ES2565076A2 - Dispositivo de contención, ubicación y notificación en tiempo real de derrames de fluidos con sensor a base de cables - Google Patents
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Abstract
En este documento se describe un dispositivo autónomo de contención de derrame de fluido para una tubería que tiene un conducto de transporte para el transporte de un fluido y un conducto de contención ubicado alrededor del conducto de transporte para definir un espacio intersticial para recibir el fluido derramado del conducto de transporte. El dispositivo incluye una barrera de fluido derramado para detener el flujo del fluido derramado. La barrera de fluido está ubicada en el espacio intersticial y se extiende entre el conducto de transporte y el conducto de contención. Un sensor de cable está asociado con el conducto de contención para detectar el fluido derramado que fluye en el conducto de contención.
Description
fuga se limita a la distancia entre las juntas de campo, y es poco probable que pequeñas fugas se detecten, ya que no afectan adecuadamente a la temperatura de la tubería. No hay ninguna enseñanza de contención de fugas.
5 Por lo tanto, hay una necesidad de una tubería mejorada que aborde los problemas mencionados.
10 Hemos diseñado un dispositivo y sistema de contención de derrames de fluido para tuberías que transportan fuentes de energía que reducen significativamente la probabilidad y magnitud de liberaciones de tuberías como consecuencia de su programa de gestión de integridad y seguridad total a través de la contención en un tubo de doble pared, instrumentación para detectar una liberación y su ubicación exacta, así como una red de
15 informe en tiempo real para arrojar las respuestas de reparación específicas. El dispositivo y el sistema se basan principalmente en el uso de sensores de cable que en combinación específica con el tubo de doble pared, que aloja un mamparo anular y una opción de puerta de derrame, que sirve ventajosamente como un dispositivo de detección y contención superior lejano que podría permitir que un operador de tubería active el transporte de
20 hidrocarburo en un medio ambiente más seguro. Mientras el dispositivo y el sistema pueden ser más caros de poner en marcha que una tubería de pared simple, su sistema superior autónomo de auto supervisión/detección, contención y reporte reduce significativamente las pérdidas de productos valiosos y el daño por derrames al medio ambiente y los costos asociados, reduce los costos de mantenimiento durante la vida útil, facilita la aprobación de
25 construcción, y mejora la buena voluntad en la comunidad. Ventajosamente, el dispositivo y el sistema es optimizable en los diseños de tubos convencionales utilizados actualmente en la industria de las tuberías por lo que se hacen adaptaciones a estas tuberías para permitirles servir como el tubo de transporte principal para la fuente de energía transportada.
30 En consecuencia, en un aspecto se proporciona un dispositivo autónomo de contención de derrame de fluido por una tubería que tiene un conducto de transporte para el transporte de un fluido y un conducto de contención ubicado alrededor del conducto de transporte para
La Figura 3 es una vista transversal longitudinal de la sección de tubería que muestra el dispositivo de contención de derrames y sensores de cable que pasan a través de un mamparo anular;
5 La Figura 4 es una vista transversal longitudinal de una sección de tubería que muestra un dispositivo de contención de derrames y sensores de cable externos al dispositivo de contención que lleva a un monitor de red (mostrado en la Figura 5);
La Figura 5 es una representación diagramática de una estación de supervisión de red;
10 La Figura 6 es una representación diagramática de un sistema de respuesta y reporte de la red de sensores.
La Figura 7 es un flujo de proceso para la detección de una pérdida de fluido usando una 15 técnica de reflectómetro de dominio de tiempo.
Otros datos del dispositivo y sus ventajas serán evidentes de la descripción detallada que se incluye a continuación.
Como se utiliza en este documento, el término "fluido" pretende significar gas, gas natural; líquido, incluyendo productos químicos, (sintéticos, orgánicos e inorgánicos incluyendo líquidos de alimentos naturales), petróleo crudo, petróleo, aceite de arenas butiminosas, y
25 agua, gas licuado, tal como propano, butano, gas natural licuado y similares.
Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, se ilustra generalmente en (10) un dispositivo de contención de derrame de fluido. En términos generales, el dispositivo (10) comprende una tubería de doble pared que incluye un conducto de transporte interno (tubo) (12) y un 30 conducto de contención externo (tubo) (14) que recubre el tubo de transporte (12), y que define un espacio intersticial (16) alrededor del tubo de transporte (12). El tubo de transporte
(12) transporta el fluido a lo largo de la misma. El espacio intersticial (16) recibe el fluido que
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se derrama del tubo de transporte (12) en caso de que el tubo de transporte (12) se rompa o esté estructuralmente comprometido. Una pluralidad de espaciadores (18) están dispuestos sustancialmente a lo largo de toda la longitud de la tubería y mantienen la separación entre las tuberías (12), (14). Una barrera de fluido derramado (20) está situada entre el tubo de transporte (12) y el tubo de contención (14) y detiene el flujo de fluido que se derrama en el espacio intersticial (16) de un mayor flujo descendente. La barrera de fluido derramado (20) es un mamparo anular (22) que se suelda al tubo de transporte (12) y se sella al tubo de contención (14) para definir secciones de contención de liberación separada (24) a lo largo de la tubería. Un sensor de fluido derramado (26), (74) está ubicado en el espacio intersticial
- (16)
- para detectar fluido derramado en el tubo de contención (14). Típicamente, el sensor de fluido derramado (26), (74) se encuentra en una porción inferior del tubo de contención (14). En el ejemplo mostrado, el sensor de fluido derramado (26), (74) corre a lo largo de la parte inferior del tubo de contención desde las direcciones de descendente y ascendente hasta salir de los sellos de la barrera de fluido del tubo de contención (30) para terminarse así en una estación de monitor de red.
Haciendo referencia todavía a las Figuras 1 y 2, un conjunto de puerta de retorno de derrame
- (60)
- está ubicado ascendente de la barrera de fluido derramado (20). El conjunto de puerta de retorno de derrame (60) incluye una puerta de retorno de derrame (62) conectada de manera resistente al tubo de transporte (12) y se insta contra una porción interior (64) del tubo de transporte (12) adyacente a una apertura de derrame (66). La puerta de retorno de derrame (62) está conectada mediante bisagras a un brazo pivotante (63) en el extremo ascendente y conectada al resorte de puerta (70). La puerta de derrame (62) es contorneada a la forma del tubo de transporte (12) para limitar la obstrucción al flujo normal del material y el paso de dispositivos tales como lingotes. La puerta de derrame (62) se sella (insta) contra una brida de sujeción para prevenir el flujo de material de la tubería de transporte al tubo de contención. En caso de una liberación de material ascendente del tubo de transporte, el fluido fluirá en el tubo de contención (14), y después de vuelta al tubo de transporte (12) a través de la puerta de derrame (62), y será detectado por los sensores de cable (26), (74).
Haciendo referencia ahora a la Figura 3, se ilustra sensores de fluido derramado (26), (74) pasando ahí a lo largo a través de los sellos de la barrera de fluido derramado (30) como
para extender la detección de fluido derramado a lo largo de una pluralidad de espacios intersticiales (16) dependiendo de la capacidad de longitud de los sensores de fluido derramado (26), (74).
5 Haciendo referencia ahora a la Figura 3, se ilustra sensores de fluido derramado (26), (74) pasando ahí a lo largo a través de los sellos de la barrera de fluido derramado (30) como para extender la detección de fluido derramado a lo largo de una pluralidad de espacios intersticiales (16) dependiendo de la capacidad de longitud de los sensores de fluido derramado (26), (74).
10 Haciendo referencia todavía a las Figuras 1, 2 y 3 esta modalidad del dispositivo de contención de derrame de fluido es adecuado para todas las ubicaciones de instalación, a modo de ejemplo pero no limitado a, por encima del suelo, debajo del suelo, debajo del agua, en permafrost, y debajo de coberturas tales como pistas de aterrizaje, vía férrea y
15 carreteras.
Haciendo ahora referencia a la Figura 4, se ilustra una modalidad alternativa por la cual los sensores de cable (26), (74) están ubicados en el exterior del tubo de contención. En esta modalidad, la detección de, a modo de ejemplo, la temperatura del derrame, la tensión y la
20 acústica se puede alcanzar en un costo de mantenimiento y de construcción más bajo. Esta modalidad de dispositivo de contención de derrame de fluido es adecuado para ubicaciones de instalación, a modo de ejemplo pero no limitado a, por encima del suelo, debajo del suelo y en permafrost.
25 Aún con referencia a las Figuras 1, 2, 3 y 4, el dispositivo (10) se monta fácilmente para unir un tubo de pared simple convencional. Esto se puede hacer en circunstancias en donde el operador de la tubería necesita que el dispositivo (10) se una con una línea ya existente que ahora atraviesa o para atravesar algunas zonas ecológicamente sensibles. El tamaño del tubo de transporte (12) debe ser igual al tubo de pared simple. El tubo de transporte (12) se
30 suelda al tubo de pared simple y un casquillo de transición anular se suelda al extremo del tubo de contención (14) para asegurar la inviolabilidad del tubo de contención (14) y una contención completamente hermética.
Reporte y Ubicación de Liberación
Para lograr estos resultados, el sistema implementa una red de sensores que utiliza tres tipos de mensajes para lograr la funcionalidad. Los tipos de mensaje adicionales pueden 5 también usarse para la administración de la red, pero son práctica típica y no se describirán aquí.
1. Estado de Seguridad del Equipo. Las salidas del sensor se comprueban para conexiones en cortocircuito o rotas y fallos electrónicos del sensor interno. La estación de monitor de red
10 también comprueba el estado de seguridad del equipo interno. Los mensajes de reporte del estado de seguridad del equipo incluyendo la ubicación de la estación de sensor se envían a la estación del operador en el centro de respuesta y análisis.
2. Datos del Sensor. Las salidas del sensor se muestran periódicamente. Los mensajes de
15 los datos del sensor incluyendo la ubicación de las detecciones de liberación se envían a la estación del operador en el centro de respuesta y análisis.
3. Estado de la Red. El monitor de red acumula los reportes de cualquier fallo para recibir un mensaje esperado o fragmento de mensaje y reportar este estado a la estación del operador
20 o al personal en el sitio cuando se requiera. Cada monitor de red tiene un identificador único y una ubicación conocida.
La estación de operador procesa los mensajes entrantes examinando las indicaciones de liberación al aplicar, por ejemplo, algoritmos de tendencia y varianza a los datos del sensor
25 adecuados para el material transportado. Los resultados se archivan para referencia futura. La estación muestra los resultados al operador y activar alarmas visuales y auditivas y la ubicación relacionada para los casos de liberación detectados.
Características de Liberación del Fluido Transportado
30 Para detectar eficazmente las liberaciones del material transportado, el sistema está diseñado para supervisar las características de los tres tipos de liberaciones -ruptura, fugas
y filtraciones. Cabe señalar que para un tubo de pared simple, la liberación es una pérdida involuntaria de material transportado a los alrededores de la tubería. Para un sistema de pared dual, la liberación incluye pérdida del tubo de transporte interno al tubo de contención externo y la ingestión de los alrededores en el tubo de contención. Las características
5 distintivas de los tres tipos de liberaciones son:
Ruptura -Una liberación o ingestión de alta velocidad de masa provocada por el fallo catastrófico de la tubería. Típicamente ocurre de repente y puede ser causada por fuerzas externas tales como topadora, movimiento de tierra, sabotaje, u otros eventos similares o la
10 progresión rápida de un fallo estructural de la tubería.
Fuga -Una liberación de baja velocidad (pero que aún así puede ser sustancial) a través de un orificio en el tubo menor al diámetro del tubo y que no progresa de manera significativa en tamaño durante un corto tiempo. Una fuga puede ocurrir repentinamente de una punción de
15 retroexcavadora, expoliaciones u otros eventos similares o progresar lentamente por el uso y eventos ambientales tales como corrosión, tensiones térmicas, o abrasión por el material transportado.
Filtración -Una velocidad de liberación muy baja a través de un pequeño agujero o grieta,
20 normalmente causada por eventos tales como corrosión, defectos de soldadura o fallo de juntas. La filtración puede ser intermitente, por ejemplo, si un material de mayor viscosidad atasca la abertura después de una liberación previa de material de menor viscosidad, o un desplazamiento de tierra o cambio de temperatura que cierra una grieta.
La detección de la liberación se basa en el uso de sensores de cable situados a lo largo de la longitud del tubo de contención que supervisa las características tales como acústica, temperatura y tensión. Las lecturas del sensor que indican una condición de derrame se
30 transmiten en tiempo real a la estación de reportes de un usuario para análisis y acción.
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