ES2313884T3 - Deteccion de liquidos. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para controlar la presencia de líquido hidrófobo en un lugar, que comprende: disponer un conjunto sensor (A-G) que comprende una unidad de detección (F, G) que comprende un elemento hidrófobo (G) adaptado para captar líquido hidrófobo, una fuente de radiación (A) dispuesta para irradiar dicho elemento (G), un detector de radiación (H) dispuesto para recibir y detectar radiación que resulta de la irradiación de dicho elemento (G) por la fuente (A); colocar dicha unidad de detección (F, G) en el citado lugar; y provocar que la fuente de radiación (A) irradie dicho elemento (G); y emplear el citado detector (H) para recibir radiación, siendo la disposición tal que la radiación recibida por el detector (H) se ve afectada por la presencia de líquido en el lugar; caracterizado por el hecho de que dicho elemento hidrófobo es una membrana de fluoruro de polivinilideno.

Description

Detección de líquidos.

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para su uso en la detección de líquidos, en particular líquidos hidrófobos tales como aceites. Puede utilizarse para el control de fugas. Un tipo de realización preferida emplea un procedimiento óptico que es capaz de detectar y preferiblemente identificar hidrocarburos líquidos tales como aceites minerales o sintéticos, petróleo, gasóleo, aceites aislantes, etc. que emanan de un recipiente, un contenedor o un dispositivo de almacenamiento que tiene pérdidas.

Rutinariamente se utiliza una pluralidad de recipientes para llevar o guardar disolventes de hidrocarburos tales como aceites en una amplia variedad de aplicaciones. Ejemplos incluyen cables de potencia subterráneos llenos de aceite, depósitos subterráneos de almacenamiento de petróleo, recipientes de aceite sobre tierra para calentamiento industrial o doméstico, transformadores y equipo de potencia llenos de aceite, etc. La liberación del contenido del recipiente, de manera intencionada o accidental o por la corrosión en el tiempo tienen consecuencias económicas y ambientales.

El control rutinario de la liberación de aceite/disolventes de estos recipientes puede ser una tarea ardua debido a la multitud de posiciones, distribución y variedades de dichos dispositivos. Un procedimiento más apropiado sería aquel en el que se colocase un dispositivo sensor en cada ubicación del recipiente y pudiese realizar un control continuo o periódico según fuera necesario. Idealmente, el sensor debería poder detectar cualquier derrame de aceite/disolvente tan pronto como se produjera para poder llevar a cabo acciones correctoras con el fin de minimizar cualquier pérdida en curso al entorno. Dicho dispositivo se denomina aquí sensor o monitor "in-situ". Idealmente, se prefiere un dispositivo sensor controlado a distancia que pueda avisar automáticamente de una fuga de aceite/disolvente especialmente si los recipientes contenedores o las ubicaciones son de difícil acceso, se encuentran muy distribuidos o si las com-
probaciones de fugas se realizan de manera poco frecuente. A continuación se indican ejemplos de tales situaciones.

El suministro continuo de energía eléctrica por todo un país depende de la integridad de los cables de potencia subterráneos y suspendidos. La facilidad de mantenimiento requiere que la mayoría de los cables de potencia discurran sobre tierra, pero esto no es posible; por ejemplo en ciudades, las líneas de potencia van enterradas algunos metros bajo tierra. En tensiones de servicio de 132 kV y más, muchos de los cables en funcionamiento van llenos de aceite. Los cables llenos de aceite se disponen normalmente en secciones de entre 200-400 metros, que se unen después entre sí en bahías de conexión especialmente construidas. Los cables y las conexiones se encierran entonces en un elemento de relleno especial tal como arenas de calidad especial o arena mezclada con cemento (CBS).

Los espacios vacíos en el aislamiento del cable pueden provocar una actividad de descarga parcial y en última instancia la ruptura eléctrica del cable. En un cable lleno de aceite, el aceite, si se mantiene bajo presión suficiente, evita la formación de espacios gaseosos. El sistema hidráulico se diseña para mantenerse a una presión positiva en los puntos más altos del perfil de la trayectoria y para esta presión estática máxima en los puntos inferiores puede ser de hasta 5,25 bar.

Con este tipo de cable se producen problemas cuando aparecen fugas en el revestimiento metálico que retiene la presión. Cuando se produce una fuga, el cable debe conmutarse si no puede mantenerse una presión adecuada para evitar el riesgo de ruptura eléctrica del cable. El aceite utilizado en instalaciones de cables nuevas es una mezcla sintética de bencenos alquilados, siendo el componente mayor dodecilbenceno (DDB). (Instalaciones de cables más viejas utilizan aceite mineral para el aislamiento, pero está siendo retirado gradualmente.) Aunque no ha se ha demostrado que sea directamente carcinogénico para los humanos, es de una clase de productos químicos (bencenos sustituidos) algunos de los cuales tiene propiedades tóxicas, de modo que existen implicaciones ambientales asociadas a las fugas de este aceite.

Debido a la naturaleza del cable, las fugas se producen más a menudo donde se unen dos extremos de cable, en bahías de conexión especialmente construidas. Las fugas en el cuerpo del cable son mucho más raras, y generalmente se producen solamente por un uso demasiado entusiasta de la maquinaria para cavar la tierra, y así habitualmente se localizan inmediatamente. Sin embargo, si se produjera una fuga ésta sería detectada por una caída en la presión de servicio durante un período de tiempo. Entonces, el problema consiste en localizar en cuál de las muchas bahías de conexión a lo largo del cable se produce la fuga. Antes de la presente invención, la detección se basaba en técnicas de puente hidráulico, las cuales llevan mucho tiempo y no son fiables. Un procedimiento más preferido sería instalar en cada bahía de conexión un dispositivo capaz de proporcionar una notificación inmediata de un estado de fuga y asegurar así unas medidas correctoras rápidas, evitar el riesgo de excavar una bahía sana y minimizar cualquier interrupción a las fuentes de alimentación.

Depósitos subterráneos de gasolina

El entierro de depósitos que contienen hidrocarburos líquidos ha sido un procedimiento de almacenamiento en todo el mundo. Una de las razones principales por las que se está utilizando este procedimiento es que se consigue reducir el riesgo de incendio y explosión. Si es subterráneo, el depósito queda protegido de daños por muchas posibles causas, y también se ahorrará espacio. Sin embargo, los depósitos situados bajo tierra tienen sus propios peligros. El problema particular con el almacenamiento en depósitos subterráneos es el de la corrosión del depósito. Mientras que los depósitos sobre tierra se inspeccionan fácilmente, los depósitos subterráneos, debido a la naturaleza de su ubicación, representan un desafío de control más difícil. La estabilidad del suelo no se evalúa con facilidad, cualquier fuga que pueda producirse puede continuar durante meses o incluso años, e incluso una pequeña fuga de una gota por segundo puede traducirse en una pérdida al suelo de 400 litros por año. El conocimiento de los problemas ha sido cada vez mayor; en Gran Bretaña, particularmente con la Ley de Protección del Medio Ambiente de 1990 y La Ley del Medio Ambiente de 1995, haciendo hincapié en el principio de quien contamina, paga, y una preocupación cada vez mayor en los suministros de agua. En Estados Unidos, hay particularmente un elevado conocimiento y preocupación, especialmente en algunas zonas donde existe una alta dependencia en aguas subterráneas. La agencia de Protección del Medio Ambiente estima que sólo cada año pueden perderse 41.600.000 litros de gasolina de depósitos de almacenamiento subterráneos.

Una manera preferida para controlar posibles fugas de depósitos subterráneos sería instalar un dispositivo sensor in situ que quede enterrado cerca del depósito y pueda detectar si se ha producido o no una fuga, permitiendo así que el usuario determine continuamente la integridad del recipiente.

Dispositivos de control in-situ. Estado de la técnica

Un diseño para dicho citado sensor (TraceTek de Raychem, USA) (véase http://www. raychem.com/products/
chemelex/technology.htm para detalles.) implica que los dos polos de un conmutador eléctrico queden separados por un polímero degradable. Este sistema no sólo es caro y difícil de instalar sino que también puede producir falsas indicaciones si hay señales subterráneas de aceite de bajo nivel, ya que esto tiende a degradar el polímero durante largos períodos de tiempo.

Otros procedimientos de detección de fugas implican técnicas de puente hidráulico. Este sistema requiere la medición de diferencias de presión muy pequeñas y estas mediciones pueden ser difíciles si existen variaciones de presión transitorias y/o si los registros de los cables no son fiables y/o si se dan condiciones térmicas localizadas debido, por ejemplo, a otra fuente de calor.

EP-A-0.282.009 describe un procedimiento para controlar la presencia de líquido hidrófobo en un lugar el cual comprende: situar en dicho lugar un conjunto sensor que comprende una fuente de radiación y un detector de radiación dispuesto para detectar la radiación que se produce como resultado de la emisión de radiación por la fuente; provocar que la fuente de radiación irradie un lugar de detección; y emplear dicho detector para recibir radiación, siendo tal la disposición que la cantidad de radiación recibida por el detector se ve afectada por la presencia de líquido en el lugar de detección. El líquido puede ser aceite. El conjunto sensor puede incluir un elemento hidrófobo que preferiblemente capte líquido hidrófobo. Esto afecta a sus propiedades ópticas, por ejemplo, la reflectancia de la luz en una interfaz membrana/vidrio. El elemento puede ser una película de Teflón (marca registrada) porosa. De acuerdo con la presente invención, el elemento es una membrana de fluoruro de polivinilo. Además, el detector puede comprender un analizador.

La radiación de la fuente interactúa con el líquido en el lugar de detección a través de, por ejemplo, una o más de las siguientes características: reflexión, absorción, transmisión, dispersión y fluorescencia. El detector/analizador detecta y/o analiza la radiación resultante de la interacción.

En un segundo aspecto, la invención dispone un conjunto que comprende un recipiente que contiene un líquido y un conjunto sensor situado en un lugar potencialmente contaminado por una fuga de líquido del recipiente y adaptado para llevar a cabo el procedimiento tal como se ha definido anteriormente.

En un tercer aspecto, la invención dispone un conjunto sensor para su uso en el control de la presencia de líquido hidrófobo en un lugar, comprendiendo dicho conjunto: un elemento hidrófobo que es una membrana de fluoruro de fluoruro de polivinilideno dispuesta de manera que, en funcionamiento, queda expuesta al entorno en el lugar sitio y la cual está adaptada para captar líquido hidrófobo; una fuente de radiación dispuesta para irradiar por lo menos una parte del elemento hidrófobo; y un detector y/o analizador de radiación dispuesto para recibir la radiación resultante de la interacción de la radiación de la fuente con el elemento hidrófobo.

En un tipo de realización preferida, la invención presenta un dispositivo in situ para la detección e identificación de aceite u otros productos de hidrocarburos que salen de recipientes tales como cables de potencia subterráneos o depósitos de almacenamiento de gasolina.

La detección de aceite puede conseguirse midiendo la intensidad de luz reflejada o emitida de una membrana hidrófoba en una ventana óptica en contacto con el entorno exterior. Si hay aceite presente en el entorno, éste es absorbido en la membrana hidrófoba provocando un cambio en la intensidad del haz reflejado. La membrana puede ser de la gama de fluorocarbonos, de materiales de membrana tales como fluoruro de polivinilideno. La identificación del aceite se obtiene midiendo las propiedades espectrales del haz reflejado o las propiedades espectrales de la luz que emana del aceite absorbido en la membrana.

En una realización preferida, el sensor se ha diseñado para una aplicación específica para la detección de fugas de aceite de cables de potencia subterráneos aunque tiene clara aplicación en otras situaciones en las que exista una fuga de aceite u otros hidrocarburos de un recipiente situado bajo tierra, sobre tierra o en agua.

Puede haber una pluralidad de sensores para instalaciones en diferentes posiciones alrededor de una potencial fuente de líquido. Pueden conectarse a través de guías de onda (tales como fibra óptica) a un detector/analizador. Puede haber una "unidad de multiplexado" tal que el detector/analizador pueda conectarse a un sensor a la vez, siendo el sensor conectado seleccionable y/o determinado por conmutación programada.

La invención puede dejarse funcionar in situ en el lugar de control posibilitando un control continuo o periódico apropiado del entorno. Utilizando procedimientos de telecomunicaciones conocidos para los expertos en la materia, es posible transferir los datos del lugar del control a un destino remoto. La invención tiene varias aplicaciones donde se requiera o se prefiera controlar fugas de aceite o hidrocarburos. En la descripción técnica se muestran ejemplos.

En la realización preferida, el dispositivo puede enterrarse en arena o tierra o sumergirse en agua que rodee un recipiente o contenedor que lleve aceite. Si del recipiente hay una fuga de aceite y hace contacto con el sensor, esto se detectará como una variación de la intensidad de la señal o de las características espectrales. Dicho sistema puede utilizarse, por lo tanto, como dispositivo de control in situ que se activa cuando se ha producido una fuga.

\vskip1.000000\baselineskip

Breve descripción de dibujos

La figura 1 es una vista esquemática del aparato utilizado para probar los transductores prototipo;

La figura 2 es un diagrama de circuito de un circuito de medición de la reflectancia del prototipo según se utiliza con el aparato de la figura 1;

Las figuras 3-6 son gráficas de la tensión de reflectancia (V) frente al tiempo (s) que muestran respuestas del transductor prototipo;

La figura 7 es una figura similar a la figura 2 que muestra un diagrama de circuito modificado;

La figura 8 es una vista esquemática del aparato utilizado para evaluar un sensor;

Las figuras 9 y 10 son gráficas similares a las figuras 3-6 que muestran la respuesta del aparato de la figura 8;

La figura 11 es una vista esquemática de una segunda forma de un conjunto sensor en funcionamiento;

Las figuras 12A, B, C y D son espectros de fluorescencia producidos utilizando el conjunto de la figura 11; y

La figura 13 es una vista esquemática de un dispositivo de múltiples sensores, con una unidad de detección mostrada expandida.

\vskip1.000000\baselineskip

Modos para realizar la invención 1. Desarrollo de un dispositivo sensor para controlar fugas de aceite de cables

Se escogió una de las técnicas de medición óptica más simples para el sensor: la medición de la intensidad del haz reflejada de una superficie de arena adyacente a una ventana. Podría controlarse una o una serie de longitudes de onda de luz. La presencia de aceite en la arena directamente contra una ventana de detección de vidrio debería producir una importante caída en la intensidad del haz reflejada debido a la absorción por el aceite y la difracción que se produce en la interfaz vidrio/aceite. La interferencia en la señal óptica vendría provocada principalmente por la presencia de agua en el medio circundante (que puede ser arena mezclada con cemento (CBS)), lo cual imitaría en cierta medida las propiedades del aceite en la arena.

Se realizaron investigaciones iniciales de las propiedades ópticas de mezclas conocidas de arena, agua y aceite de cables utilizando un espectrofluorímetro Instruments SA Fluoromax II que funcionaba en modo de recogida frontal, con la muestra contenida en el interior de cubetas de fluorimetría UV de metacrilato. Se midió la reflectancia total de cada una de las mezclas estándar para las distintas longitudes de onda de excitación.

Se construyeron internamente cinco sensores prototipo para la caracterización del sensor. Se seleccionaron componentes en estado sólido por su longevidad, fiabilidad y muy bajo consumo de energía.

El aparato se muestra en la figura. 1. Su diseño fue seleccionado por su simplicidad y facilidad de ensayo. Éste presenta una carcasa 8, uno de cuyos lado tiene una ventana de vidrio 10. Dentro de la carcasa hay una fuente de fotodiodos de infrarrojo cercano 12 que ilumina una superficie de la ventana 10, que forma la zona de detección del módulo que se dispondrá en contacto con las muestras de arena 14, contenidas en una caja de Petri 18. La luz reflejada desde la ventana de muestra 10 se detecta y se mide utilizando un fototransistor de infrarrojo cercano 16, montado también en la carcasa. Pueden añadirse cantidades controladas de aceite (20) a la arena 14.

En la figura 2 se muestra el esquema para la electrónica de medición de la reflectancia. Se dispone en paralelo un fotodiodo D1 (por ejemplo, SFH 409) y una primera resistencia R1 (por ejemplo, de 100 ohmios) en paralelo con un fototransistor T1 (por ejemplo, SD 3443) y una segunda resistencia R2 (por ejemplo de 1k ohmios), a través de una tensión de corriente continua (por ejemplo, 5V). La corriente a través del fototransistor, T1, depende del flujo de luz que ilumina el electrodo de base del transistor. La resistencia limitadora, R2, convierte la corriente a una tensión de salida entre cero y cinco voltios.

Los componentes infrarrojos se seleccionaron de modo que la luz parásita no interfiriera con los resultados (esto fue particularmente importante para los ensayos realizados en laboratorio), y para una óptima sensibilidad ya que el silicio funciona de manera más eficiente en la zona inicial del infrarrojo. Por motivos de simplicidad, no se utilizaron filtros y la salida total de los Leds se utilizó como señal de excitación. Podrían emplearse también otras fuentes que diesen lugar a otras longitudes de onda si fuera necesario para una aplicación particular. La absorción de dichas longitudes de onda podría utilizarse para el mecanismo de detección especialmente si se realizasen mediciones espectroscópicas (emisión o detección de fuente en una serie de longitudes de onda). Alternativamente, podría medirse también la fluorescencia o las características Raman del aceite utilizando una configuración óptica alternativa. El fotodiodo, D1, y el fototransistor, T1, se seleccionaron por sus similitudes en salida espectral y respuesta.

En otra realización del sensor, la luz de la fuente podría conducirse a lo largo de un tubo de fibra óptica o de una guía de ondas plana. En este caso, la luz devuelta sería modificada en presencia de aceite. El diseño de la fibra óptica es particularmente relevante si se requiere una detección distribuida ya que podría multiplexarse una serie de fibras a un sensor para cubrir una mayor área de muestreo.

1.1 Verificación del transductor prototipo

Para representar la CBS que rodea los cables subterráneos, se realizaron muestras de prueba mezclando arena blanda de construcción seca con agua. El agua está presente en la CBS casi siempre entre un 0% y un 10% por masa. Se encontró que la saturación, que evita que el aceite entre en la arena, se producía para un contenido de agua próximo a un 30% de modo que se utilizó un máximo de un 20% de agua durante ensayo. La mezcla de arena y agua (que sumaba aproximadamente 20 g) se colocó después en el interior de una Caja de Petri de plástico que se dispuso sobre la ventana de vidrio del sensor (como en la figura 1). Después se añadió gota a gota el aceite del cable a la mezcla de arena para simular el aceite que sale de un cable que pierde invadiendo la zonas de detección activa. Esta disposición se seleccionó ya que permite una rápida evaluación del sensor (el aceite se extrae hacia la ventana de detección por gravedad y acción capilar) y requiere una mínima cantidad de arena y aceite, lo que se traduce en una mínima cantidad de material residual.

En la figura 3 se muestra la respuesta del transductor a adiciones de aceite. El aceite fue añadido a arena que contenía un 10% de agua (en peso). Cada flecha representa la adición de un 1% en peso de aceite. Se produce una clara caída de la reflectancia proporcional a la cantidad de aceite añadido, aumentando la posibilidad de un sensor de aceite cuantitativo. Es interesante indicar el corto tiempo de respuesta del sensor observado en la figura. La tensión de reflectancia tarda menos de cinco segundos en estabilizarse a un nuevo valor tras la adición del aceite.

Como que el contenido de agua en la arena puede experimentar grandes variaciones, era importante determinar en qué grado esto podía interferir con la medición del aceite. Desafortunadamente, se encontró que tenía un efecto muy considerable. La figura 4 muestra la tensión de salida del sensor (que es proporcional a la reflectancia) a medida que se añade agua a la arena. La arena contenía inicialmente un 10% de agua y cada flecha representa la adición de un 1% en peso de agua. La respuesta al agua es similar para el aceite mostrado en la figura 3, impidiendo con eficacia el uso de este procedimiento para la detección de aceite cuando el contenido de agua puede también variar, ya que no hay manera de diferenciar agua y aceite en la ventana de detección. Podría utilizarse un control de velocidad de variación en lugar de reflectancia absoluta para detectar una inundación de aceite, dado que esto provocaría un repentino cambio de respuesta mientras que el paso de agua a través de la arena sería más gradual. Sin embargo, hemos decido desarrollar una solución física al problema.

1.2 Mejora en la selectividad y la sensibilidad: uso de una membrana selectiva de aceite

Para eliminar el problema de la interferencia del agua, se introdujo una membrana Fluorotrans (fluoruro de polivinilideno) entre la arena y la ventana de detección. (Se colocó en la caja de Petri 18 antes de añadir arena 14.) Esta membrana es extremadamente hidrófoba, repeliendo el agua de la superficie de detección a la vez que atrae fluidos orgánicos tales como aceite. Además de aumentar la selectividad, también aumentó la sensibilidad, ya que la variación de la reflectancia de la membrana a medida que absorbe aceite es considerablemente mayor que la observada directamente en arena.

La figura 5 muestra la respuesta obtenida del sensor cubierto con la membrana al añadir aceite a la arena, indicando cada flecha un aumento de un 1% en la concentración de aceite. El tiempo de respuesta aumenta perceptiblemente para bajas concentraciones respecto al conseguido sin la membrana, pero la latencia sigue siendo pequeña respecto al período de muestreo de 24 horas previsto. La figura 6 muestra cómo es de insensible la respuesta del sensor a variaciones en la concentración de agua, representando cada flecha un aumento de un 1% en la concentración de agua.

1.3 Construcción del prototipo

Habiendo probado el concepto del procedimiento de detección de aceite, el procedimiento se materializó en un sensor que puede fabricarse para que sea adecuado para un funcionamiento de la larga duración bajo tierra. Se utilizó un diseño a modo de tubo que incorporaba el sensor en un extremo (denominado cabezal de detección) (figura 8). El cabezal de detección 30 comprende el conjunto de detección de aceite, que consiste en el circuito de medición de reflectancia, una ventana de vidrio, un disco de membrana Fluorotrans y un anillo de retención de vidrio desmontable 32 utilizado para mantener el disco de vidrio y membrana en posición.

En la figura 7 se muestra un circuito de medición de reflectancia utilizado en este dispositivo. Éste es generalmente tal como se muestra en la figura 2 y tal como se ha descrito anteriormente, excepto que (i) la intensidad de corriente del circuito se redujo de 50 mA a 2 mA alterando el valor de la resistencia R1 a 2k. ohm (esto se traduce en una diferencia en la tensión de reflectancia respecto a la que dan los sensores del prototipo); y que (ii) se añadió un condensador de ajuste R3 en serie con R1 con el fin de permitir regular la sensibilidad del transductor para adaptarse a cualquier variación producida por fabricación en la realización del fotodiodo y el fototransistor. En la figura 7 se muestra el circuito modificado. El condensador de ajuste R3 puede ser un condensador de ajuste de cermet de múltiples espiras de 100k.ohm.

El dispositivo sensor fue evaluado utilizando la configuración experimental mostrada en la figura 8. El gran tamaño del dispositivo requirió que la evaluación se realizara en una cantidad de arena 34 mucho mayor (500 g) que la utilizada al analizar los prototipos. Esto, junto con la naturaleza invertida del transductor, se tradujo en un lento transporte de aceite al cabezal de detección y por lo tanto un tiempo de respuesta del sensor considerablemente mayor. Típicamente el aceite añadido a la superficie de la arena tardó entre 15 y 30 minutos en alcanzar la membrana de detección. En la figura 9 se muestra la respuesta observada cuando el aceite alcanza la superficie de detección. El aceite se añadió 15 minutos antes de que comenzara el trazado.

Como medida de precaución, se decidió que debería añadirse una malla protectora delante de la membrana de detección para evitar la posibilidad de las partículas de arena rasguen la membrana al colocar el transductor. Debido a la naturaleza reflexiva de la malla, la respuesta al aceite es ligeramente diferente (véase figura 10; aceite añadido 15 minutos antes del comienzo del trazado) pero la distinción entre la presencia y la ausencia de aceite es todavía muy clara.

1.3.1 Pruebas de estabilidad de la larga duración

Se realizaron pruebas adicionales para determinar la integridad del nuevo cabezal de detección en agua y arena. Éstas implicaron:

1.

Dejar dos transductores sumergidos en agua durante un mes y comprobar que no entró agua en el conjunto o no afectó de cualquier modo al comportamiento del transductor.

2.

Dejar dos transductores enterrados en un vaso de precipitados de arena que contenía un 10% de agua durante un mes, y después añadir aceite para comprobar si todavía se observaba la respuesta de aceite característica.

En los dos casos ambos transductores pasaron sin problemas.

Identificación de diferentes hidrocarburos

Para demostrar la detección de diferentes tipos de productos de hidrocarburos, se modificó el diseño del sensor para medir las características espectrales de los aceites que fueron absorbidos a la membrana desde el entorno. Esto se simuló en laboratorio utilizando una configuración de fibra óptica que iluminaba la membrana en contacto con el suelo y recogía la luz emitida. En presencia de aceite en la membrana, se produce una emisión de fluorescencia lo cual es una característica de cada tipo de material de hidrocarburo. El aparato se muestra en la figura. 11. La superficie interior de una cubeta de cuarzo F se recubrió con la membrana hidrófoba de fluoropolímero G. La interfaz cuarzo-membrana representa el diseño de la ventana óptica empleada en la descripción técnica anterior. La cubeta fue empaquetada con arena J para simular la disposición que adoptaría el sensor de fibra óptica en el entorno.

La fibra óptica se conectó a un instrumento espectrofluorímetro H y se realizaron exploraciones síncronas de diferentes muestras de combustible y aceite utilizando el sistema de extracción de fibra óptica. La disposición se muestra en la figura 11. Las letras en esta figura se refieren a lo siguiente: A= luz, B= monocromador, C, C', C'' lentes de enfoque, D= fibra de excitación, E= fibra de emisión, F= cubeta llena de arena, G= membrana.

La haz de excitación de fluorescencia se enfocó sobre la membrana utilizando una lente de cuarzo en el extremo de un haz de fibra óptica de cuarzo de 25 hilos. La captación de la fluorescencia fue facilitada por otro grupo de fibras de 25 hilos enlazados con las fibras de excitación. Se realizaron exploraciones síncronas entre 250 nm y 500 nm. La figura 12 muestra el espectro de fluorescencia obtenido a partir de 4 muestras de aceite diferentes: aceite de cable (figura 12A), aceite de transformador (figura 12B), gasolina (figura 12C) y gasoil (figura 12D). Las muestras experimentales de esta prueba muestran claramente que el sensor puede utilizarse para la identificación de diferentes aceites y otros líquidos hidrocarburos tales como petróleo y gasoil.

La figura 13 muestra un sensor de fibra óptica de múltiples puntos utilizando el mismo principio de detección. Se conecta una multiplicidad de sensores T (por ejemplo 10) cada uno a una unidad de control común N a través de un cable óptico O respectivo que contiene dos conjuntos de fibras - un conjunto para la transmisión de luz a la membrana P, el otro conjunto Q para la captación de luz reflejada o emitida de (los hidrocarburos líquidos en) la membrana. Se hace referencia a las fibras de transmisión y captación juntas como un par.

La luz es canalizada bajo un haz de fibra de transmisión S que termina en un cabezal de una sonda de detección T. El cabezal de detección emplea una membrana idéntica a la utilizada anteriormente, que es iluminada por la luz de las fibras ópticas de transmisión. La luz reflejada desde la superficie de la membrana es captada por unas fibras de captación Q en el haz y enviada a un detector V.

Cuando el aceite está presente, la intensidad de la luz reflejada disminuye o las propiedades espectroscópicas de la luz emitida se modifican debido a la presencia de hidrocarburos líquidos. La longitud de la fibra óptica puede variar (típicamente 1-10 m de longitud).

Puede integrarse una serie de pares de fibras ópticas por medio de un único dispositivo de control N. El dispositivo controla qué par de fibras ópticas actuará. Típicamente se utilizan 1-10 pares, y los pares pueden ser de diferente longitud.

El dispositivo de control es controlado por un microprocesador y puede ser controlado a distancia utilizando telecomunicaciones apropiadas.

Claims (7)

1. Procedimiento para controlar la presencia de líquido hidrófobo en un lugar, que comprende: disponer un conjunto sensor (A-G) que comprende una unidad de detección (F, G) que comprende un elemento hidrófobo (G) adaptado para captar líquido hidrófobo, una fuente de radiación (A) dispuesta para irradiar dicho elemento (G), un detector de radiación (H) dispuesto para recibir y detectar radiación que resulta de la irradiación de dicho elemento (G) por la fuente (A); colocar dicha unidad de detección (F, G) en el citado lugar; y provocar que la fuente de radiación (A) irradie dicho elemento (G); y emplear el citado detector (H) para recibir radiación, siendo la disposición tal que la radiación recibida por el detector (H) se ve afectada por la presencia de líquido en el lugar; caracterizado por el hecho de que dicho elemento hidrófobo es una membrana de fluoruro de polivinilideno.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que la fuente de radiación (A) actúa para dirigir radiación hacia dicha membrana (G) y el detector (H) recibe radiación reflejada desde la membrana (G).

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la fuente de radiación (A) actúa para dirigir radiación hacia dicha membrana (G) y el detector (H) recibe radiación dispersada desde dicha membrana (G).

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que incluye la etapa de utilizar el detector de radiación (H) para controlar una pluralidad de longitudes de onda de la radiación recibida por el detector (H).

5. Conjunto sensor para su uso en el control de la presencia de líquido hidrófobo en un lugar, comprendiendo dicho conjunto: una unidad de detección (F, G) que comprende un elemento hidrófobo (G) adaptado para quedar expuesto al entorno en el lugar de detección para que dicho elemento hidrófobo (G) pueda captar líquido hidrófobo presente en dicho lugar; una fuente de radiación (A) dispuesta para irradiar por lo menos una parte del elemento hidrófobo; un detector de radiación (H) dispuesto para recibir radiación que resulta de la reflexión de la radiación de la fuente del elemento hidrófobo; caracterizado por el hecho de que dicho elemento es una membrana de fluoruro de polivinilideno.

6. Conjunto sensor según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que incluye una carcasa (F) que contiene, o está acoplada a ésta, dicha fuente de radiación (A) y el citado detector de radiación (H); presentando dicha carcasa una ventana opuesta a dicha membrana (G); y estando dispuestos o acoplados dicha fuente de radiación (A) y detector (H) de manera que la radiación de la fuente (A) puede atravesar hacia fuera la ventana, y experimentar una reflexión en la membrana (G), atravesando la radiación reflejada hacia el interior de la ventana para alcanzar el detector (H).

7. Conjunto sensor según la reivindicación 5 o la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que incluye, además, un recipiente que contiene un líquido hidrófobo, y en el que dicha unidad de detección (F, G) se encuentra situada en un lugar potencialmente contaminado por líquido que sale del recipiente; estando adaptado el recipiente para llevar a cabo el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 para detectar la fuga de líquido.