BRPI0914976B1 - Sistema de liberação controlada de pressão para recipiente pressurizado - Google Patents

Sistema de liberação controlada de pressão para recipiente pressurizado Download PDF

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Geof Brazier
John P. Clark
John E. Smallwood
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Bs&B Safety Systems, Inc.
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Abstract

sistema de liberação controlada de pressão para recipiente pressurizado é proporcionado um sistema para monitorar um recipiente pressurizado. o sistema inclui um dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento (12) e um mecanismo de ativação (13) configurado para abrir dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento. o mecanismo de ativação é ativado por um controle (50), com base num sinal recebido pelo controle a partir de um sensor (14). o mecanismo de ativação pode ser selecionado a partir de um grupo que inclui atuadores, dispositivos pirotécnicos e solenóides. o sistema pode também incluir um dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento que pode ser configurado para injetar um fluido no recipiente pressurizado. o mecanismo de ativação pode ser operado por um disparador. o dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento pode ser projetado para abrir automaticamente no evento em que o mecanismo de ativação falhe em responder.

Description

“SISTEMA DE LIBERAÇÃO CONTROLADA DE PRESSÃO
PARA RECIPIENTE PRESSURIZADO”
RELATÓRIO DESCRITIVO
Referência Remissiva a Pedido Relacionado [001] Este Pedido reivindica prioridade do Pedido de Patente US 12/155.915, depositado em 11 de junho de 2008, que é uma continuação em parte do Pedido US 11/638.674, depositado em 14 de dezembro de 2006, agora abandonado, que é uma continuação do Pedido US 10/226.217, depositado em 23 de agosto de 2002, agora Patente US 7.168.333, que reivindica o benefício dos Pedido Provisional US 60/314.291, depositado em 24 de agosto de 2001, todos os quais são incorporados neste documento para referência.
Campo [002] Esta revelação refere-se a um sistema controlado para monitorar e aliviar pressão num recipiente pressurizado. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a um sistema controlado para um recipiente pressurizado que inclui um dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento, em que um mecanismo de ativação é configurado para abrir o dispositivo de liberação de pressão em resposta a um sinal de um controlador.
Fundamentos [003] Os recipientes, tais como, por exemplo, sistemas, tubulações ou tanques, que contêm um fluido que está pressurizado ou que pode ser pressurizado incluem frequentemente equipamentos de redução de pressão que são projetados para assegurar a segurança do recipiente e/ou fornecer informações sobre a operação do sistema.
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Estes equipamentos de redução de pressão podem incluir, por exemplo, dispositivos de alívio de pressão, dispositivos de liberação de pressão, sistemas de controle de pressão, dispositivos indicadores de pressão, dispositivos de comutação acionados por pressão, dispositivos indicadores de temperatura, dispositivos indicadores de nível de pH de fluido e dispositivos indicadores de vibração.
[004] Dispositivos de alívio de pressão são comumente usados como dispositivos de segurança para evitar que recipientes de fluido experimentem condições de sobrepressão ou subpressão potencialmente perigosas. Os dispositivos de alívio de pressão são projetados para ativar, ou abrir, quando a pressão do fluido dentro do recipiente atinge um limite de pressão predeterminado que é indicativo de uma condição de sobrepressão. A ativação do dispositivo de alívio de pressão cria um caminho de respiradouro através do qual o fluido pode escapar para aliviar a situação de sobrepressão no recipiente pressurizado.
[005] Um dispositivo de alívio de pressão que pode incluir, por exemplo, discos de ruptura, válvulas de alívio de pressão, válvulas de segurança de pressão, válvulas de controle, válvulas borboleta, válvulas gaveta, válvulas globo, válvulas de diafragma, dispositivos de empeno de pino, suspiros de tanques, painéis de explosão ou outros dispositivos, pode ser conectado ao recipiente, de modo que pelo menos uma porção do dispositivo de alívio de pressão seja exposta ao fluido dentro do recipiente. Quando o fluido atinge ou ultrapassa o limite de pressão predeterminado, a força do fluido no dispositivo de alívio de pressão age no dispositivo de alívio de pressão para ativar o dispositivo de alívio de pressão, dessa forma criando uma abertura. Os fluidos podem, então, escapar do recipiente através da abertura para aliviar a condição de sobrepressão.
[006] Os dispositivos de liberação de pressão são comumente
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3/35 usados para permitir o movimento de um fluido pressurizado de um recipiente para outro recipiente ou sistema. Os dispositivos de liberação de pressão que podem ser, por exemplo, válvulas de controle, válvulas borboleta, válvulas gaveta, válvulas globo, válvulas de esfera, válvulas de diafragma ou outros dispositivos, estão conectados ao recipiente de modo que pelo menos uma porção do dispositivo de liberação seja exposta ao fluido dentro do recipiente. Os dispositivos de alívio de pressão são projetados para ativar ou abrir, sob demanda. Esta ativação pode ser manual ou automática, com base nos requisitos do usuário. Quando é necessário que fluido seja descarregado do recipiente, o dispositivo de liberação de pressão pode ser ativado para criar uma abertura. A ativação do dispositivo de liberação de pressão cria um caminho de respiradouro através do qual o fluido pode escapar do recipiente pressurizado.
[007] Uma combinação de diferentes tipos de equipamentos de redução de pressão pode ser incluída num recipiente. Por exemplo, um dispositivo de alívio de pressão pode ser engatado com o sistema para proporcionar proteção contra uma situação de sobrepressão dentro do recipiente particular. Um dispositivo de liberação de pressão pode ser engatado com o recipiente para permitir a descarga de fluido do recipiente mediante o comando de um operador ou um sistema de detecção automático apropriado, quando certas condições internas ou externas são experimentadas que garantem a descarga do fluido pressurizado do recipiente.
[008] Cada recipiente pressurizado é projetado para suportar uma pressão de trabalho máxima admissível. Se a pressão do fluido dentro do recipiente ultrapassar esta pressão de trabalho máxima admissível sem ativação do dispositivo de redução de pressão, o recipiente pode se tornar inseguro. Para assegurar que a pressão do recipiente não ultrapasse a pressão de trabalho máxima admissível e a sobrepressão
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4/35 permitida pelo código de projeto pertinente, um dispositivo de redução de pressão que está configurado para ativar a uma pressão que está dentro de uma certa tolerância (por exemplo, 105%) da pressão máxima admissível de trabalho pode ser engatado no recipiente.
[009] Assegurar que os equipamentos de redução de pressão ativem na pressão especificada, ou dentro de uma tolerância de fabricação da pressão especificada, é de grande importância. Se o dispositivo de redução de pressão ativar a uma pressão que é mais alta que a pressão especificada, a pressão do fluido pode ultrapassar a pressão de trabalho máxima admissível. Se o dispositivo de redução de pressão ativar a uma pressão que é mais baixa do que a pressão especificada, a ativação pode interferir com a operação normal do sistema e poderá resultar potencialmente na perda prematura de fluido do sistema.
[010] Os recipientes pressurizados podem ainda incluir um sistema de controle de pressão que é projetado para evitar que o recipiente pressurizado experimente condições de sobrepressão e subpressão potencialmente perigosas. Estes sistemas de controle de pressão monitoram a pressão do fluido dentro do recipiente. Quando a pressão do fluido se aproxima de um limite de pressão predeterminado que é indicativo de uma condição de sobrepressão ou subpressão iminente, o sistema de controle de pressão pode ativar um dispositivo de controle tal como, por exemplo, uma válvula de controle que injeta um agente de reação química, catalisador, agente de resfriamento ou estabilizador no fluido de trabalho. A ativação do sistema de controle de pressão pode, dessa forma, evitar a necessidade de criar um caminho de respiradouro para reduzir a pressão do fluido no sistema pressurizado. Como alternativa, o sistema de controle de pressão pode ativar um dispositivo de liberação de pressão tal como, por exemplo, uma válvula borboleta, uma válvula de esfera ou uma válvula globo,
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5/35 para liberar fluido em uma quantidade suficiente para evitar ou limitar a condição de sobrepressão ou subpressão. Assim, o sistema de controle pode tratar automaticamente da abertura e do fechamento de um caminho de respiradouro em um dispositivo de liberação de pressão, para reduzir a pressão dentro do recipiente.
[011] Os recipientes pressurizados podem usar uma combinação de dispositivos de controle de pressão e dispositivos de redução de pressão. Estes dispositivos de controle de pressão monitoram a pressão do fluido dentro do recipiente. Quando a pressão do fluido atinge um nível que pode ser baixo demais ou alto demais para a função adequada do dispositivo de liberação de pressão, o sistema de controle de pressão pode ativar um sistema de anúncio para alertar o usuário para a condição de operação imprópria do recipiente pressurizado. Um dispositivo de alívio de pressão pode adicionalmente ser usado para fornecer liberação automática de fluido em quantidade suficiente para evitar ou limitar uma condição de sobrepressão ou subpressão.
[012] Os recipientes pressurizados também podem incluir um dispositivo indicador de pressão que identifica o esgotamento do fluido dentro do recipiente. Estes dispositivos indicadores de pressão podem ser utilizados para evitar que os recipientes experimentem condições de pressão potencialmente altas ou baixas que poderiam ser inconvenientes para o usuário. Os dispositivos indicadores de pressão são projetados para disparar uma resposta, tal como a abertura de uma válvula de alimentação, quando a pressão do fluido dentro do sistema atinge um limite de pressão baixa predeterminado que é indicativo do fluido se esgotando. Tal indicação de pressão pode também disparar uma resposta quando o recipiente pressurizado estiver chegando a uma condição de vácuo potencialmente danosa.
[013] Os recipientes pressurizados podem ainda incluir um dispositivo indicador de pressão que identifica o aumento na
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6/35 quantidade do fluido dentro do recipiente. Estes dispositivos indicadores de pressão podem impedir que os recipientes experimentem condições de pressão potencialmente altas que poderiam danificar o recipiente. Os dispositivos indicadores de pressão são projetados para disparar uma resposta tal como, por exemplo, a abertura ou o fechamento de uma válvula de alimentação, quando a pressão do fluido dentro do sistema atinge um limite de pressão predeterminado que é indicativo do sistema se enchendo de fluido.
[014] Constatou-se que as condições de operação do recipiente de fluido tal como, por exemplo, a temperatura e a pressão do fluido, podem ter um impacto na operação dos dispositivos de redução de pressão acima descritos e nos dispositivos fornecedores de informação que podem estar engatados no recipiente. Por exemplo, as condições de operação do recipiente podem ter um impacto na pressão à qual um dispositivo de alívio de pressão ativa. Em algumas situações, as condições de operação do recipiente podem fazer com que o dispositivo de alívio de pressão ative a uma pressão que é mais baixa que a esperada. Em outras situações, as condições de operação do recipiente podem fazer com que o dispositivo de alívio de pressão ative a uma pressão que é mais alta do que a esperada.
[015] num recipiente que usa um disco de ruptura como um dispositivo de alívio de pressão, a temperatura do fluido no recipiente pode impactar a pressão à qual o disco de ruptura ativará. A pressão de ativação do disco de ruptura é determinada, em parte, pelas propriedades físicas do material usado para formar o disco de ruptura. O excesso de calor ou o frio excessivo podem alterar as propriedades físicas do material, dessa forma alterando a pressão de ativação do disco de ruptura. Outras condições de operação tal como, por exemplo, flutuações de pressão, níveis de pressão, frequências e amplitudes de vibração e níveis de acidez também podem ter um impacto na pressão
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7/35 de ativação do disco de ruptura ou qualquer outro dispositivo de alívio de pressão.
[016] Do mesmo modo, as condições de operação do recipiente também podem impactar a operação de um dispositivo de liberação de pressão, um dispositivo de controle de pressão e/ou um dispositivo indicador de pressão. Por exemplo, pressões ou temperaturas excessivas podem impactar a capacidade de um dispositivo de controle de pressão de liberar um agente estabilizador para um processo de reação química antes de uma condição de sobrepressão ser atingida. Além disso, as condições de operação podem evitar que um dispositivo indicador de pressão forneça indicações de pressão precisas.
[017] A identificação precoce de uma condição de operação que possa impactar a operação de um sistema de fluido em recipiente pressurizado ou um dispositivo de liberação de pressão associado, dispositivo de alívio de pressão e/ou dispositivo de controle de pressão pode permitir que um operador tome medidas corretivas. Por exemplo, o dispositivo afetado poderia ser reparado ou substituído depois de experimentar uma condição de operação potencialmente problemática. Desta maneira, a confiabilidade do sistema de fluido em recipiente pressurizado e dos sistemas associados de segurança e informação poderia ser mantida.
[018] Em visto do exposto anteriormente, há necessidade de um sistema controlado para monitorar e aliviar pressão num recipiente pressurizado, em que um dispositivo de alívio de pressão de não repetição de fechamento pode ser ativado por um mecanismo de ativação controlada.
SUMÁRIO [019] A presente divulgação é dirigida a um sistema de liberação
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8/35 de pressão controlada para um recipiente pressurizado que elimina uma ou mais das limitações e desvantagens dos sistemas de liberação de pressão controlada do estado da técnica. As vantagens e as finalidades da invenção serão estabelecidas em parte no na descrição que se segue e em parte serão óbvias a partir da descrição, ou podem ser aprendidas pela prática da divulgação. As vantagens e as finalidades da divulgação serão percebidas e atingidas pelos elementos e pelas combinações particularmente salientadas nas Reivindicações em anexo.
[020] Para obter as vantagens e de acordo com as finalidades da divulgação, tal como configuradas e amplamente descritas, uma modalidade é dirigida a um sistema de liberação de pressão controlada para um recipiente pressurizado tendo um dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento. O sistema inclui um mecanismo de ativação que está configurado para abrir o dispositivo de liberação de pressão. Um sensor, que é operativamente disposto no recipiente pressurizado, é configurado para gerar um sinal de monitoramento representativo de pelo menos uma condição de operação do recipiente pressurizado. Um controle é configurado para receber o sinal de monitoramento e disparar o mecanismo de ativação quando pelo menos uma condição de operação do sistema de recipiente pressurizado atinge um limite predeterminado.
[021] Em outra modalidade, um sistema de liberação de pressão controlada inclui um dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento e um mecanismo de ativação configurado para abrir o dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento. Um sensor operativamente disposto no recipiente pressurizado é configurado para monitorar pelo menos uma condição de operação do recipiente pressurizado e para transmitir um sinal que representa pelo menos uma condição de operação. Um controle configurado para receber o sinal de monitoramento pode disparar o
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9/35 mecanismo de ativação quando a condição de operação ultrapassar um limite predeterminado. O dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento também pode ser configurado para injetar um fluido num recipiente pressurizado, quando o dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento é aberto.
[022] Em ainda outra modalidade, um sistema de liberação de pressão controlada inclui um dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento e um mecanismo de ativação configurado para abrir o dispositivo de liberação de pressão. Um sensor configurado para monitorar pelo menos uma condição de operação do recipiente pressurizado é configurado para gerar um sinal indicativo de pelo menos uma condição de operação. Um monitor é configurado para monitorar o sinal. Um disparador é configurado para ativar o mecanismo de ativação quando o monitor mede um sinal indicativo de uma condição limitante.
[023] Deve-se entender que tanto a descrição geral acima quanto a descrição detalhada a seguir são exemplificativas e explanatórias somente e não são restritivas da invenção conforme reivindicada.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [024] Os desenhos em anexo, que são incorporados e constituem uma parte deste relatório, ilustram uma modalidade da invenção e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção. Nos desenhos:
[025] A Figura 1 é uma ilustração esquemática e diagramática de um sistema de monitoramento de um recipiente pressurizado de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[026] A Figura 2 é uma ilustração esquemática e diagramática de uma modalidade de um sistema de monitoramento para um dispositivo
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10/35 de alívio de pressão de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[027] A Figura 3 é uma ilustração esquemática e diagramática de um controle para um sistema de monitoramento de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[028] A Figura 4 é um fluxograma que ilustra um método de monitorar condições de pressão na entrada experimentadas por um dispositivo de alívio de pressão de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[029] A Figura 5 é um fluxograma que ilustra um método de monitorar condições de pressão na entrada e na saída experimentadas por um dispositivo de alívio de pressão de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[030] A Figura 6 é um fluxograma que ilustra um método para monitorar as condições de temperatura experimentadas por um dispositivo de alívio de pressão de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[031] A Figura 7 é uma ilustração esquemática e diagramática de um sistema controlado para aliviar pressão num recipiente pressurizado de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[032] A Figura 8 é uma ilustração esquemática e diagramática de um sistema controlado para aliviar pressão num recipiente pressurizado de acordo com uma modalidade da presente invenção, ilustrando um fluido a ser injetado.
[033] A Figura 9 é uma ilustração esquemática e diagramática de um sistema controlado para aliviar pressão num recipiente pressurizado de acordo com uma modalidade da presente invenção,
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11/35 ilustrando um mecanismo de ativação do tipo pirotécnico; e [034] A Figura 10 é uma ilustração esquemática e diagramática de um sistema controlado para aliviar pressão num recipiente pressurizado de acordo com uma modalidade da presente invenção, ilustrando um pino de dobramento.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES [035] Agora, será feita referência em detalhes à modalidade atualmente preferida da presente invenção, um exemplo da qual é ilustrado nos desenhos em anexo. Sempre que possível, os mesmos numerais de referência serão utilizados em todos os desenhos para se referir às mesmas peças ou peças semelhantes. Uma modalidade exemplificativa de um sistema de monitoramento para um recipiente pressurizado é mostrada na Figura 1 e é geralmente designada pelo numeral de referência 10.
[036] De acordo com a presente invenção, um sistema de monitoramento de um recipiente pressurizado é fornecido. O sistema de monitoramento da presente invenção pode ser usado com qualquer recipiente pressurizado que inclui um dispositivo auxiliar tal como, por exemplo, um dispositivo de segurança, um dispositivo de redução de pressão, um sistema de controle de pressão ou um dispositivo de fornecimento de informações. Esses dispositivos de redução de pressão podem incluir, por exemplo, dispositivos de alívio de pressão e dispositivos de liberação de pressão. Esses dispositivos de fornecimento de informações podem incluir, por exemplo, dispositivos indicadores de pressão e dispositivos que indicam quando um recipiente está cheio ou vazio.
[037] Como ilustrado na Figura 1, um dispositivo auxiliar 12 é engatado num recipiente 11 que contém um fluido pressurizado ou um
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12/35 fluido que pode ser pressurizado. Para as finalidades da presente divulgação, o termo “recipiente” é usado de forma ampla e destina-se a incluir qualquer tipo de sistema pressurizado, tubulações, tanques ou outros aparelhos. O dispositivo auxiliar 12 é exposto ao fluido dentro do recipiente 11, de forma que o dispositivo auxiliar pode desempenhar a sua função pretendida. Por exemplo, o dispositivo auxiliar 12 pode ser um dispositivo de alívio de pressão que está configurado para ativar, ou abrir, quando um fluido dentro do sistema atingir um nível de pressão predeterminado. O dispositivo de alívio de pressão pode ser, por exemplo, um disco de ruptura, uma válvula de alívio de pressão, uma válvula de segurança de pressão, uma válvula de controle, um dispositivo de pino dobramento, um suspiro de tanque, um painel de explosão ou outro dispositivo similar.
[038] Como alternativa, o dispositivo auxiliar 12 pode ser um dispositivo de redução de pressão que está configurado para ativar em resposta a uma força externa. O dispositivo de redução de pressão pode ativar manualmente em resposta a um comando de um operador ou automaticamente em resposta a um sinal de um sistema de controle automático. O dispositivo de redução de pressão pode ser ativado quando o operador ou o sistema de controlo automático detecta uma condição que garante liberação de fluido do recipiente 11.
[039] Como é conhecido na técnica, o dispositivo de alívio de pressão pode ser engatado no recipiente 11 de qualquer forma que irá expor uma porção operativa do dispositivo de alívio de pressão ao fluido contido dentro do recipiente 11. Quando o fluido no recipiente alcançar o nível de pressão predeterminado, o dispositivo de alívio de pressão ativará para criar um caminho de respiradouro, ou abertura, através do qual fluido poderá escapar do recipiente para reduzir a pressão no recipiente. Contempla-se que múltiplos dispositivos de alívio de pressão podem ser engatados em diferentes localizações dentro do ou adjacente
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13/35 ao recipiente 11.
[040] Na modalidade exemplificativa do sistema de monitoramento ilustrado na Figura 2, o dispositivo auxiliar 12 é um disco de ruptura 40. O disco de ruptura 40 é engatado de modo vedado entre um cabeçote de segurança de entrada 26 e um cabeçote de segurança de saída 28. Os cabeçotes de segurança de entrada e saída 26, 28 são, em seguida, fixados entre um tubo de entrada 18 e um tubo de saída 19. A presente invenção contempla que o disco de ruptura 40 pode ser engatado no recipiente 11 de qualquer forma facilmente perceptível para um técnico no assunto tal como, por exemplo, entre flanges sanitários tri-clamp, entre conexões roscadas, soldado ao recipiente ou diretamente entre flanges de tubo.
[041] O tubo de entrada 18 inclui um flange de entrada 24 e o tubo de saída 19 inclui um flange de saída 30. Uma série de parafusos 22 fixa o flange de entrada 24 ao flange de saída 30. Quando os parafusos 22 são apertados, uma força é exercida através do flange de entrada 24 e do cabeçote de segurança de entrada 26 e do flange de saída 30 e do cabeçote de segurança de saída 28. Esta força engata de modo vedado o disco de ruptura 40 no recipiente 11.
[042] Na modalidade da Figura 2, tubo de entrada 18 tem uma abertura 32 que fornece um caminho de fluido para o disco de ruptura 40. O cabeçote de segurança de entrada 26 inclui uma abertura que expõe um porção capaz de ser rompida do disco de ruptura 40 ao fluido dentro de recipiente 11. A porção capaz de ser rompida do disco de ruptura 40 é configurada para romper quando o diferencial de pressão através da porção capaz de ser rompida do disco de ruptura atinge um limite predeterminado. A ruptura do disco de ruptura 40 cria um caminho através do qual fluido pode escapar do recipiente 11.
[043] O tubo de saída 19 tem uma abertura 34 que proporciona
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14/35 um caminho de respiradouro para o fluido que escapa do recipiente 11 através do estouro do disco de ruptura e, em consequência, disco de ruptura aberto. O tubo de saída 19 maio conduzir a um recipiente de transbordamento (não mostrado). Alternativamente, se o fluido dentro do recipiente 11 não é perigoso, o disco de ruptura 40 pode suspirar diretamente para o ambiente ou o tubo de saída 19 pode dirigir o fluido que escapa para o ambiente.
[044] Com referência à Figura 1, um sensor de 14 é operativamente disposto no recipiente 11 para monitorar pelo menos uma condição de operação do recipiente 11. É contemplado, no entanto, que múltiplos sensores podem ser operativamente dispostos no recipiente 11 e/ou no dispositivo auxiliar 12 para monitorar diversas condições de operação simultaneamente na entrada e na saída, ou tanto na entrada quanto na saída do dispositivo. As condições de operação monitoradas podem incluir, por exemplo, pressão de entrada, pressão de saída, temperatura do fluido, nível de pH/acidez do fluido, frequência e/ou amplitude de vibração e nível de fluido. A presente invenção contempla que outras condições de operação também podem ser monitoradas.
[045] O sensor 14 gera um sinal 16. O sinal 16 pode incluir uma representação de uma única condição operacional do recipiente 11. Alternativamente, o sinal 16 pode incluir uma representação de condições de operação múltiplas do recipiente 11.
[046] Na modalidade do disco de ruptura ilustrada na Figura 2, um primeiro sensor de pressão 44 pode ser exposto ao fluido do sistema no lado de entrada do disco de ruptura 40. Como mostrado, o primeiro sensor de pressão 44 pode ser disposto no cabeçote de segurança de entrada 26. Alternativamente, o primeiro sensor de pressão 44 pode ser disposto mais a montante do cabeçote de segurança de entrada 26 ou pode ser fixado diretamente ao recipiente pressurizado 11. O primeiro
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15/35 sensor de pressão 44 gera um sinal que é representativo da pressão do fluido exercida no lado de entrada do disco de ruptura 40.
[047] Um segundo sensor de pressão 45 pode ser exposto ao fluido do sistema no lado de saída do disco de ruptura 40. Como mostrado, o segundo sensor de pressão 45 pode ser disposto no cabeçote de segurança de saída 28. Como alternativa, o segundo sensor de pressão 45 pode ser disposto mais a jusante do cabeçote de segurança de saída 28. O segundo sensor de pressão 45 gera um sinal que é representativo da pressão do fluido exercida no lado de saída do disco de ruptura 40.
[048] Além disso, um sensor de temperatura 46 pode ser exposto ao fluido do sistema no lado de entrada do disco de ruptura 40. Como mostrado, o sensor de temperatura 46 pode ser disposto no cabeçote de segurança de entrada 26. Alternativamente, o sensor de temperatura 46 pode ser disposto mais a montante do cabeçote de segurança de entrada 26 ou pode ser fixado diretamente ao recipiente pressurizado
11. O sensor de temperatura 46 gera um sinal que é representativo da temperatura detectada do fluido do sistema.
[049] A presente invenção contempla que um sensor de evento de pressão 42 pode ser operativamente engatado ao dispositivo de alívio de pressão 12. Na modalidade ilustrada na Figura 2, o sensor de evento de pressão 42 é um “sensor de rompimento” que gera um sinal quando o disco de ruptura 40 ativa. O sensor de rompimento pode ser um sensor de rompimento de “fio quebrado” tal como, por exemplo, o Sensor de Alerta de Rompimento fabricado por BS&B Safety Systems, Inc. A presente invenção contempla, no entanto, que diferentes tipos de sensores de eventos de pressão tais como, por exemplo, sensores de vazamento, chaves de proximidade magneticamente ativadas e chaves de pressão, que são adaptados para uso com diferentes tipos de dispositivos de alívio de pressão ou controle, podem também ser
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16/35 usados.
[050] Como ilustrado na Figura 2, um sensor de evento de pressão 42 é posicionado no cabeçote de segurança de saída 28. O sensor de evento de pressão 42 inclui um fio 43 disposto próximo ao cabeçote de segurança de saída 28. O fio 43 é conectado a uma fonte de energia (não mostrada) que pode ser, por exemplo, uma bateria. A fonte de energia e o fio 43 formam um circuito eletricamente alimentado que atravessa o caminho de fluxo de saída do disco de ruptura 40.
[051] Quando o disco de ruptura 40 rompe e permite que fluido escoe para o tubo de saída 19, a força do fluido, a onda de choque gerada na tubulação devido à ruptura do disco de ruptura, o contato físico com o disco rompido ou uma combinação destes eventos quebrará o fio 43. Além disso, se o disco de ruptura 40 apresentar vazamento, o acúmulo de fluido resultante contra o sensor de evento de pressão 42 seria suficiente para quebrar um fio devidamente configurado 43. Quando o fio 43 quebra, o circuito eletricamente alimentado muda de um circuito fechado para um circuito aberto. A abertura do circuito é um sinal que indica que o dispositivo de alívio de pressão foi ativado ou está vazando.
[052] A presente invenção contempla que o sensor 14 pode ser de qualquer tipo prontamente evidente para aqueles versados na técnica. Por exemplo, o sensor 14 pode ser um sensor de pH/de nível de acidez do fluido, um sensor de vibração ou um sensor de nível de fluido.
[053] Como ilustrado na Figura 1, um controle 50 é operativamente conectado ao sensor 14 para receber o sinal gerado 16. O controle 50 processa o sinal 16 para identificar condições de operação que garantam o envio de um aviso a um operador, tal como quando as condições de operação puderem impactar a operação do dispositivo auxiliar 12. O controle 50 pode gerar um aviso quando um operador
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17/35 tiver que ser alertado para uma condição de operação que pode impactar a operação do dispositivo auxiliar.
[054] O sensor 14 pode enviar o sinal 16 ao controle 50 através de uma conexão de fio rígido. Alternativamente, o sensor 14 pode incluir um transmissor que envia um sinal sem fio 16 ao controle 50. É contemplado que a comunicação sem fio pode ser uma transmissão que tenha uma frequência entre cerca de 902 e 928 MHz. A comunicação sem fio pode ocorrer em qualquer banda de frequência de RF licenciada ou não licenciada ou em alguma outra frequência aceitável.
[055] A comunicação sem fio pode usar qualquer um de uma série de protocolos de comunicação padrão incluindo, por exemplo: padrões e técnicas sem fio de curto alcance, tais como Bluetooth; serviçode telefonia digital de 3a geração; sistema global para comunicação móvel “GSM”/acesso múltiplo por divisão de código “CDMA”; serviçode mensagem curta “SMS”; Ethernet sem fio “Wi-Fi'; ou protocolode aplicação sem fio “WAP”. Além disso, a comunicação sem fio pode ser configurada para “salto de frequência”, onde a frequência que a comunicação sem fio usa varia entre transmissões sucessivas. A comunicação sem fio pode utilizar qualquer algoritmo de “salto frequência” comum prontamente perceptível para um técnico no assunto.
[056] O controle 50 também pode ser conectado a uma memória interna ou externa 58. O controle 50 pode armazenar um histórico das condições de operação experimentadas pelo recipiente pressurizado 11 e/ou dispositivo auxiliar 12 na memória 12. O histórico armazenado pode ser uma compilação de dados brutos, tal como um histórico do sensor 14 enviado via sinal 16. Alternativamente, o controle 50 pode processar sinais 16 e armazenar somente certos dados na memória 58 que são identificados durante o processamento.
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18/35 [057] O controle 50 pode incluir um processador ou computador. A Figura 3 representa em mais detalhes um computador adequado para uso com o controle 50. Como mostrado, o computador pode ter uma primeira memória 60, um armazenamento secundário 62, um processador 66, tal como uma unidade de processamento central, um dispositivo de entrada 70 e uma saída 72. O computador também pode incluir um dispositivo de exibição 68. A primeira memória 60 e o segundo armazenamento 62 podem armazenar aplicativos, tal como o aplicativo 64, ou informações para execução e utilização pelo processador 66. A presente invenção contempla que o computador pode ser conectado a uma rede 74, tal como a Internet.
[058] Embora o computador seja representado com vários componentes, aqueles versados na técnica apreciarão que este computador pode conter componentes adicionais ou diferentes. Além disso, embora os aspectos da presente invenção sejam descritos como sendo armazenados na memória, aqueles versados na técnica apreciarão que estes aspectos também podem ser armazenados em ou ler de outros tipos de produtos de programa de computador ou meios legíveis por computador, tal como chips de computador e dispositivos de armazenamento secundário, incluindo discos rígidos, disquetes ou CD-ROM, ou outras formas de RAM ou ROM. Estes aspectos da presente invenção podem também incluir módulos, implementados em software, hardware ou uma combinação dos mesmos, configurados para executar um método particular que implementa uma modalidade consistente com a presente invenção. Além disso, os meios legíveis por computador podem incluir instruções para controlar um sistema de computador para executar um método particular.
[059] Na modalidade ilustrada na Figura 2, o controle 50 é configurado para receber sinais representativos das condições de operação do recipiente e, talvez, também do(s) dispositivo(s) auxiliar(es)
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19/35 como gerados pelos sensores de temperatura, pressão e rompimento. O controle 50 é conectado ao primeiro sensor de pressão pelo fio 48, ao segundo sensor de pressão pelo fio 51, ao sensor de temperatura pelo fio 49 e ao sensor de evento de pressão pelo fio 43. Cada um dos sensores pode gerar e transmitir sinais representativos de sua respectiva função seja em um base contínua ou periódica. O controle 50 recebe cada sinal e processa os sinais. Os sinais podem ser transmitidos por uma conexão de fio rígido ou por comunicação sem fio ao controle 50. A presente invenção contempla que os sinais gerados por cada um dos sensores de condição podem ser transmitidos ao controle 50 por meio de um sistema de barramento tal como, por exemplo, Fieldbus, Modbus ou um Profibus, que utiliza uma conexão de dois fios simples para distribuir a saída de uma matriz de sensores aplicados. O controle 50 pode ser programado para lidar com múltiplos dispositivos auxiliares e recipientes pressurizados.
[060] A presente invenção ainda contempla que cada um dos sensores e o controle 50 podem incluir um dispositivo configurado tanto para enviar como para receber sinais tal como, por exemplo, um transceptor. Esta capacidade de comunicação em duas vias pode ser utilizada para verificar se o sistema está funcionando adequadamente. Por exemplo, o controle 50 poderá enviar um sinal a cada sensor para determinar se o sensor particular está operacional. Em resposta, o sensor pode retornar um sinal ao controle 50 para fornecer informações de diagnóstico. Com base no sinal de retorno, ou na falta de um sinal de retorno, o controle 50 poderá determinar se cada sensor está funcionando adequadamente.
[061] Como ilustrado na Figura 3, o controle 50 também inclui um dispositivo de entrada 70. O dispositivo de entrada 70 pode ser um teclado ou dispositivo similar conectado ao ou integrante do controle 50. Alternativamente, o dispositivo de entrada 70 pode ser um
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20/35 computador PC ou laptop que é separado do controle 50. Usando o dispositivo de entrada 70, um usuário pode entrar características de desempenho especificadas que são relevantes para a operação do dispositivo de alívio de pressão 12. Essas características de desempenho podem incluir, por exemplo, a pressão de trabalho máxima admissível do sistema, a pressão de ativação especificada do dispositivo de alívio de pressão, os parâmetros de temperatura (isto é, temperaturas altas e baixas), contrapressões admissíveis, informação do ciclo de vida, informação do material do dispositivo de alívio de pressão e parâmetros de limiar (como descrito em mais detalhes abaixo).
[062] O controle 50 processa os sinais de monitoramento fornecidos por cada um dos sensores para determinar se um operador deve ser alertado para condições de operação presentes ou passadas. Um operador pode precisar ser notificado quando, por exemplo, as condições de operação impactarão a operação do dispositivo auxiliar 12 ou quando o recipiente 11 estiver quase cheio ou quase vazio de fluido. Por exemplo, na modalidade de disco de ruptura da Figura 2, o controle 50 identificará uma condição ou condições que podem impactar a pressão de ativação do disco de ruptura ou sua longevidade em serviço. Se as condições de operação satisfizerem certas condições, o controle 50 gera um aviso 54 (referindo-se à Figura 1).
[063] Além disso, o controle 50 pode ser configurado para armazenar dados históricos relativos às condições de operação do recipiente 11 e à função do dispositivo auxiliar 12 na memória interna ou externa 58. Em uma modalidade atualmente contemplada, o controle 50 armazena uma série de sinais de monitoramento na primeira memória 60. Os sinais de monitoramento armazenados representam as condições de operação do sistema para um período de tempo recente tal como, por exemplo, os últimos 15 minutos. Quando
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21/35 novos sinais de monitoramento são recebidos, os novos sinais são armazenados na primeira memória 60 e os sinais mais antigos são excluídos da primeira memória 60. Desta maneira, o controle 50 mantém um registro das condições de operação recentes experimentadas pelo dispositivo auxiliar 12. Mediante recebimento de um sinal de disparo tal como, por exemplo, um sinal de evento de um sensor de evento de pressão, o controle 50 pode transmitir o histórico de sinais armazenados na primeira memória 60 para o armazenamento secundário 62. Este histórico de sinais pode, então, ser analisado para fornecer informações a respeito das condições de operação do recipiente imediatamente antes do recebimento do sinal de disparo.
[064] Como também mostrado na Figura 1, um dispositivo de alerta 52 pode estar em comunicação com o controle 50. O dispositivo de alerta 52 pode se comunicar com o controle 50 através de uma conexão de fio rígido ou através de um protocolo de comunicação sem fio. A presente invenção contempla que o dispositivo de alerta 52 pode ser qualquer dispositivo capaz de exibir ou fornecer o aviso gerado pelo controle 50. Esses dispositivos podem incluir, por exemplo, monitores de computador, diodos emissores de luz, dispositivos geradores de som, pagers, serviços baseados na Internet, processadores com mostradores de LCD integrados e telefones celulares.
[065] A discussão a seguir descreve em geral vários métodos de processamento nos quais o controle 50 pode determinar se a(s) condição(ões) de operação garante(m) a geração de uma mensagem de aviso, tal como quando a(s) condição(ões) de operação impactarão a operação do dispositivo de alívio de pressão. Estes métodos de processamento são descritos em relação à modalidade de disco de ruptura, conforme ilustrada na Figura 2. A presente invenção contempla que métodos de processamento semelhantes podem ser usados em conjunto com outros tipos de dispositivos de segurança e/ou
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22/35 dispositivos de fornecimento de informações de pressão.
[066] Condições de Pressão [067] O fluxograma da Figura 4 ilustra um primeiro método exemplificativo 80 de analisar sinais de pressão detectados gerados pelo primeiro sensor de pressão 44. Como discutido acima, o controle 50 recebe um sinal do primeiro sensor de pressão 44 que é representativo da pressão do fluido no lado de entrada do disco de ruptura 40. (Etapa 82).
[068] O controle 50, então, determina se a razão de pressão de operação do disco foi ultrapassada. (Etapa 84). A razão de pressão de operação do disco de ruptura é ultrapassada quando a pressão detectada pelo primeiro sensor de pressão 44 é maior que um limiar de razão de pressão de operação. O limiar de pressão de operação é geralmente definido como uma porcentagem da pressão de ativação do disco de ruptura. O controle 50 é programado para reconhecer este percentual ou seu valor de pressão real. De preferência, as informações necessárias para determinar se a razão de pressão de operação é ultrapassada são introduzidas no controle 50 como parte das características de desempenho do dispositivo de alívio de pressão particular durante a programação de ajuste de aplicação do controle. Se a pressão detectada é maior do que este limiar, um aviso de pressão de operação é gerado. (Etapa 86).
[069] O aviso gerado pode ser qualquer tipo de alerta destinado a notificar um operador de um problema em potencial. Por exemplo, o aviso pode ser uma mensagem exibida em um monitor, um diodo emissor de luz ativado, um alarme sonoro ou a ativação de um dispositivo remoto, tal como um pager ou telefone celular. De preferência, o aviso gerado inclui uma mensagem ou outra indicação da condição de operação que disparou o aviso. Por exemplo, o aviso de
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23/35 pressão de operação pode incluir uma mensagem como “Razão de Pressão de Operação Ultrapassada”.
[070] O controle 50 também determina se a capacidade de vácuo do disco de ruptura 40 foi ultrapassada. (Etapa 88). Um limiar de vácuo para o disco de ruptura particular pode ser entrado no controle 50 como parte das características de desempenho ou um valor default pode ser utilizado. Se a pressão detectada pelo primeiro sensor de pressão 44 estiver abaixo do limiar de vácuo, um aviso de vácuo é gerado (etapa 89) para alertar um operador para a condição de vácuo.
[071] O controle 50 também determina se a vida de ciclos do disco de ruptura 40 foi ultrapassada. (Etapa 90). Um “ciclo de pressão” ocorre quando a pressão do sistema flutua entre um valor inferior e um valor superior. Os parâmetros que definem o valor superior podem ser entrados no controle 50 ou valores default podem ser utilizados. Quando um número predeterminado de ciclos de pressão tiver sido experimentado, o controle 50 gerará um aviso de “vida de ciclos ultrapassada”. (Etapa 91).
[072] O número de “ciclos de pressão” experimentado pelo disco de ruptura 40 pode ser calculado de várias maneiras diferentes. Em uma modalidade atualmente contemplada, uma contagem de ciclos será incrementada quando o disco de ruptura 40 experimentar uma flutuação de pressão do limiar inferior ao limiar superior e de volta ao limiar inferior. Alternativamente, a contagem de ciclos pode ser incrementada quando o disco de ruptura 40 experimentar uma flutuação de pressão do limiar superior ao limiar inferior e de volta ao limiar superior.
[073] O controle 50 também pode armazenar um valor de “histerese” para fins de contagem de ciclos. O valor de “histerese” identifica uma mudança de pressão que pode impactar a vida de ciclos
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24/35 do disco de ruptura, mas não satisfaz os critérios de limiar descritos acima. Quando o disco de ruptura 40 experimenta uma flutuação de pressão que está dentro dos limiares superior e inferior e é maior do que o valor de histerese, esta flutuação de pressão pode ser contada como um ciclo. Por exemplo, um disco de ruptura pode ter um limiar de ciclo inferior de 5,25 kgcm-2 (75 psi), um limiar de ciclo superior de 6,44 kgcm-2 (92 psi) e um valor de histerese de 0,7 kgcm-2 (10 psi). Cada vez que a pressão dentro do sistema flutuar em 0,7 kgcm-2 (10 psi), mas não atingir seja 5,25 kgcm-2 (75 psi) ou 6,44 kgcm-2 (92 psi), a contagem de ciclos pode ser incrementada. Com esta abordagem, todas as flutuações de pressão que possam ter um impacto na vida de ciclos do disco de ruptura 40 serão contadas.
[074] O controle 50 ainda determina se a vida de ciclos dinâmicos é ultrapassada. (Etapa 92). A vida de ciclos dinâmicos é uma medida do número de vezes que o diferencial de pressão através do disco muda de negativo para positivo ou de positivo para negativo. Os valores que definem a vida de ciclos dinâmicos podem ser entrados no controle 50 ou valores default podem ser utilizados. O controle 50 mantém uma contagem do número de vezes que a pressão detectada pelo primeiro sensor de pressão 44 muda de positiva para negativa ou de negativa para positiva. Após um número predeterminado de mudanças, o controle 50 emite um aviso de “vida de ciclos dinâmicos ultrapassada”. (Etapa 93).
[075] O fluxograma da Figura 5 ilustra um segundo método exemplificativo 100 de analisar sinais de pressão detectada tanto do primeiro sensor de pressão 44 quanto do segundo sensor de pressão 45. Como discutido acima, o controle 50 recebe um sinal do primeiro sensor de pressão 44 que é representativo da pressão do fluido no lado de entrada do disco de ruptura 40 (etapa 102) e um sinal do segundo sensor de pressão 45 que é representativo da pressão do fluido no lado
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25/35 de saída do disco de ruptura 40 (etapa 104).
[076] O controle 50 determina se a razão de pressão de operação foi ultrapassada. (Etapa 106). Quando ambos os sinais de pressão de entrada e saída são recebidos, o controle 50 determina se o diferencial de pressão, isto é, pressão de entrada - pressão de saída, ultrapassa o limiar de razão de pressão de operação. Como mencionado acima, a razão de pressão de operação é determinada como uma porcentagem da pressão de ativação do disco de ruptura 40. Os parâmetros que definem o limiar da razão de pressão de operação podem ser entrados no controle 50 ou valores default podem ser utilizados. Se o diferencial de pressão ultrapassar o limiar da razão de pressão de operação, um aviso de “razão de pressão de operação” é gerado. (Etapa 107).
[077] O controle 50 também pode determinar se existe uma contrapressão excessiva. (Etapa 110). Uma contrapressão excessiva pode existir se a pressão detectada pelo segundo sensor de pressão 45 está acima de um certo nível. Uma contrapressão excessiva também pode existir se o diferencial de pressão sobre o disco de ruptura 40 é negativo, isto é, a pressão de saída é maior que a pressão de entrada, e o diferencial de pressão negativo ultrapassa um limite predeterminado. Parâmetros que definem as condições de contrapressão podem ser entrados no controle 50 ou valores default podem ser utilizados. Se alguma das condições de contrapressão existir, um aviso de “contrapressão” é gerado. (Etapa 111).
[078] O controle 50 também pode determinar se a pressão de trabalho máxima admissível está sendo ultrapassada. (Etapa 112). Conforme descrito anteriormente, o disco de ruptura 40 ativará quando o diferencial de pressão através do disco de ruptura é maior do que a pressão de ativação. Se uma contrapressão suficiente for exercida no disco de ruptura, é possível que a pressão de entrada possa subir acima da pressão máxima de trabalho admissível sem ativação do disco de
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26/35 ruptura. Esta condição pode colocar todo o sistema em risco. Se esta condição for detectada, o controle 50 gera um aviso “MAWP ultrapassada”. (Etapa 113).
[079] O controle 50 também determina se a vida de ciclos é ultrapassada. (Etapa 114). Um “ciclo de pressão” também pode ocorrer quando o diferencial de pressão sobre o disco de ruptura 40 cicla entre um limiar inferior e um limiar superior. Os parâmetros que definem o limiar superior e o limiar inferior podem ser entrados no controle 50 ou valores default podem ser utilizados. Depois de um certo número de ciclos de pressão ser experimentado, o controle 50 gerará um aviso “vida de ciclos ultrapassada”. (Etapa 115).
[080] O controle 50 também pode determinar se a vida de ciclos dinâmicos é ultrapassada. (Etapa 92). Como mencionado acima, a vida de ciclos dinâmicos é medida como o número de vezes que o diferencial de pressão através do disco muda de negativo para positivo ou de positivo para negativo. O controle 50 mantém uma contagem do número de vezes que o diferencial de pressão muda de positivo para negativo ou de negativo para positivo. Após um número predeterminado de mudanças, o controle 50 emite um aviso de “vida de ciclos dinâmicos ultrapassada”. (Etapa 117).
[081] O controle 50 também pode utilizar as informações fornecidas pelos sensores de pressão e temperatura para acionar um sistema de alívio de pressão de segurança controlado (“CSPRS”). Se as condições monitoradas indicarem uma condição de sobrepressão iminente, o controle 50 poderá ativar o CSPRS para aliviar ou prevenir a condição de sobrepressão. A ativação do CSPRS pode resultar na abertura de uma válvula de controle que injeta um agente de reação química, meio absorvedor de calor, meio supressor de fogo, catalisador ou estabilizador no fluido de trabalho ou na ativação de uma válvula tal como, por exemplo, uma válvula borboleta ou válvula globo, que
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27/35 permitirá a liberação de fluido em uma quantidade suficiente para evitar ou limitar a condição de sobrepressão ou subpressão. O controle 50 também pode gerar um aviso apropriado para alertar um operador para a ativação do CSPRS.
[082] Condições de Temperatura [083] O fluxograma da Figura 6 ilustra um método exemplificativo 120 de analisar sinais de temperatura detectados gerados pelo sensor de temperatura 46. Como discutido acima, o controle 50 recebe um sinal do sensor de temperatura 46 que é representativo da temperatura do fluido no lado de entrada do disco de ruptura 40. (Etapa 122).
[084] O controle 50 determina se a temperatura de projeto é ultrapassada. (Etapa 124). A temperatura de projeto é ultrapassada se a temperatura detectada é maior do que um limiar superior ou menor do que um limiar inferior. Estes limiares podem ser entrados no controle 50 ou valores default utilizados. Sob uma ou outra condição, o controle 50 gerará um aviso “temperatura excessiva”. (Etapa 126).
[085] O controle 50 também pode determinar se a temperatura do fluido no sistema afetará a pressão de ativação do disco de ruptura 40. (Etapa 128). A pressão de ativação do disco de ruptura 40 pode ser afetada se a temperatura do fluido no sistema se desviar de um certo limite. O tipo de material utilizado no disco de ruptura 40 pode ser armazenado na memória do controle 50, juntamente com uma curva pressão/temperatura para o material particular. A curva de pressão/temperatura identifica a quantidade de mudança na pressão de ativação do disco de ruptura através de uma faixa de temperaturas. Se o controle 50 determinar que a temperatura atual do sistema aumentará a pressão de ativação do disco de ruptura em uma certa percentagem tal como, por exemplo, 5%, um aviso de “pressão de ativação afetada” é gerado. (Etapa 130).
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28/35 [086] O controle 50 também pode determinar se a temperatura do fluido no sistema afetará a vida útil do disco de ruptura 40. (Etapa 132). A vida útil do disco de ruptura 40 pode ser afetada se a temperatura do fluido no sistema está cima de um certo limite. Uma temperatura mais alta do que o esperado pode fazer com que o disco de ruptura ative a uma pressão mais baixa, ou no diferencial de pressão. O controle 50 utiliza a curva de pressão/temperatura armazenada para o material do disco de ruptura particular para determinar se a pressão de ativação do disco de ruptura será reduzida em uma certa percentagem tal como, por exemplo, 5%. Se esta condição existir, o controle 50 gera um aviso “vida útil afetada”. (Etapa 134).
[087] É contemplado que o controle 50 pode usar uma combinação das determinações de pressão e temperatura descritas acima para identificar condições adicionais que requereriam que um aviso fosse gerado. Por exemplo, se a temperatura do fluido no sistema subiu até um limite que resultaria em uma diminuição da pressão de ativação, o controle pode usar a pressão de ativação diminuída como base para o cálculo do limiar de razão de pressão de operação. Neste cenário, o limiar da razão de pressão de operação seria também diminuído para compensar a pressão de ativação diminuída. A diminuição no limiar de razão de pressão de operação pode ser proporcional à diminuição da pressão de ativação.
[088] Condições de Ativação [089] O controle 50 também pode gerar um ou mais avisos em resposta a sinais recebidos que indicam que o disco de ruptura 40 experimentou um evento de pressão tal como, por exemplo, ativação ou vazamento. Conforme descrito em mais detalhes abaixo, estas condições são identificadas por sinais recebidos de um ou mais dentre o sensor de evento de pressão 42, o primeiro sensor de pressão 44 e o segundo sensor de pressão 45.
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29/35 [090] Quando o controle 50 recebe um sinal do sensor de evento de pressão 42 de que o disco de ruptura foi ativado, o controle 50 verifica se o sinal de ativação é exato. O controle 50 verificará se as pressões detectadas no lado de entrada e/ou no lado de saída do disco de ruptura 40 suportam o sinal de ativação. Por exemplo, uma condição onde a pressão de saída está na ou próxima da pressão atmosférica poderá indicar que o sinal de ativação estava errado. Além disso, uma condição onde a pressão de entrada não cai de maneira de acordo poderá também indicar que o sinal de ativação estava errado. O controle 50 pode gerar um aviso para indicar que um sinal de ativação foi gerado do sensor de evento de pressão 42, mas que as leituras de pressão não suportam o sinal de ativação. Se as leituras de pressão suportam o sinal de ativação, isto é, a pressão de entrada cai e a pressão de saída sobe, o controle 50 poderá gerar um aviso de que o disco de ruptura foi ativado.
[091] O controle 50 também pode identificar uma condição em que o disco de ruptura 40 foi ativado, mas nenhum sinal de ativação foi fornecido pelo sensor de evento de pressão 42. Esta condição pode ocorrer no caso de uma ruptura de baixa pressão, onde o fluxo de fluido não é grande o suficiente para disparar o sensor de evento de pressão 42. Essa condição pode ser identificada por uma queda na pressão de entrada acompanhada por uma subida na pressão de saída. Se esta condição for detectada, o controle 50 gerará um aviso apropriado.
[092] Condições Adicionais [093] O controle 50 pode também identificar condições adicionais, tais como um mau funcionamento do disco de ruptura suspeito. Alguns discos de ruptura têm uma razão de dano que é maior que 1. Isto indica que um disco de ruptura danificado ativará a uma pressão que é mais alta do que a pressão de ativação especificada. O controle 50 pode identificar esta condição quando a pressão de entrada ou o diferencial
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30/35 de pressão, como detectados pelo primeiro sensor de pressão 44 e segundo sensor de pressão 45, ultrapassarem a pressão de ativação especificada em uma certa percentagem tal como, por exemplo 110%. Quando esta condição é identificada, o controle 50 gerará um aviso apropriado.
[094] O controle 50 também pode alertar um operador quando o recipiente 11 está quase cheio ou quase vazio de fluido. Um sensor tal como, por exemplo, uma chave de pressão ou um indicador de pressão, pode ser conectado ao recipiente 11 para monitorar o nível de fluido dentro do recipiente. Quando o sensor determinar que o nível de fluido no recipiente 11 se aproxima de um máximo ou mínimo, o sensor pode enviar um sinal para o controle 50 indicar uma condição iminente de sobrepressão ou subpressão. O sinal pode ser transmitido para o controle 50 através do sistema de comunicação sem fio descrito anteriormente. Mediante recebimento do sinal, o controle 50 pode gerar um aviso apropriado para o operador. O operador poderá, então, abrir uma válvula de alimentação para reabastecer o fornecimento de fluido no recipiente 11 ou fechar uma válvula de alimentação para interromper o fluxo de fluido para o recipiente 11. Por exemplo, se o recipiente 11 for usado para alimentar um processo, o controle 50 pode gerar um aviso quando o nível de fluido dentro do recipiente 11 estiver quase esgotado. Da mesma forma, se o recipiente 11 estiver recebendo fluido de um tanque de abastecimento, o controle 50 pode gerar um aviso quando o recipiente 11 tiver recebido seu abastecimento requerido de fluido. É também contemplado que o controle 50 pode ser integrado no sistema de abastecimento para automaticamente fechar ou abrir válvulas para aliviar ou prevenir a condição de sobrepressão ou subpressão.
[095] Operação Controlada de Dispositivos de Liberação de
Pressão De Não Repetição de Fechamento
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31/35 [096] Conforme observado acima, o dispositivo auxiliar 12 pode ser um dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento. Tais dispositivos de liberação de pressão de não repetição de fechamento não podem fechar de novo automaticamente após a abertura e devem ser substituídos ou reajustados após a abertura antes da utilização posterior. Exemplos de tais dispositivos de liberação de pressão de não repetição de fechamento incluem painéis de explosão, válvulas de acionamento por pino calibrado, válvulas de pino de ruptura e discos de ruptura, tal como aqueles ilustrados na Figura 2. Em um sistema incluindo um dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento, um mecanismo de ativação 13 pode também ser fornecido, como mostrado na Figura 7. O mecanismo de ativação 13 pode ser operativamente engatado no dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento 12, de modo que o mecanismo de ativação 13 pode abrir o dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento 12 mediante ativação. Exemplos de mecanismos de ativação 13 que podem ser usados neste sistema incluem atuadores elétricos, atuadores pneumáticos, atuadores acionados por mola, dispositivos pirotécnicos e solenoides. Outro mecanismo de ativação adequado compreende um gerador de gás configurado para acionar um pistão. Quando esse mecanismo de ativação ativa, o gerador de gás faz com que o pistão se mova, dessa forma abrindo o dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento. Também pode ser desejável prever um segundo mecanismo de ativação do tipo já descrito. Quando um segundo mecanismo de ativação é fornecido, ele pode ativar para abrir o dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento 12 no caso em que o primeiro mecanismo de ativação falhar ao ativar devidamente.
[097] Uma modalidade de um dispositivo de liberação de pressão controlada de não repetição de fechamento é ilustrada na Figura 9. Um mecanismo de ativação 13 é operativamente conectado a um disco de
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32/35 ruptura 40 que pode ser semelhante ao disco de ruptura ilustrado na Figura 2. O mecanismo de ativação 13 pode ser, por exemplo, um dispositivo pirotécnico. Quando um sensor de pressão 48 ou o sensor de temperatura 46 mede uma condição predeterminada, o controlador 50 pode ativar o mecanismo de ativação 13. Neste sistema, o sensor de pressão 48 e o sensor de temperatura 46 do sistema de monitoramento são descritos acima. Quando o mecanismo de ativação 13 é ativado, ele faz com que o disco de ruptura 40 rompa, liberando a pressão para o tubo de saída 19.
[098] Outra modalidade de um dispositivo de liberação de pressão controlada de não repetição de fechamento é ilustrada na Figura 10. Um pino 142 é fornecido dentro de um suporte de pino 144 como é bem conhecido na técnica. O pino 142 pode ser um pino calibrado, pino de cisalhamento, pino de quebra ou qualquer outro pino adequado. O mecanismo de ativação 13 é montado em associação operativa com o pino 142. Quando o sensor de pressão 44 (ou qualquer outro sensor adequado) detecta uma condição predeterminada, o controlador 50 pode fazer com que o mecanismo de ativação 13 seja ativado. Quando ativado, o mecanismo de ativação 13 faz com que o pino 13 falhe, dessa forma permitindo que o pistão 146 e a válvula 148 se movam para longe do tubo de entrada 18. Uma vez que a válvula 148 se separa da entrada 18, a pressão é deixada escapar através do tubo de saída 19.
[099] O controle 50 em um sistema de liberação de pressão controlada pode monitorar um sinal 16 de um sensor 14. O sinal 16 pode indicar uma condição de operação do sistema pressurizado incluindo, por exemplo, pressão ou temperatura. Quando o controle 50 detecta um sinal 16 que indica uma condição predeterminada, ele pode enviar um sinal 17 para o mecanismo de ativação 13, dessa forma fazendo com que o mecanismo de ativação ative e abra o dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento. O controle 50
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33/35 pode ser configurado para ativar o mecanismo de ativação 13 em resposta a uma série de condições predeterminadas, incluindo condições que podem afetar adversamente o desempenho do sistema pressurizado, o sensor ou o dispositivo de liberação de pressão. Em uma modalidade, o controle 50 pode ser configurado para comparar pelo menos uma condição de operação do recipiente pressurizado a, pelo menos, uma característica de desempenho do dispositivo de liberação de pressão.
[0100] Em outra modalidade, mostrada na Figura 8, um dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento 12 pode ser configurado para injetar um fluido F no recipiente pressurizado através do bocal 15, quando o dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento 12 é aberto. O dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento 12 pode incluir, por exemplo, o disco de ruptura 40 ilustrado na Figura 9 ou a válvula de pino calibrado ilustrada na Figura 10. De acordo com esta modalidade, uma vez que o dispositivo de liberação de pressão 12 é aberto, o fluido F é injetado ou deixado fluir para o recipiente pressurizado 11. Nesta modalidade, o fluido pode ser selecionado por sua capacidade de reduzir pressão no recipiente pressurizado. Fluidos adequados podem incluir agentes de reação química, meios absorvedores de calor, meios supressores de fogo, catalisadores e estabilizadores.
[0101] O mecanismo de ativação 13 pode também ser ativado por um disparador que pode ser operado manualmente ou por um sistema independente, tal como é bem conhecido na técnica. Um operador ou um sistema independente podem monitorar um sinal do sensor e tomar uma decisão de operar o disparador uma vez que uma condição predeterminada do recipiente pressurizado é observada. O disparador pode, dessa forma, ser operado manualmente por um operador ou
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34/35 automaticamente por um sistema independente. Adicionalmente, o disparador pode ser operado por um controle remoto como é bem conhecido na técnica.
[0102] Em uma modalidade, um sistema de liberação de pressão controlada pode usar o controle 50 do sistema de monitoramento descrito acima. Em tal modalidade, o controle 50 pode ser configurado para monitorar a ativação do mecanismo de ativação 13. Adicionalmente, o dispositivo de alerta 52 do sistema de monitoramento pode ser fornecido. O controle 50 pode ser configurado para gerar um aviso, através do dispositivo de alerta 52, de quando o mecanismo de ativação 13 ativa ou deixa de ativar adequadamente. O controle 50 pode ser ainda configurado para fornecer um sinal para iniciar o desligamento de um processo que utiliza o recipiente pressurizado 11 quando o mecanismo de ativação 13 deixa de ativar adequadamente.
[0103] De acordo com uma modalidade adicional, o dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento 12 pode ser configurado para ativar automaticamente em resposta a uma segunda pressão predeterminada. Nesta modalidade, o dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento 12 fornece um nível adicional de segurança. Se, por exemplo, o mecanismo de ativação 13 deixar de ativar adequadamente a uma primeira condição de pressão predeterminada, então, o dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento 12 pode ativar automaticamente a uma segunda condição de pressão predeterminada.
[0104] Como será evidente a partir da divulgação anterior, o sistema de liberação de pressão controlada da presente divulgação pode abrir um dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento com base nas condições de operação de um recipiente pressurizado. O sistema da presente invenção dispara um mecanismo de ativação para abrir um dispositivo de liberação de pressão de não
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35/35 repetição de fechamento a fim de assegurar a integridade e a operação do sistema pressurizado.
[0105] Será evidente para aqueles versados na técnica que várias modificações e variações podem ser feitas no método de fabricação da presente invenção e na construção do sistema de liberação de pressão controlada, sem se afastar do escopo ou do espírito da invenção. Outras modalidades da invenção serão evidentes para aqueles versados na técnica pela consideração do Relatório e pela prática da revelação deste documento. Pretende-se que o Relatório e os Exemplos sejam considerados como exemplificativos apenas, com um verdadeiro escopo e espírito da invenção sendo indicados pelas Reivindicações a seguir.

Claims (9)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema de Liberação Controlada de Pressão Para Recipiente Pressurizado, compreendendo:
    um dispositivo de liberação de pressão de não repetição de fechamento, compreendendo:
    uma válvula (148) exposta a uma pressão dentro de um recipiente pressurizado (32) e um pino de falha (142);
    em que a válvula (148) está configurada para transmitir uma força a partir da pressão dentro de um recipiente pressurizado (32) para o pino de falha (142); e em que o pino de falha (142) está configurado para ativar automaticamente em resposta a uma força predeterminada da válvula;
    caracterizado por que o sistema compreende um sensor (44) operativamente disposto no recipiente pressurizado, sendo o sensor (44) configurado para gerar um sinal de monitoração representativo de pelo menos uma condição operacional do recipiente pressurizado;
    um controle (50) configurado para receber o sinal de monitoração; e um mecanismo de ativação de pino (13) configurado para fazer com que o pino de falha (142) falhe, permitindo que a válvula (148) se abra;
    em que o controle (50) é configurado ainda para acionar o mecanismo de ativação de pino (13) quando pelo menos uma condição operacional do recipiente pressurizado atinge um limite
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  2. 2/3 predeterminado.
    2. Sistema de Liberação Controlada de Pressão Para Recipiente Pressurizado, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o pino de falha (142) é selecionado do grupo que consiste em um pino de flambagem, um pino de cisalhamento e um pino de ruptura.
  3. 3. Sistema de Liberação Controlada de Pressão Para Recipiente Pressurizado, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o mecanismo de ativação de pino (13) é selecionado do grupo que consiste em um atuador elétrico, um atuador pneumático, um atuador carregado por mola, um dispositivo pirotécnico e um solenoide.
  4. 4. Sistema de Liberação Controlada de Pressão Para Recipiente Pressurizado, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o mecanismo de ativação de pino compreende ainda:
    um gerador de gás; e um pistão.
  5. 5. Sistema de Liberação Controlada de Pressão Para Recipiente Pressurizado, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o controle (50) é configurado para comparar pelo menos uma condição operacional do recipiente pressurizado a pelo menos uma característica de desempenho do dispositivo de liberação de pressão.
  6. 6. Sistema de Liberação Controlada de Pressão Para Recipiente Pressurizado, de acordo com a Reivindicação 5, caracterizado por que o controle (50) é configurado ainda para gerar um aviso, quando pelo menos uma condição operacional exceder pelo menos uma especificação de projeto do dispositivo de liberação de pressão.
  7. 7. Sistema de Liberação Controlada de Pressão Para Recipiente
    Petição 870190109286, de 28/10/2019, pág. 40/50
    3/3
    Pressurizado, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda:
    um disparador configurado para ativar o mecanismo de ativação de pino (13).
  8. 8. Sistema de Liberação Controlada de Pressão Para Recipiente Pressurizado, de acordo com a Reivindicação 7, caracterizado por que o disparador é operado manualmente.
  9. 9. Sistema de Liberação Controlada de Pressão Para Recipiente Pressurizado, de acordo com a Reivindicação 7, caracterizado por que compreende ainda um controle remoto, em que o controle remoto é configurado para operar o disparador.
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