo ao módulo (3).

Conforme pode ser observado na Figura 2, o módulo terminal (2A) do manipulador pneumático (2) compreende um tubo de revestimento do módulo terminal (20), uma pluralidade de câmaras pneumáticas do módulo terminal (21), um tubo central do módulo terminal (25), um tubo para coleta do módulo terminal (26), uma conexão intermediária do módulo terminal (27) e uma conexão terminal (22). A citada conexão terminal (22) aloja um dispositivo de captura de imagens (23) e um dispositivo de coleta de amostras (24)

Conforme pode ser observado na Figura 3, os componentes do módulo de extensão (2B) do manipulador pneumático (2) são similares aos do módulo terminal (2A). Assim, o módulo de extensão (2B) compreende um tubo de revestimento do módulo de extensão (30), uma pluralidade de câmaras pneumáticas do módulo de extensão (31), um tubo central do módulo de extensão (35), um tubo para coleta do módulo de extensão (36) e duas conexões intermediárias (37a e 37b) para a união entre os

8/9 segmentos do módulo de extensão (2B).

Conforme mencionado anteriormente, o manipulador pneumático (2) compreende uma pluralidade de módulos de extensão (2B) e um módulo terminal (2A), conectados entre si. A configuração do manipulador pneumático (2) deverá ser definida em função da geometria do tanque (8) a ser inspecionado. Se o tanque for pequeno, o manipulador pneumático (2) poderá ser o próprio módulo terminal (2A).

Uma vez conectados, os módulos de extensão (2B) e o módulo terminal (2A) passam a constituir um único componente, ou seja, o manipulador pneumático (2). O manipulador pneumático (2) receberá gás em cada uma de suas câmaras pneumáticas do módulo terminal (21) e câmaras pneumáticas do módulo de extensão (31), individualmente, o que permitirá a variação de sua forma e o seu posicionamento dentro do tanque (8). O cálculo da pressão a ser mantida no interior de cada câmara pneumática do módulo terminal (21) e de cada câmara pneumáticas do módulo de extensão (31), para definição da posição do manipulador pneumático (2), é feito pelo módulo de controle (5), por intermédio de programa de computador especifico para esta função. Convém mencionar que o tubo de revestimento do módulo terminal (20) e o tubo de revestimento do módulo de extensão e (30) deverão ser flexíveis o suficiente para permitir a deformação do manipulador pneumático (2). O tubo central do módulo terminal (25) e o tubo central do módulo de extensão (35) conferem uma rigidez mínima à estrutura do manipulador pneumático (2).

É importante enfatizar que, devido à sua construção e aos materiais empregados, o sistema modular para inspeção interna de tanques (1) da invenção é um sistema intrinsecamente seguro, uma vez que o manipulador pneumático (2), o qual entra em contato com o produto armazenado no tanque (8), não libera energia elétrica e nem produz faíscas, que poderíam ser provocadas por atrito com as paredes do tanque

9/9 (8). Desse modo, o sistema modular para inspeção interna de tanques (1) pode ser utilizado em tanques que armazenam os mais diversos tipos de combustíveis líquidos, sem risco de explosão.

Os elementos que integram o sistema modular para inspeção interna de tanques (1), objeto da presente invenção, empregam materiais, componentes e meios de fixação conhecidos no estado da técnica. Por conseqüência, os componentes do sistema modular para inspeção interna de tanques (1), podem ser fixados entre si por parafusos, por rebites, por colagem, por soldagem ou qualquer outro meio de fixação conhecido do estado da técnica. Os componentes do manipulador pneumático (2) podem ser construídos em material polimérico adequado, como poliuretano, produtos comerciais como viton (polietileno fluorado) e teflon (polipropileno fluorado), ligas metálicas ou qualquer material, com as características mecânicas e propriedades físico-químicas necessárias às funções a serem desempenhadas. Cabe ainda ressaltar que, para a fabricação e montagem do módulo pneumático (3), do módulo de interface (4), do módulo de controle (5) e do módulo de operação (6), são empregados componentes conhecidos no estado da técnica tais como válvulas, conexões, placas de circuito impresso, microprocessadores, placas conversoras, monitores de vídeo, teclados e fontes. Todavia, o arranjo agora proposto constitui um conjunto novo e inovador.

A invenção foi aqui descrita com ênfase em sua concretização preferida, não estando, porém, a ela limitada. Assim, a presente invenção está apenas limitada ao conteúdo das reivindicações que seguem, as quais a definem em todo seu conteúdo.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. SISTEMA MODULAR PARA INSPEÇÃO INTERNA DE TANQUES DE ARMAZENAMENTO DE COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS, capaz de permitir a inspeção visual de qualquer ponto interno, assim como a coleta de amostras do produto armazenado, caracterizado por compreender um arranjo constituído pelos seguintes componentes:

- um módulo de operação (6) o qual permite ao operador controlar um manipulador pneumático (2), controlar a operação de coleta de amostras, visualizar o interior do tanque e gravar todos os dados que trafegam pelo sistema para inspeção interna de tanques (1);

- um módulo de controle (5) o qual recebe as informações do módulo de operação (6), faz o processamento das mesmas e envia um sinal de atuação a um módulo de interface (4);

- um módulo de interface (4) o quai recebe o sinal de atuação, processado pelo módulo de controle (5), e o converte em um sinal com um padrão adequado para atuação de um módulo pneumático (3):

- um módulo pneumático (3), o qual regula a pressão e a vazão de gás, recebido de uma fonte de suprimento de gás (10), para o interior de um manipulador pneumático (2);

- uma pluralidade de um cabo de ligação (7a, 7b, 7c);

- um manipulador pneumático (2), o qual consiste de:

a) um módulo terminal (2A), o qual compreende um tubo de revestimento do módulo terminal (20), uma pluralidade de câmaras pneumáticas do módulo terminal (21), um tubo central do módulo terminal (25), um tubo para coleta do módulo terminal (26), uma conexão intermediária do módulo terminal (27) e uma conexão terminal (22), a qual aloja um dispositivo de captura de imagens (23) e um dispositivo de coleta de amostras (24);
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b) uma pluralidade de módulos de extensão (2B) os quais compreendem, cada um, um tubo de revestimento do módulo de extensão (30), uma pluralidade de câmaras pneumáticas do módulo de extensão (31), um tubo central do módulo de extensão (35), um tubo para coleta do módulo de extensão (36) e duas conexões intermediárias do módulo de extensão (37a, 37b).

2. SISTEMA MODULAR PARA INSPEÇÃO INTERNA DE TANQUES DE ARMAZENAMENTO DE COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o módulo de interface (4), o módulo de controle (5) e o módulo de operação (6) constituírem um único componente, estando interligados ao módulo pneumático (3) por cabos de ligação (7a, 7b,7c).
3. SISTEMA MODULAR PARA INSPEÇÃO INTERNA DE TANQUES DE ARMAZENAMENTO DE COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, altemativamente, o módulo de interface (4), o módulo de controle (5) e o módulo de operação (6) constituírem um único componente, estando este único componente interligado ao módulo pneumático (3) por um cabo de ligação (7c).
4. SISTEMA MODULAR PARA INSPEÇÃO INTERNA DE TANQUES DE ARMAZENAMENTO DE COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o módulo pneumático (3), o módulo de interface (4), o módulo de controle (5) e o módulo de operação (6) constituírem um único componente.
5. SISTEMA MODULAR PARA INSPEÇÃO INTERNA DE TANQUES DE ARMAZENAMENTO DE COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o tubo de revestimento do módulo terminal (20) e o tubo de revestimento do módulo de extensão (30) serem flexíveis o suficiente para permitir a deformação do manipulador pneumático (2) e fabricados em materiais poliméricos adequados às

3/3 funções a serem desempenhadas e resistentes ao produto armazenado.
6. SISTEMA MODULAR PARA INSPEÇÃO INTERNA DE TANQUES DE ARMAZENAMENTO DE COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, alternativamente, o manipulador

5 pneumático (2) compreender somente um módulo terminal (2A).
7. SISTEMA MODULAR PARA INSPEÇÃO INTERNA DE TANQUES DE ARMAZENAMENTO DE COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o manipulador pneumático (2) compreender somente um módulo terminal (2A) e uma pluralidade de

10 módulos de extensão (2B).
8. SISTEMA MODULAR PARA INSPEÇÃO INTERNA DE TANQUES DE ARMAZENAMENTO DE COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser operado remotamente e permitir a gravação das imagens e dos dados coletados durante a inspeção.

15 9. SISTEMA MODULAR PARA INSPEÇÃO INTERNA DE TANQUES

DE ARMAZENAMENTO DE COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a interação entre o operador e o sistema de inspeção ocorrer através de um programa de computador dedicado que traduz as ordens de movimentação emitidas pelo operador

20 para serem executadas pelo sistema de inspeção.

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