BRPI1000041B1

BRPI1000041B1 - Método para monitorar uma zona de uma estrutura metálica em termos de sua resistência elétrica, e, dispositivo para monitorar resistência elétrica em uma zona de uma estrutura metálica

Info

Publication number: BRPI1000041B1
Application number: BRPI1000041-0A
Authority: BR
Inventors: Olav ESPEJORD
Original assignee: Roxar Flow Measurement As
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2019-08-06
Also published as: CA2680967C; CA2680967A1; NO330882B1; NO20092518A1; BRPI1000041A2; EP2270483B1; US20110001498A1; EP2270483A1; US8816705B2

Abstract

método para monitorar uma zona de uma estrutura metálica em termos de sua resistência elétrica e dispositivo para monitorar resistência elétrica em uma zona de uma estrutura metalica são descritos um método e um dispositivo para monitorar umazona (2) de uma estrutura metálica (1) em termos de sua resistência elétrica a fim de detectar possíveis defeitos na estrutura, passando periodicamente corrente na zona em diferentes direções, ao mesmo tempo medindo e registrando quedas de tensão em diversas das áreas unitárias selecionadas (a11) na zona (2), e combinando, para cada área unitária (a11), pelo menos dois valores medidos registrados durante pelo menos duas medições feitas com a corrente passando em diferentes direções, e comparando valores obtidos por pelo menos um valor similarmente obtido feito anteriormente.

Description

“MÉTODO PARA MONITORAR UMA ZONA DE UMA ESTRUTURA METÁLICA EM TERMOS DE SUA RESISTÊNCIA ELÉTRICA, E, DISPOSITIVO PARA MONITORAR RESISTÊNCIA ELÉTRICA EM UMA ZONA DE UMA ESTRUTURA METÁLICA”

Fundamentos [001] Grandes estruturas metálicas em ambientes ao largo ou outros ambientes severos e perigosos são submetidas a intenso desgaste e corrosão e precisam ser monitorados durante sua vida útil a fim de manter segurança do pessoal e segurança para operação. Exemplos a este respeito são grandes embarcações e estruturas de produção de petróleo ao largo.

[002] Vários princípios de medição de tais sistemas de monitoramento foram sugeridos, isto é, métodos baseados em análise de vibração, emissão acústica, sistemas ultrassônicos, registro de campos magnéticos, bem como inspeção visual. Em geral, esses métodos não têm sido adequados, basicamente por causa das grandes deformações às quais o equipamento de monitoramento pode ser exposto, em particular debaixo d'água. Além de ser resistente a tais deformações, é também importante que os sistemas de monitoramento não impliquem em custos de instalação e manutenção proibitivos, uma vez que os componentes ou áreas que devem ser monitorados geralmente têm dimensões muito grandes. Sistemas que, por exemplo, são baseados no uso de inúmeros transdutores, por exemplo, para detecção de vibração, emissão acústica ou sinais ultrassônicos, podem envolver a montagem de um grande número de transdutores, cada qual representando uma despesa e um risco de falha relativamente grandes.

[003] Qualquer método previamente revelado para exame de trincas em partes ou componentes estruturais é baseado na medição do campo elétrico que é produzido na estrutura. Este assim denominado método de queda de potencial é usado para exame detalhado de uma trinca que foi localizada de antemão. O tamanho ou profundidade da trinca é determinado

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 6/61 / 15 por meio de pontos de contato em cada lado da trinca, entre os quais a tensão é medida. A corrente suprida é tanto CC quanto CA com uma baixa frequência. Diferentes versões do método de queda de potencial foram publicadas no pedido de patente alemão DE 25 57 658 e na especificação de patente do Reino Unido GB 804.323. Na primeira publicação, é usado um suprimento de corrente de alta frequência, e o exame compreende medições da queda de potencial em função da frequência. Neste último caso, que em particular foi reportado no que diz respeito a trincas superficiais, é medido um potencial de radiofrequência, cujo potencial ocorre entre dois eletrodos separados que se movem na superfície da estrutura enquanto uma corrente elétrica oscilante é suprida a ele a partir de uma fonte de radiofrequência. Um arranjo como este com eletrodos móveis que devem ser guiados por toda a área de monitoramento, entretanto, não pode ser usado com o propósito supramencionado.

[004] Na década de oitenta, foi desenvolvida uma versão refinada do método de queda de potencial pelo inventor denotado o método da impressão digital, descrito na patente US 4.656.595 (Hognestad).

[005] De acordo com este método, corrente elétrica é suprida a uma estrutura de aço que é equipada com pontos de contato entre os quais são medidas quedas de tensão causadas pela corrente imposta. Um número relativamente grande de pontos de contato fixos é usado por toda a área que deve ser monitorada. As quedas de tensão são medidas entre pares selecionados de pontos de contato e essas quedas de tensão são comparadas com quedas de tensão correspondentes que foram previamente medidas da mesma maneira quando a estrutura estava em uma condição inicial, preferivelmente sem nenhum defeito. O monitoramento pode assim ser realizado por meio de dispositivos robustos e simples que são relativamente impermeáveis a ambientes hostis. Embora este método tenha fornecido uma melhoria substancial em relação a técnicas anteriores, ele ainda não forneceu

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 7/61 / 15 um meio eficiente para detecção precoce de danos pontuais na estrutura, ou defeitos que ocorreram como trincas basicamente lineares na direção da corrente que passa por ela.

[006] O WO 03/019167 A1 revela um modelo de regularização para mapeamento de resistência elétrica de um vaso de combustão como, por exemplo, um forno que queima um combustível fóssil, estabiliza o cálculo de resistividades a partir de tensões medidas incorporando termos de minimização de erro de terceiro nível ou segundo nível no modelo. O terceiro termo de minimização de erro de nível representa uma terceira diferença de fórmula de resistividade. O segundo termo de minimização de erro de nível representa uma segunda diferença de resistividade. Uma constante de regularização é utilizada para ajustar o peso para os termos de minimização de erros de terceiro nível e/ou segundo nível. Um sistema de computador 62 usa métodos numéricos para resolver o modelo de regularização para valores de resistividade que resultam em um nível de erro aceitável preestabelecido. O modelo de regularização é incorporado a um sistema de monitoramento online de combustão do navio.

Objetivos [007] Um objetivo da presente invenção é prover um método e um dispositivo para supervisão de estrutura metálica com relação a defeitos que é mais confiável do que os métodos, sistemas e aparelhos existentes.

[008] Um objetivo específico é prover um método e um dispositivo tal como o anteriormente mencionado que possa detectar de forma confiável também trincas longitudinais e corrosão pontual relativamente pequenos.

A invenção (geral) [009] Os objetivos supramencionados são alcançados pelo método de acordo com a presente invenção, definido na reivindicação 1, e pelo dispositivo, definido pela reivindicação 10.

[0010] Modalidades preferidas da invenção são reveladas pelas

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 8/61 / 15 reivindicações dependentes.

[0011] Com Defeitos em uma estrutura na forma aqui usada significam qualquer tipo de descontinuidade ou danos, independente de sua natureza ou origem, incluindo, mas sem limitações, danos causados por corrosão, danos na forma de trincas ou microbolhas, danos causados por desgaste geral com o tempo e danos causados por impactos de qualquer tipo.

[0012] O termo combinar dois valores medidos na forma aqui usada significa qualquer meio técnico para derivar mais informação de duas medições agrupadas do que é possível derivar de qualquer uma delas sozinha. Uma maneira típica de combinar dois valores medidos é simplesmente compará-los, para verificar se eles têm a mesma magnitude aproximada (em relação aos seus respectivos valores de impressão digital inicial). Se houver um desvio nos dois valores relativos, levando-se em conta seus valores iniciais, em mais do que uma certa porcentagem estabelecida, então pelo menos não existe necessidade de investigação adicional. Uma maneira óbvia de combinar dois valores medidos seria adicionar os dois valores e correlacionar com seu valor da soma. Porque isto é particularmente significativo no caso da presente invenção é explicado com mais detalhes em relação às figuras 3a-3c.

[0013] A expressão comparar valores obtidos significa que a comparação pelo menos pode estar relacionada a qualquer um ou a ambos de a) uma comparação entre a mudança comparada com qualquer valor inicial na queda de tensão na direção horizontal em relação à mudança na queda de tensão na direção vertical, e b) uma mudança comparada com qualquer valor inicial na soma de duas quedas de tensão correspondentes.

[0014] Embora qualquer combinação, comparação e adição de valores possa ser feita manualmente ou automaticamente, a situação típica em uma supervisão industrial é naturalmente que um computador realize tanto o cálculo quanto pelo menos uma avaliação preliminar do estado de qualquer

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 9/61 / 15 área unitária. Um computador como este pode também ser programado para produzir automaticamente relatórios de falha e desenhar gráficos 2D ou 3D que ilustram qualquer dado valor e particularmente qualquer valor indicando um defeito na estrutura que está sendo supervisionada.

[0015] Embora nesta descrição seja no geral feita referência aos valores medidos como quedas de potencial, qualquer valor derivado de tal queda de potencial pode ser usado em substituição. Na prática, tipicamente uma função adimensional denotada por Fc é usada, que é definida de maneira que o número 0 para esta função indique sem mudança, ao passo que um fator 1.000 indica que a metade da espessura de parede efetiva se perdeu ou foi corroída. Qualquer outra função derivada da(s) queda(s) de potencial pode ser usada em substituição.

[0016] Com Horizontal na forma usada em relação aos pontos de contato da matriz (pontos de contato, para resumir) aqui significa a direção ao longo das linhas dos pontos de contato, indicados pela seta R na figura 1, independente da orientação física da seção da tubulação. Similarmente, vertical em relação aos pontos de contato significa a direção ao longo das colunas dos pontos de contato. Os termos horizontal e vertical assim referem-se somente à orientação nos desenhos, não à orientação física.

Descrição Resumida Dos Desenhos [0017] A figura 1 é uma ilustração em perspectiva de uma seção de tubulação provida com equipamento de medição de acordo com a presente invenção.

[0018] A figura 2 é uma representação diagramática da área da matriz do equipamento de medição de acordo com a presente invenção.

[0019] As figuras 3A - 3C são representações diagramáticas que elaboram um benefício da presente invenção em relação à técnica de medição anterior.

[0020] A figura 4 é um gráfico que mostra dados baseados na

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 10/61 / 15 comparação de medições com medições de impressão digital.

[0021] A figura 1 mostra uma seção de tubulação de metal 1 a ser monitorada com relação a possíveis defeitos ou danos de acordo com a presente invenção. Uma área de medição 2 é provida com uma matriz de pontos de contato Cij arranjada em um padrão e conectada no equipamento de medição (não mostrado) capaz de medir potencial elétrico (queda de tensão) entre pares de pontos de contato. O primeiro ponto de contato na primeira linha é rotulado C11 no qual o primeiro índice enumera a linha e o segundo índice enumera a coluna, que é uma maneira comum de indexar pontos em uma matriz bidimensional. Conseqüentemente, o quarto ponto de contato a partir da esquerda na terceira linha é rotulado C34. Um ponto de contato arbitrário é indicado pelos índices i e j, Cij.

[0022] O primeiro ponto de contato nas linhas 2, 4, 6, isto é, C21, C41,

C61, respectivamente, não está verticalmente na linha com os primeiros pontos de contato das linhas 1, 3 e 5, isto é, C11, C31, C51, mas deslocados para a direita a uma distância correspondente à metade da distância horizontal entre dois pontos de contato adjacentes. A distância entre pontos de contato adjacentes em toda e qualquer linha é tipicamente uniforme. Correspondentemente, todos pontos de contato nas linhas de números pares são similarmente deslocados em relação aos pontos de contato em números ímpares. Isto tem a função de isolar áreas unitárias aij entre dois pontos de contato adjacentes em uma linha. Como um exemplo, a área unitária a21 é envolta pelos pontos de contato C21 e C22 horizontalmente e pelos pontos de contato C12 e C32 verticalmente. O conceito de definir áreas unitárias desta maneira é essencial com a presente invenção, no sentido em que cada área unitária é monitorada medindo-se as quedas de tensão durante a passagem de uma corrente na área nas direções transversais e para avaliar possível dano na área pela medição combinada.

[0023] Embora referido como uma matriz, a matriz de pontos de

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 11/61 / 15 contato aqui descrita pode realmente, por causa do deslocamento horizontal em cada segunda linha, ser considerada uma combinação de duas matrizes fundidas. Uma consequência do deslocamento dos pontos de contato em cada segunda linha é que - quando se consideram colunas individuais da matriz - a primeira coluna da matriz combinada somente compreende pontos de contato em linhas de números ímpares, a segunda coluna compreende somente pontos de contato em linhas de números pares, etc. Portanto - e isto seria bastante confuso se a matriz tivesse que ser tratada como tal em um sentido matemático estrito - a segunda coluna na matriz compreende pontos de contato C21, C41, Cói, embora seja de se esperar que o segundo dígito do índice seja 2, não 1. A terceira coluna da matriz compreende pontos de contato C12, C32, C52, etc., ao passo que é de se esperar que o segundo dígito do índice seja 3, e assim por diante. Entretanto, uma vez que nossa matriz não é usada para cálculos de matriz, apenas para cálculos entre pares adjacentes de pontos de contato, esta irregularidade não importa. Não é importante para a presente invenção se o padrão de pontos de contato realmente constituir uma matriz em um sentido matemático da palavra; ela é simplesmente uma maneira de indicar a distribuição de pontos de contato em duas dimensões.

[0024] Somente é possível definir áreas unitárias desta maneira onde existem quatro pontos de contato envolvendo uma área como esta; portanto, não existe área unitária acima do ponto de contato C21, C22, etc., já que essas áreas são envoltas somente por três pontos de contato cada. Considerações similares aplicam-se no lado direito da matriz, no lado esquerdo e na base da matriz.

[0025] A fim de não sobrecarregar a figura 1 com símbolos, somente um par de áreas unitárias, a21 e a34, está ilustrado, mas deve-se entender que existem áreas unitárias similares entre todos pontos de contato, exceto, como explicado anteriormente, na primeira e última linha da primeira e na última

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 12/61 / 15 coluna da matriz.

[0026] Em ambos lados da matriz de pontos de contato, horizontalmente, um primeiro conjunto de contatos de suprimento de corrente elétrica (contatos de corrente para resumir) 3a, 3b é anexado na estrutura metálica, compreendendo pelo menos um contato de corrente em cada lado da matriz, no qual condutores 5a, 5b de uma fonte de corrente são conectados, de forma que um potencial possa ser estabelecido na estrutura metálica através da matriz em uma direção substancialmente paralela às linhas de pontos de contato da matriz. Este primeiro conjunto de contatos de corrente pode assim ser considerado arranjado na direção das linhas da matriz de pontos de contato.

[0027] Além disso, em ambos os lados da matriz na direção das colunas da matriz dos pontos de contato, um segundo conjunto de contatos de corrente 4a, 4b fica arranjado, compreendendo pelo menos um contato em cada lado da matriz, no qual condutores de uma fonte de corrente são conectados. Desta maneira um potencial pode ser estabelecido na estrutura metálica através da matriz em uma direção basicamente perpendicular ao potencial estabelecido pelo primeiro conjunto de contatos de corrente. A fonte de corrente para o segundo conjunto de contatos de corrente pode ser a mesma usada para estabelecer um potencial na direção da linha da matriz, ou pode ser uma diferente. Em uso do dispositivo de acordo com a presente invenção, não existe necessidade de suprir potencial nas duas direções ao mesmo tempo, portanto, uma fonte de corrente junto com o conjunto de circuitos e chaves exigidos poderá adequadamente servir a todos os contatos de corrente.

[0028] Na figura 1, o segundo conjunto de contatos de corrente 4a, 4b compreende dois contatos, cada qual a fim de obter potencial relativamente igual ao longo de linhas imaginárias paralelas às linhas da matriz. Cada segundo conjunto de contatos de corrente pode também compreender três ou

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 13/61 / 15 mais contatos de corrente individuais ao longo de uma linha paralela às linhas da matriz.

[0029] Resistência em estruturas metálicas depende bastante da temperatura e, a fim de ter um sistema que é confiável em condições praticamente variáveis, os sistemas preferivelmente devem ser arranjados para compensar tais efeitos. Uma maneira de obter tal compensação é incluir um conjunto de eletrodos de referência (pontos de contato) R1, R2 mostrados no contato de corrente 3 a na figura 1. Em vez de medir apenas as quedas de tensão individuais entre cada par de pontos de contato nas linhas da matriz, a razão AUIi,,/ AU_ref pode ser medida e registrada, em que AU_rei é a queda de tensão entre os pontos de contato R1 e R2, eletricamente isolados da estrutura metálica, mas arranjados por si de maneira a ter a mesma temperatura da parte da estrutura onde a matriz é anexada, ao passo que AUIi,, é a queda de tensão medida entre quaisquer dois pontos de contato adjacentes em uma linha da matriz durante o mesmo ciclo de medição que AU_ref é medido.

[0030] Uma outra maneira de compensar a variação de temperatura geral na estrutura é também medindo a queda de tensão total entre os respectivos contatos de corrente, por exemplo, entre os contatos de corrente 4a e 4b durante a medição na direção da coluna da matriz, e, em vez de registrar simplesmente as quedas de tensão entre pares de pontos de contato adjacentes em cada coluna, registrar a razão Aüv,,/ AUtotal, onde AUv„ é a queda de tensão medida entre quaisquer dois pontos de contato ad,acentes em qualquer coluna da matriz, enquanto AUtotal é a queda de tensão entre 4a e 4b durante o mesmo ciclo de medição.

[0031] É feita agora referência à figura 2 que é uma ilustração diagramática de uma matriz de pontos de contato e áreas unitárias correspondentes mostradas na figura 1, desdobrada em uma superfície plana. Incidentalmente fica evidente aos versados na técnica que o método de acordo com a presente invenção é aplicável a superfícies planas bem como

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 14/61 / 15 superfícies curvas, tal como a seção da tubulação ilustrada pela figura 1. [0032] Nos desenhos anexos, cada área unitária individual é atribuída com o mesmo índice do ponto de contato com a sua esquerda imediata. Como explicado anteriormente, não existem áreas unitárias na primeira linha, conseqüentemente, nenhuma área unitária denotada a11, a12 ou a13, etc. Correspondentemente, não existem áreas unitárias na primeira coluna, isto é, a primeira coluna de pontos de contato são linhas de números ímpares. A segunda coluna da matriz é constituída pelos pontos de contato mais da esquerda nas linhas de números pares, C21, C41, Có1, etc. Nesta coluna encontramos áreas unitárias a31, a51, etc. acima e abaixo dos ditos pontos de contato.

[0033] Novamente, para não sobrecarregar os desenhos com informação, somente algumas dessas áreas unitárias estão ilustradas, mas deve-se entender que qualquer espaço ou área envolvido pelos dois pontos de contato horizontalmente e pelos dois pontos de contato verticalmente é uma área unitária de acordo com a presente invenção.

[0034] A figura 3a ilustra a mudança de queda de tensão na zona de defeito e em torno dela durante a medição com corrente deslocando em uma direção (horizontalmente no desenho). O símbolo AU indica uma queda de tensão da esquerda para a direita no desenho. A área de defeito D apresenta maior resistência e, portanto, a queda de tensão nesta área mostrará um aumento (+). Idealmente, isto deveria ter sido a única mudança observada e a interpretação das medições teria sido fácil. Entretanto, a maior resistência em uma área leva a um aumento na resistência total ao longo da linha da corrente que desloca nessa área, que significa que ligeiramente menos corrente percorrerá esta área e ligeiramente mais corrente percorrerá áreas vizinhas não danificadas acima e a abaixo. Quando ligeiramente menos corrente desloca nas áreas não danificadas, as quedas de tensão em tais áreas são ligeiramente reduzidas, como ilustrado pelos sinais negativos para a esquerda e para a

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 15/61 / 15 direita da zona danificada na figura 3a. Além disso, quando ligeiramente mais corrente desloca em torno da área danificada, acima e a baixo da área, ilustrado na figura 3a, então as quedas de tensão nessas áreas apresentam um ligeiro aumento. Isto significa que não somente a área do defeito, mas todas as áreas próximas da área defeituosa, são mais ou menos influenciadas pelo dano, com relação às suas quedas de tensão. As leituras, portanto, nem sempre são fáceis para detectar e também difíceis de localizar exatamente.

[0035] A figura 3b é similar à figura 3a com a exceção de que a corrente é ajustada para deslocar verticalmente no desenho, levando assim a um aumento nas quedas de tensão para a direita e para a esquerda do dano e uma redução na queda de tensão na área na frente e detrás da zona danificada vista na direção da corrente em deslocamento, isto é, verticalmente (no desenho) acima e abaixo da área defeituosa D.

[0036] A figura 3c pode ser vista como uma combinação da figura 3a e da figura 3b, e dá uma indicação do benefício alcançado medindo-se na direção transversal e usando os resultados combinados para avaliar se e onde um defeito está localizado. As áreas não danificadas que envolvem a área defeituosa apresentarão comportamento oposto quando medidas verticalmente em relação ao comportamento quando medidas horizontalmente. A adição simples das duas medições, portanto, levará a um valor medido que apresenta pouca ou nenhuma mudança, e a área será reconhecida como saudável. A única área que apresenta aumento na queda de tensão quando medida em ambas direções é a defeituosa ou danificada, portanto, a adição dos resultados de medições nas direções transversais melhorará a indicação desta área como uma área danificada.

Exemplo de uso do método [0037] Uma tubulação (estrutura) metálica é provida com uma matriz de pontos de contato, ilustrada na figura 1. Ela não precisa ser um lado basicamente vertical da tubulação, ela pode estar bem cobrindo uma área na

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 16/61 / 15 linha mais inferior da seção transversal da tubulação, onde traços de água e areia tipicamente se acumularão e onde corrosão na estrutura, portanto, mais provavelmente ocorrerá.

[0038] Quando a tubulação é instalada, a matriz de pontos de contato é anexada e, quando a tubulação é posta em produção, as medições começam e a impressão digital de todas as áreas unitárias na matriz de pontos de contato são registradas durante a medição com a corrente indo na direção do comprimento da tubulação. Em vez de registrar apenas as quedas de tensão individuais em cada área unitária, o que é registrado é a razão entre as quedas de tensão individuais e a queda de tensão entre os eletrodos de referência R1 e R2: AUhij/ AUhref, o índice h indicando que a medição é feita com a corrente indo na direção das linhas da matriz (ou horizontalmente). Similarmente, Aüvjj significaria que a queda de tensão em uma área unitária em uma direção entre os pontos de contato em uma coluna da matriz, e apenas ALÇ indicaria uma queda potencial em uma área unitária em qualquer direção, linha ou coluna da matriz.

[0039] A fim de fazer uma melhoria adicional na exatidão da medição, medições são feitas duas vezes, a primeira com a corrente indo do contato de suprimento de corrente 3a para o contato de suprimento de corrente 3b, e em seguida, com a mesma magnitude de corrente, indo no sentido oposto. A média dos valores absolutos dos valores da razão supradefinida para as duas medições é usado como uma impressão digital. O ponto de realização das medições com a corrente indo em direções opostas é eliminar os assim denominados efeitos termoelétricos, melhorando adicionalmente a confiabilidade dos valores medidos.

[0040] Correspondentemente, uma outra impressão digital é obtida suprindo-se corrente através da estrutura na direção das linhas da matriz, e preferivelmente de novo usando uma média de medições feitas com corrente passando em direções opostas. E, novamente, não são registradas as simples

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 17/61 / 15 quedas de tensão, mas uma razão que compensa variações de temperatura. A compensação poderia ser feita pelo de um outro par de eletrodos de referência, mas poderia também ser feita medindo-se toda a queda de tensão entre os eletrodos de suprimento de corrente 4a e 4b, e registrando a razão AUvij/ AUv total como uma segunda impressão digital, o índice v indicando que a medição é feita com a corrente indo na direção das colunas da matriz.

[0041] Periodicamente durante a vida útil da estrutura, medições similares são repetidas e os seus resultados registrados e comparados com a medição inicial, as impressões digitais. Os períodos podem ser ajustados para ser apenas segundos ou minutos, ou até diversos dias, dependendo da natureza da estrutura, de sua posição, seu uso, do dano potencial que se espera, etc. Versados na técnica entendem que a comparação de resultados é preferivelmente realizada por um computador que é programado para comparar de forma rápida e confiável os resultados e fazer alertas quando forem observados desvios de certa magnitude.

[0042] A adição dos valores medidos horizontalmente e dos valores medidos verticalmente para melhorar a confiabilidade é feita tanto consistentemente quanto sempre que for observado um desvio, tanto em uma medição quanto horizontal, ou em ambas. Os resultados podem também ser mostrados graficamente, tipicamente como barras cujas alturas representam as razões mencionadas com base nas quedas de tensão, e usando cor ou outros meios para permitir pedagogicamente comparação imediata da(s) pegada(s) com medições recentes.

[0043] A figura 4 mostra um gráfico de barras 3D baseado em uma série de medições feita horizontalmente e verticalmente e é uma ilustração de quão efetivo e pedagógico qualquer defeito é visualizados pelas barras que se tornam muito pequenas.

[0044] Versados na técnica entenderão facilmente que a ordem de medição não tem importância, conseqüentemente a medição de quedas de

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 18/61 / 15 tensão pode ser bem realizada primeiro na direção das colunas da matriz e ao longo das linhas da matriz em seguida sem comprometer o escopo da invenção, nem sua efetividade.

[0045] Embora comparação de temperatura seja exemplificada de uma maneira (eletrodos de referência) para a direção das linhas da matriz e de uma outra maneira (queda de tensão total) para a direção das colunas da matriz, versados na técnica perceberão facilmente que qualquer tipo de compensação pode ser usado para qualquer direção.

Exemplo do método de cálculo [0046] Qualquer medição de tensão, a partir dos pontos de contato da matriz, bem como dos eletrodos de referência, ou entre contatos de suprimento de corrente, é feita da seguinte maneira:

U = ABS(u1-u2) onde ul é a queda de tensão entre dois pontos de contato quando corrente passa em uma direção e u2 é a queda de tensão entre os mesmos pontos de contato quando corrente passa na direção oposta.

[0047] Além do mais, são estabelecidos os seguintes parâmetros:

Rs é a queda de tensão entre os eletrodos de referência na sua condição inicial;

Rn é a queda de tensão entre os eletrodos de referência para qualquer dada medição posterior;

Ms é a queda de tensão em uma direção através de uma área unitária na sua condição inicial;

Mn é a queda de tensão em uma direção através dessa área unitária durante qualquer dada medição posterior;

Fch é o valor de Fc para uma medição horizontal (longitudinal);

Fcv é o valor de Fc para uma medição vertical (transversal);

Fcc é o valor de Fc combinado pelos dois valores de Fc

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 19/61 / 15 supramencionados.

[0048] Primeiramente, os dois valores de Fc individuais são calculados separadamente.

Fch = (((Rsh/Msh) * (Mn_h/Rn_h)) - 1) * 1.000 onde Rsh, Msh e Rhg são todos medições horizontais (longitudinais); e

Fcv = (((Rsv/Msv) * (Mnv/Rnv)) - 1) * 1.000 onde Rsv, Msv, Mnv e Rnv são todas medições verticais (transversais).

[0049] Em seguida, os valores de Fc individuais são combinados, por exemplo, por adição:

Fcc = Fch + Fcv [0050] O valor de Fcc não precisa ser comparado com um valor inicial, uma vez que ele é combinado a partir de dois parâmetros que já foram. Isto significa que qualquer mudança em relação a zero do valor de Fcc é uma indicação da real mudança na estrutura que está sendo supervisionada. Assim, qualquer valor de Fc medido maior que um máximo predefinido pode ser usado como um nível de alarme no qual investigações adicionais são iniciadas.

[0051] Versados na técnica entendem que o uso de valores de Fc representa apenas uma maneira prática de simplificar a tarefa de comparar matematicamente quedas de tensão e que, portanto, a discussão da invenção em termos geral bem dizem respeito a quedas de tensão do que aos valores de Fc derivados.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para monitorar uma zona (2) de uma estrutura metálica (1) em termos de sua resistência elétrica a fim de detectar possíveis defeitos na estrutura, compreendendo passar periodicamente corrente pela zona (2) em diferentes direções, ao mesmo tempo medindo e registrando quedas de tensão entre um número de pontos de contato (Cij) arranjados em linhas e colunas formando um padrão em matriz, caracterizado pelo fato de que os pontos de contato (Cij) em cada duas linhas adjacentes são mutuamente deslocados um em relação ao outro de forma que cada coluna de pontos de contato é compreendida por pontos de contato em cada segunda linha da matriz, formando assim áreas unitárias (aij) entre grupos de quatro pontos de contato vizinhos pertencendo a três diferentes linhas da matriz, e para cada área unitária (aij) executando adição aritmética de pelo menos dois valores medidos registrados durante pelo menos duas medições feitas com a corrente passando em diferentes direções, e comparando valores obtidos por pelo menos uma similaridade obtida feita anteriormente.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um número derivado do valor medido é um número que expressa uma razão entre um valor medido de queda de tensão e um valor medido para compensar variações de temperatura.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o valor medido para compensar variações de temperatura é obtido passando a corrente para os contatos de suprimento de corrente (3a, 3b) por meio de uma outra estrutura metálica eletricamente isolada da estrutura metálica monitorada e compreendendo eletrodos de referência (R1, R2) e, durante cada medição das quedas de tensão (AUj nas áreas unitárias (ay), também medir e registrar a queda de tensão (AU_ref) entre os eletrodos de referência (R1, R2).
4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado

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2 / 4 pelo fato de que o valor medido para compensar variações de temperatura é obtido, durante cada medição de queda de tensão (AUij) nas áreas unitárias (aij), também medindo e registrando a queda de tensão total (AUtotal) entre os contatos de suprimento de corrente elétrica (4a, 4b).
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:

- em um período, suprir uma corrente elétrica a um primeiro conjunto de contatos de suprimento de corrente (3a, 3b) em lados opostos da zona, para estabelecer uma queda de tensão em uma direção paralela às linhas da matriz de pontos de contato e medir as quedas de tensão em cada área unitária (AUhjj) durante esse período e registrar esses valores, ou valores (AUhjj/ AUref) derivados desses valores;

- em um outro período, suprir uma corrente elétrica a um segundo conjunto de contatos de suprimento de corrente (4a, 4b) em lados opostos da estrutura metálica, para estabelecer uma queda de tensão em uma direção paralela às colunas da matriz de pontos de contato e medir as quedas de tensão em cada área unitária (AUvij) durante esse período e registrar esses valores (AUvjj/Av_tot) derivado desses valores;

- em seguida, para cada área unitária, combinar os valores registrados para obter um valor da soma para cada área unitária, e, finalmente;

- para avaliar possíveis defeitos em cada área unitária (aij), comparar o valor da soma obtido durante uma medição recente com um valor da soma obtido para a mesma área unitária (aij) durante uma medição similar anterior.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que uma corrente de onda quadrada pulsada é suprida com uma taxa que permite que sejam atingidas condições de estado estacionário com relação às quedas de tensão antes de cada medição ser feita.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 22/61

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6, caracterizado pelo fato de que, para cada determinação de queda de tensão, corrente primeiramente passa em uma direção através da estrutura metálica e uma primeira medição é feita, após o que corrente passa na direção oposta através da estrutura metálica e uma segunda medição é feita, após o que uma queda de tensão adequada para cada área unitária é tomada com a média calculada das duas medições de queda de tensão.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

7, caracterizado pelo fato de que um estado inicial ou estado de referência da construção é feito por um primeiro conjunto de medições, determinando quedas de tensão inicial (AUoij), (AUh_ref) e (Av_tot), após o que todas medições subsequentes são comparadas com o estado de referência a fim de avaliar a ocorrência de defeitos na estrutura.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

8, caracterizado pelo fato de que um computador é usado para uma ou mais das tarefas de controlar o suprimento de corrente, registrar as quedas de potencial medidas, combinar os valores registrados de quedas de potencial e avaliar se alguma área está defeituosa.
10. Dispositivo para monitorar resistência elétrica em uma zona (2) de uma estrutura metálica, compreendendo um dispositivo para suprir corrente elétrica, condutores elétricos conectados entre o dito dispositivo de suprimento de corrente elétrica e contatos de suprimento de corrente elétrica, bem como diversos pontos de contato (Cij) a serem arranjados na superfície metálica, em que os ditos pontos de contato (Cij) são arranjados em linhas e colunas, formando um padrão de matriz, caracterizado pelo fato de que os pontos de contato em cada duas linhas adjacentes são mutuamente deslocados uns em relação aos outros, de forma que cada coluna de pontos de contato é compreendida por pontos de contato em cada segunda linha da matriz, formando assim áreas unitárias (aij) envoltas por quatro pontos de contato vizinhos pertencentes a três diferentes linhas da matriz;

Petição 870190046330, de 17/05/2019, pág. 23/61

4 / 4 compreendendo adicionalmente um primeiro conjunto de contatos de suprimento de corrente (3a, 3b) em lados opostos da matriz em uma direção paralela às linhas da matriz e um segundo conjunto de contatos de suprimento de corrente (4a, 4b) em lados opostos da matriz em uma direção paralela às colunas da matriz;

bem como dispositivo para alternar o suprimento de corrente entre o primeiro e o segundo conjuntos de contatos de suprimento de corrente para permitir repetidas medições de queda de tensão através de cada área unitária (aij) em direções transversais.