ES2938914T3 - Sistema de montaje de sensores - Google Patents

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ES2938914T3 ES18814744T ES18814744T ES2938914T3 ES 2938914 T3 ES2938914 T3 ES 2938914T3 ES 18814744 T ES18814744 T ES 18814744T ES 18814744 T ES18814744 T ES 18814744T ES 2938914 T3 ES2938914 T3 ES 2938914T3
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Ken Halvorsen
Brian Burks
Ryan Crocker
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Hexagon Technology AS
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Abstract

Un conjunto de montaje de sensor (44, 46) esta configurado para usarse con una disposicion de recipiente (20) que incluye al menos cuatro recipientes (22). El conjunto (44, 46) incluye miembros de marco alargados primero y segundo (50, 50a, 50b), rodillos primero y segundo (56, 72) y sensores primero y segundo (34). El primer sensor (34) está unido al primer miembro de marco alargado (50a) y está configurado para hacer contacto con la superficie del primer recipiente (22) al actuar en una primera dirección (40). El segundo sensor (34) está unido al segundo miembro de marco alargado (50b) y está configurado para hacer contacto con la superficie del segundo recipiente (22) al actuar en una segunda dirección (40) que es sustancialmente ortogonal a la primera dirección. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de montaje de sensores
ANTECEDENTES
Los recipientes a presión se utilizan habitualmente para contener distintos gases o fluidos a presión, tales como, por ejemplo, hidrógeno, oxígeno, gas natural, nitrógeno, propano y otros combustibles. En general, los recipientes a presión pueden tener cualquier tamaño o configuración. Los recipientes pueden ser pesados o ligeros, de un solo uso (p. ej., desechables), reutilizables, estar sometidos a altas presiones (por ejemplo, mayores de 50 psi), a bajas presiones (por ejemplo, menores de 50 psi) o ser utilizados, por ejemplo, para almacenar fluidos a temperaturas criogénicas o elevadas.
Algunos materiales adecuados para la carcasa de los recipientes a presión incluyen metales, tales como el acero; o materiales compuestos, que se pueden formar con capas laminadas de filamentos serpenteantes de fibra de vidrio o de otros filamentos sintéticos unidos entre sí por una resina termoestable o termoplástica. Con frecuencia se dispone un revestimiento o saco dentro de la carcasa de un recipiente a presión para sellar el recipiente y que sirva de ese modo como una barrera frente a la permeación de fluidos.
En general, los recipientes a presión tienen unos tiempos de vida útil limitados y es deseable retirar del servicio un recipiente a presión antes de que falle. Tanto la fatiga cíclica como la fatiga estática (rotura bajo tensión) contribuyen a la carga de fatiga y, por tanto, al fallo de los recipientes a presión. El período de vida útil de un recipiente a presión, o el número de ciclos de fatiga en un intervalo de presiones específico (por ejemplo, desde casi vacío hasta lleno) se utiliza habitualmente para determinar cuándo retirar un recipiente del servicio. No obstante, en algunas aplicaciones, los intervalos de presiones y el número de ciclos aplicado al recipiente a presión son irregulares y/o desconocidos. Además, la interacción entre la vida a fatiga cíclica y la vida a fatiga estática no se comprende en su totalidad. Los efectos de los ciclos se combinan de maneras desconocidas con los efectos del período que el recipiente a presión se encuentra a la máxima presión.
Las proyecciones matemáticas de la vida útil del recipiente se utilizan habitualmente para evaluar la vida a fatiga de un recipiente a presión. Esto requiere que se cuente o estime el número de ciclos y a continuación se clasifiquen por los niveles de tensión media y el intervalo de tensión. Estos ciclos se combinan en un número equivalente de ciclos de intervalo completo para estimar la vida útil restante del recipiente. A continuación se debe determinar cómo combinar esta información con la fatiga estática. Las incertidumbres son inherentes al cálculo y la estimación de los ciclos, a la hora de combinar los efectos de los ciclos y a la hora de evaluar la vida útil total proyectada y la restante del recipiente a presión.
Otra manera de evaluar la vida útil estimada restante en un recipiente a presión es utilizar sensores para reunir información sobre las características físicas del recipiente a presión. Algunos sensores adecuados incluyen, por ejemplo, sensores de emisión acústica modal (MAE, por sus siglas en inglés). Dichos sensores ultrasónicos están comercializados por Digital Wave Corporation de Centennial, Colorado. La propagación de ondas ultrasónicas se puede evaluar en materiales sólidos gruesos y de “pared delgada” para evaluar la integridad estructural de los materiales. Debido a la variación de la rigidez como una función del ángulo de propagación (es decir, anisotropía del material), que se observa habitualmente en materiales compuestos, se observan efectos significativos en las características de propagación de las ondas. Por tanto, dicha anisotropía del material se debe considerar en el análisis de la forma de onda. Los laminados complican adicionalmente este análisis debido a las múltiples interfaces de material que se deben considerar. El análisis de dichas formas de onda puede conducir a una información referente, por ejemplo, a la fractura de fibras, el agrietamiento de la matriz y la delaminación interfacial.
El documento US4240206A divulga un dispositivo y un método de medición de la ovalidad, que comprende un yunque junto con una sonda electromecánica, que miden a lo largo de un tubo, mientras un segundo yunque y sonda electromecánica miden a lo largo del tubo en una orientación perpendicular con respecto al primer yunque y sonda. Las señales de cada una de las sondas se suman y se visualizan para mostrar la ovalidad de la tubería. Los yunques y sondas se montan en un cabezal que se hace rotar hasta abrirse para permitir la colocación sobre la tubería y se hacen rotar elásticamente hasta cerrarse para poner las sondas en contacto con la tubería.
El documento US5335422A divulga un dispositivo autopropulsado que se desplaza a lo largo de un tubo de reformador o de otro tubo para detectar variaciones en el diámetro del tubo que puedan indicar un fallo inminente del tubo. Un armazón de dos piezas se abre y cierra en torno a un eje geométrico de articulación para permitir la aplicación del dispositivo a un tubo y su retirada del tubo. Cuando está cerrado, las ruedas en el armazón se mantienen contra el tubo mediante un cierre con resorte que permite a las ruedas acercarse y alejarse radialmente cuando encuentran cambios en el diámetro. Un juego de ruedas está accionado por un motor eléctrico con el fin de propulsar el dispositivo a lo largo del tubo. Los cambios de diámetro son detectados y medidos por un transformador diferencial de variación lineal que monitoriza el hueco entre los extremos de las secciones de armazón. Un registrador gráfico registra el diámetro del tubo medido en distintas posiciones a lo largo de la longitud del tubo.
COMPENDIO
La presente invención se expone en las reivindicaciones.
En un aspecto, esta divulgación describe un conjunto de montaje de sensores configurado para que se utilice con una disposición de recipientes que incluye al menos un primer, segundo, tercer y cuarto recipiente. El conjunto de montaje de sensores incluye un primer y segundo miembro de armazón alargado, un primer y segundo rodillo y un primer y segundo sensor. El primer rodillo se fija al primer miembro de armazón alargado y está configurado para estar en contacto con, y rodar sobre, una primera superficie de uno del primer, segundo, tercer y cuarto recipiente. El primer sensor se fija al primer miembro de armazón alargado y está configurado para estar en contacto con la superficie del primer recipiente tras el accionamiento en una primera dirección. El segundo miembro de armazón alargado está conectado al primer miembro de armazón alargado. El segundo rodillo se fija al segundo miembro de armazón alargado y está configurado para estar en contacto con, y rodar sobre, una segunda superficie de uno del primer, segundo, tercer y cuarto recipiente. El segundo sensor se fija al segundo miembro de armazón alargado y está configurado para estar en contacto con la superficie del segundo recipiente tras el accionamiento en una segunda dirección que es esencialmente ortogonal a la primera dirección.
En otro aspecto, esta divulgación describe otro ejemplo de un conjunto de montaje de sensores configurado para que se utilice con una disposición de recipientes que incluye al menos un primer, segundo, tercer y cuarto recipiente. La disposición de recipientes está situada en un contenedor en una configuración apilada de dos en dos que tiene un espacio central. El conjunto de montaje de sensores incluye un conjunto de carril superior, un conjunto de carril interior de arriba, un conjunto de carril interior de abajo y un conjunto de carril inferior. El conjunto de carril superior se fija al contenedor cerca de una parte superior del contenedor y está configurado para situar un primer sensor cerca del primer recipiente. El conjunto de carril interior de arriba está situado en el espacio central y está configurado para situar un segundo sensor cerca del primer recipiente y un tercer sensor cerca del segundo recipiente. El conjunto de carril interior de abajo está situado en el espacio central y está configurado para situar un cuarto sensor cerca del tercer recipiente y un quinto sensor cerca del cuarto recipiente. El conjunto de carril inferior se fija al contenedor cerca de una parte inferior del contenedor y está configurado para situar un sexto sensor cerca del cuarto recipiente.
En otro aspecto más, esta divulgación describe un método de montaje del primer, segundo, tercer, cuarto, quinto y sexto sensor para que se utilicen con una disposición de recipientes que incluye al menos un primer, segundo, tercer y cuarto recipiente, estando situada la disposición de recipientes en un contenedor en una configuración apilada de dos en dos que tiene un espacio central. El método incluye fijar un conjunto de carril superior al contenedor cerca de una parte superior del contenedor para situar un primer sensor cerca del primer recipiente; introducir un conjunto de carril interior de arriba en el espacio central para situar un segundo sensor cerca del primer recipiente y un tercer sensor cerca del segundo recipiente; introducir un conjunto de carril interior de abajo en el espacio central para situar un cuarto sensor cerca del tercer recipiente y un quinto sensor cerca del cuarto recipiente; y fijar un conjunto de carril inferior al contenedor cerca de una parte inferior del contenedor para situar un sexto sensor cerca del cuarto recipiente.
Es compendio se proporciona para presentar los conceptos, que se describen adicionalmente a continuación en la descripción detallada, de una forma simplificada. Este compendio no pretende identificar las características fundamentales o características esenciales del contenido divulgado o reivindicado y no pretende describir cada realización divulgada o cada implementación del contenido divulgado o reivindicado. De manera específica, las características divulgadas en la presente con respecto a una realización se pueden aplicar de igual modo a otra. Asimismo, no se pretende utilizar este compendio como una ayuda a la hora de determinar el alcance del contenido reivindicado. A medida que avance esta descripción serán evidentes muchas otras ventajas, características y relaciones novedosas. Las figuras y la descripción que siguen a continuación ejemplifican de manera más particular las realizaciones ilustrativas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
El contenido divulgado se explicará adicionalmente haciendo referencia a las figuras anexas, donde se denominan estructuras o elementos del sistema similares con números de referencia similares en todas las distintas vistas. Se contempla que todas las descripciones se puedan aplicar a estructuras similares o análogas en todas las distintas realizaciones.
La figura 1 es una vista en perspectiva superior y desde un extremo de un conjunto de recipientes a presión situados en un contenedor y que tiene sensores situados sobre este utilizando una realización ejemplar de un sistema de montaje de sensores.
La figura 2 es una vista de cerca de una parte de la figura 1, que muestra un sensor y una caja de adquisición de datos montados con relación a un recipiente a presión.
La figura 3 es una vista en perspectiva lateral del conjunto de recipientes a presión y de los conjuntos de carril de montaje del sistema de montaje de sensores, sin el contenedor.
La figura 4 es una vista de cerca de una parte de la figura 3 tomada desde un ángulo de visión diferente.
La figura 5 es una vista desde un extremo de un conjunto de recipientes a presión en un contenedor, con un panel de pared final del contenedor retirado de modo que se puedan observar en su interior los recipientes a presión y los conjuntos de carril de montaje de sensores.
La figura 6 es una vista en perspectiva de cerca desde un extremo de una parte de la figura 5.
La figura 7 es una vista en perspectiva lateral de un conjunto de carril superior ejemplar.
La figura 7A es una vista de un despiece ampliada de la parte rodeada por un círculo de la figura 7 etiquetada “A”. La figura 7B es una vista de un despiece ampliada de la parte de la figura 7 que está rodeada por un círculo y etiquetada “B”.
La figura 7C muestra un lateral opuesto del conjunto de carril superior de la figura 7.
La figura 7D es una vista de un despiece ampliada de la parte de la figura 7C que está rodeada por un círculo y etiquetada “D”.
La figura 8 es una vista en perspectiva de un conjunto de carril interior de arriba ejemplar.
La figura 8A es una vista ampliada de la parte rodeada por un círculo “A” de la figura 8.
La figura 9 es una vista en perspectiva de un conjunto de carril interior de abajo ejemplar.
La figura 9A es una vista ampliada del área rodeada por un círculo “A” de la figura 9.
La figura 9B es una vista ampliada de la parte rodeada por un círculo “B” de la figura 9.
La figura 10 es una vista en perspectiva de un conjunto de carril inferior ejemplar.
La figura 11 es una vista parcial de una parte del conjunto de carril inferior montado en una tubería del contenedor. La figura 12 es una vista en perspectiva de un soporte de sensor ejemplar utilizado en los conjuntos de carril inferior, interiores y superior.
La figura 13 es una vista de un despiece del soporte de sensor de la figura 12.
La figura 14 es una vista en perspectiva frontal de un soporte de sensor ejemplar que tiene un sensor fijado y una placa con rodillos.
La figura 15 es una vista en perspectiva posterior del conjunto de soporte de sensor ejemplar de la figura 14.
Aunque las figuras identificadas anteriormente exponen una o más realizaciones del contenido divulgado, también se contemplan otras realizaciones, tal como se menciona en la divulgación. En todos los casos, esta divulgación presenta el contenido divulgado a modo de representación y no limitación. Se debería sobreentender que aquellos que son expertos en la técnica pueden concebir numerosas modificaciones y realizaciones diferentes que se encuentran dentro del alcance de la invención tal como se define mediante las reivindicaciones.
Las figuras pueden no estar dibujadas a escala. En particular, algunas características pueden estar ampliadas con relación a otras características para una mayor claridad. Además, cuando se utilicen términos tales como encima, debajo, sobre, bajo, superior, inferior, lateral, final, derecho, izquierdo, vertical, horizontal, etc., se debe sobreentender que estos se utilizan únicamente para facilitar la comprensión de la descripción. Se contempla que las estructuras puedan estar orientadas de otro modo.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Como resultado del estado principal de tensión y la construcción anisotrópica de los recipientes a presión de material compuesto cilíndricos de Tipo III y Tipo IV (también denominados cilindros a presión), los sensores MAE miden varias características de propagación de ondas únicas. Estos estados principales de tensión son provocados, por ejemplo, por el revestimiento metálico que comparte la carga en el interior de los cilindros de Tipo III y la construcción laminada inherentemente asimétrica de los cilindros a presión de material compuesto de Tipo IV. Desde una perspectiva de la teoría de placas laminadas, el laminado no simétrico da como resultado unas componentes distintas de cero en la matriz de rigidez del acoplamiento (Bij); desde una perspectiva de propagación de ondas, dicho resultado indica que a diferencia de las placas isótropas, no se observará un modo de deformación por flexión y extensión puras.
Un factor fundamental en la optimización de la separación de los sensores para los ensayos MAE de los cilindros a presión de material compuesto y garantizar la total cobertura del cilindro es comprender el comportamiento de atenuación del laminado de material compuesto en función del ángulo de propagación y de la frecuencia a la que se propaga la onda. A partir de mediciones y consideraciones experimentales del estado principal de tensión del recipiente, para una frecuencia equivalente, las ondas son atenuadas de manera más intensa para ángulos que se acercan a la dirección axial del recipiente. Por el contrario, las ondas son atenuadas de manera menos intensa en la dirección circunferencial, un hecho que se puede aprovechar cuando se determina la separación de los sensores y los esquemas de colocación de los cilindros a presión de material compuesto.
Para minimizar el número de ubicaciones de sensor necesarias para cubrir totalmente un recipiente, se pueden realizar aumentos en la sensibilidad de la señal y la SNR (siglas en inglés de relación señal/ruido) a través de un enfoque de emisión acústica modal de matriz en fase (PA-MAET M ) frente a las mediciones MAE de elemento individual tradicionales. El aumento en la sensibilidad del sistema y la SNR proporcionada con PA-MAE™ se utilizan a la hora de determinar la separación de los sensores en mediciones de propagación de ondas muy atenuadas, tal como es habitual en cilindros a presión de material compuesto. Por otra parte, se ha mostrado que es posible una ubicación precisa de la fuente a partir de una matriz de múltiples elementos.
Habida cuenta del análisis anterior, se utiliza una colocación de la matriz de sensores que sea convenientemente densa en la dirección axial 60, pero que de manera simultánea aproveche la ventaja del carácter menos atenuado de la propagación de ondas en la dirección circunferencial, para minimizar el número de ubicaciones de colocación de los sensores mientras se abarca totalmente el recipiente a presión.
En laboratorios se han utilizado matrices de sensores para evaluar la integridad estructural de los recipientes a presión. En el estado actual de la técnica, el recipiente a presión se retira de su aplicación in situ y se envía a un laboratorio para el ensayo. Por tanto, los recipientes a presión no se ensayan habitualmente cuando se emplean en las disposiciones de utilización. Esta divulgación hace referencia a un sistema de montaje de sensores que permite el ensayo de recipientes a presión in situ, tal como en una disposición 20 de cuatro recipientes a presión 22 contenidos dentro de un contenedor 24, tal como se muestra en la figura 1. El sistema divulgado permite el ensayo de recertificación de los recipientes a presión 22 in situ al permitir que los sensores de ensayo se manipulen en espacios muy compactos alrededor de los recipientes a presión según se disponen en una utilización real, tal como, por ejemplo, en un contenedor de envío.
En una realización ejemplar, el contenedor 24 es un contenedor de envío intermodal característico, tal como uno adecuado para con camiones articulados, trenes, barcos y barcazas de carga. La figura 1 muestra la parte superior de una disposición 20, la totalidad de la cual se puede observar en la figura 5. En la figura 1, se ha retirado el techo del contenedor 24 para permitir el acceso a una parte superior de la disposición 20 de los recipientes a presión 22.
Tal como se muestra en las figuras 1 y 3, se utilizan tipos diferentes de conjuntos de carril para sujetar los sensores en áreas diferentes del contenedor 24. Los conjuntos de carril 32, 44, 46 y 48 permiten la introducción de matrices de sensores en las áreas confinadas dentro del contenedor de envío 24 y alrededor de los recipientes a presión 22. Por ejemplo, el conjunto de carril superior 32 incluye unos soportes 42 para descansar sobre una pared lateral 62 de un contenedor de envío 24, en el que se coloca la disposición 20 de recipientes a presión 22. El conjunto de carril interior de arriba 44 incluye unas ruedas integradas para rodar en el espacio 64 entre los recipientes a presión 22, donde los rodillos o las roldanas 56 ruedan sobre las superficies de las paredes de arriba de los dos recipientes a presión 22 inferiores. Una vez que se introduce por rodadura en el espacio 64, el conjunto de carril interior de arriba 44 se eleva hasta una posición contra los dos recipientes a presión 22 de arriba mediante el cable 68 y el gancho 70, tal como se muestra en la figura 6. Posteriormente, el conjunto de carril interior de abajo 46 se puede introducir por rodadura de manera similar en el espacio 64. Dos conjuntos de carril inferiores 48 se fijan mediante soportes para tuberías 82 a las tuberías 30 en las esquinas de abajo del contenedor 24. Posteriormente, se hacen rodar los soportes de sensor 58 (que tienen unas barras separadoras 108 fijadas entre soportes de sensor 58 adyacentes) sobre el miembro de armazón 50 del conjunto de carril inferior 48 por medio de los rodillos 84, tal como se muestra en las figuras 10, 14 y 15.
Tal como se muestra en las figuras 1 y 2, en una realización ejemplar, los travesaños 26 se extienden a lo largo de los dos recipientes a presión 22 superiores e incluyen unas varillas de soporte 28. En el contenedor 24, una tubería perforada 30 se puede extender una longitud (es decir, una dimensión a lo largo de la dirección axial 60) del contenedor 24 en la parte superior y/o inferior de cada una de las paredes laterales 62 del contenedor 24. En algunos casos, las tuberías perforadas 30 contienen elementos de protección frente al fuego. En una realización ejemplar, los conjuntos de carril superiores 32 de un sistema de montaje de sensores ejemplar están situados cerca de las tuberías 30 superiores. Una pluralidad de sensores 34 y cajas de adquisición de datos 36 asociadas se disponen a lo largo de una longitud (es decir, una dimensión a lo largo de la dirección axial 60) de cada conjunto de carril superior 32. En una realización ejemplar, cada sensor 34 es un sensor PA-MAE que está configurado para estar colocado en contacto con la superficie cilíndrica exterior del recipiente a presión 22. Tal como se muestra en las ilustraciones, una matriz de sensores 34 está situada a lo largo de las superficies de los recipientes a presión 22 en ubicaciones predeterminadas para captar los datos de ondas acústicas relacionados con cada recipiente a presión 22.
La figura 2 es una vista de cerca de una parte derecha de la figura 1, que muestra un sensor 34 y su caja de adquisición de datos 36 asociada. Para situar el sensor 34 con el fin de obtener información sobre el recipiente a presión 22, se acciona un dispositivo de accionamiento 38 para el sensor 34 en la dirección 40, de modo que la superficie de detección del sensor 34 esté en contacto con la superficie exterior del recipiente a presión 22 con una fuerza de acoplamiento adecuada. En algunas realizaciones ejemplares, los dispositivos de accionamiento 38 adecuados incluyen, por ejemplo, cilindros neumáticos, motores eléctricos y actuadores magnéticos. En una realización ejemplar, la dirección 40 es esencialmente ortogonal a una tangente de la superficie exterior del recipiente a presión 22. En una realización ejemplar, el conjunto de carril superior 32 está soportado en el contenedor 24 mediante los soportes 42.
En las figuras 1 y 2, únicamente es visible la parte de arriba de una disposición 20 de cuatro recipientes a presión 22. La figura 3 muestra la totalidad de la disposición 20 de cuatro recipientes a presión 22, retirados del contenedor 24. Aunque el sistema de montaje divulgado se describe haciendo referencia a un grupo de cuatro recipientes a presión 22, situados en una disposición apilada de dos en dos, se contempla que los diversos componentes del sistema de montaje divulgado se puedan aplicar a otras disposiciones de recipientes a presión que incluyan más o menos recipientes a presión, con configuraciones de apilamiento diferentes y/o con tamaños de recipiente diferentes. Tal como se muestra en la figura 3, un sistema de montaje de sensores ejemplar incluye dos conjuntos de carril superiores 32, un conjunto de carril interior de arriba 44, un conjunto de carril interior de abajo 46 y dos conjuntos de carril inferiores 48. Cada uno de estos conjuntos de carril 32, 44, 46 y 48 tiene una longitud que es adecuada para el ensayo de los recipientes a presión 22 y, además, está configurado para el contenedor 24 en el que se sitúa la disposición 20 de recipientes a presión. Aunque los sensores 34, las cajas de adquisición de datos 36, los dispositivos de accionamiento 38 y sus líneas de suministro eléctrico, de señales y de fluidos asociadas no se muestran en algunos dibujos para una mejor visualización, se debe sobreentender que estos estarían fijados al sistema de montaje de sensores descrito en una utilización real. En una realización ejemplar, cada uno de los conjuntos de carril 32, 44, 46, 48 posee el mismo número de sensores 34 y de sus dispositivos de accionamiento 38 correspondientes, separados de manera uniforme a lo largo de una longitud que es paralela a la dirección axial 60. En la figura 3, para mayor simplicidad de la ilustración, no se muestran todos los dispositivos 34, 36 en cada uno de los conjuntos de carril 32, 44, 46 y 48.
En las realizaciones ilustradas, cada uno de los recipientes a presión 22 tiene una fila de sensores 34 (montados en los conjuntos de carril 32, 44, 46, 48) en lados diametralmente opuestos del recipiente a presión 22. Por tanto, en la realización ilustrada, las filas de sensores 34 se disponen alrededor de cada recipiente a presión 22 con una separación radial de aproximadamente 180 grados. Dicha disposición 20 es particularmente adecuada para que se utilice con sensores MAE de matriz en fase. No obstante, se contempla que se podrían añadir filas adicionales de sensores 34 ( y los conjuntos de carril correspondientes), tal como serían adecuadas con otros tipos de sensores, tales como los sensores MAE de elemento individual más tradicionales, o como justificación de un diámetro de recipiente, comportamiento de atenuación del material y otros factores. Por ejemplo, se pueden utilizar conjuntos de carril adicionales para separar filas de sensores alrededor de cada recipiente a presión 22 con una separación radial de aproximadamente 90 grados. Además, cuando se retira un recipiente a presión de un contenedor, se permite una flexibilidad adicional, y una separación radial entre tres filas de sensores alrededor de un recipiente a presión con una separación radial de aproximadamente 120 grados es útil. Se contempla que además sean adecuadas otras separaciones radiales, tales como las que se podría utilizar con otros tipos de sensores.
Tal como se muestra en la figura 4, cada uno del conjunto de carril interior de arriba 44 y el conjunto de carril interior de abajo 46 incluye dos miembros de armazón de aluminio con ranuras en T 50 en una realización ejemplar. 80/20 Inc. de Columbia City, Indiana comercializa unos miembros de armazón 50 particularme adecuados. En una realización ejemplar, los dos miembros de armazón 50 de cada uno del conjunto de carril interior de arriba 44 y el conjunto de carril interior de abajo 46 se mantienen con una relación mutuamente ortogonal mediante la fijación de cada uno de los miembros de armazón 50 a una placa en ángulo 52. Los soportes 54 de cada uno de los conjuntos de carril interiores 44, 46 posee unas roldanas 56 integradas. Tal como se muestra en el conjunto de carril interior de abajo 46, las roldanas 56 están orientadas de modo que rueden sobre las superficies cilíndricas exteriores de los recipientes a presión 22 de abajo. Los soportes de montaje de sensores 58 están situados en los conjuntos de carril interiores 44, 46, de modo que los dispositivos de accionamiento 38 montados en estos muevan los sensores adjuntos hasta una posición en contacto con las superficies cilíndricas exteriores de los recipientes a presión 22.
Debido a que cada uno de los conjuntos de carril interiores 44, 46 incluye dos elementos de armazón 50, los elementos de armazón de los conjuntos de carril interiores 45, 46 en algunos casos se denominarán con los números de referencia 50a y 50b. No obstante, se debe sobreentender que todas las referencias al miembro de armazón 50 también se aplicarán a los miembros de armazón 50a y 50b a menos que se indique lo contrario.
El conjunto de carril interior de arriba 44 tiene una pluralidad de roldanas 56 dispuestas de manera similar a aquellas descritas al hacer referencia al conjunto de carril interior de abajo 46. Para situar los conjuntos de carril interiores 44, 46 en el espacio 64 entre los cuatro recipientes a presión 22, en un método ejemplar de colocación de los conjuntos de carril de un sistema de montaje de sensores ejemplar, el conjunto de carril interior de arriba 44 se introduce en el espacio 64 mientras el conjunto de carril interior de abajo 46 permanece fuera de la disposición 20. El conjunto de carril interior de arriba 44 se introduce en el espacio 64 cerca de un extremo de los recipientes a presión 22 mediante la rodadura del conjunto de carril interior de arriba 44 con las roldanas 56 sobre las superficies cilíndricas de los dos recipientes a presión 22 inferiores. Por tanto, el conjunto de carril interior de arriba 44 ocuparía esencialmente la posición mostrada como ocupada por el conjunto de carril interior de abajo 46 en la figura 4. Una vez que se introduce totalmente el conjunto de carril interior de arriba 44 en el espacio 64, se eleva el conjunto de carril interior de arriba 44 hasta la posición mostrada en la figura 4 mediante un cable introducido a través de las anillas 66, que están aseguradas al soporte en ángulo 52 en una realización ejemplar. Tal como se muestra en la figura 6, se fija un cable 68 ejemplar a una varilla de soporte 28, que a su vez se fija al travesaño 26. En una realización ejemplar, se proporciona una conexión que se puede separar con facilidad entre la varilla de soporte 28 y el cable 68 mediante el gancho 70. En la posición elevada, se pone en contacto otro juego de roldanas 72 con las superficies exteriores cilíndricas de los dos recipientes a presión 22 de arriba.
Una vez que se eleva el conjunto de carril interior de arriba 44 hasta la posición mostrada en las figuras 4 y 6, se puede hacer rodar el conjunto de carril interior de abajo 46 hasta la posición mostrada, con las roldanas 56 en contacto con las superficies cilíndricas de los dos recipientes a presión 22 inferiores. Tal como se muestra en la figura 1, el panel de la pared frontal 73 del contenedor 24 tiene una abertura 74 dispuesta en este para permitir la introducción de los conjuntos de carril interiores 44, 46 en el espacio 64 entre los cuatro recipientes a presión 22 de la disposición 20. Para situar el sensor 34 con el fin de obtener información sobre el recipiente a presión 22, se acciona un dispositivo de accionamiento 38 para mover el sensor 34 en la dirección 40, de modo que la superficie de detección del sensor 34 esté en contacto con la superficie exterior del recipiente a presión 22 con una fuerza de acoplamiento adecuada. En realizaciones ejemplares, algunos dispositivos de accionamiento 38 adecuados incluyen, por ejemplo, cilindros neumáticos, motores eléctricos y actuadores magnéticos. En una realización ejemplar, la dirección 40 es esencialmente ortogonal a una tangente de la superficie exterior del recipiente a presión 22. Aunque no se ilustra, se debe sobreentender que una pluralidad de líneas de corriente eléctrica, de señales de comunicación y neumáticas de aire están conectadas con los sensores 34, los actuadores 38 y las cajas de adquisición de datos 36 asociadas montados en los conjuntos de carril 32, 44, 46, 48.
La figura 7 es una vista en perspectiva de una realización ejemplar del conjunto de carril superior 32. La figura 7A es una vista ampliada de la parte de la figura 7 que está rodeada por un círculo y etiquetada “A”. La figura 7B es una vista ampliada de la parte de la figura 7 que está rodeada por un círculo y etiquetada “B”. En la figura 7 se muestran algunos de los soportes de sensor 58, soportes de contenedor 42 y soportes de caja de adquisición de datos 76 fijados al miembro de armazón 50. De manera adicional, cada uno del soporte de contenedor 42, soporte de sensor 58 y soporte de caja de adquisición de datos 76 se muestra separado del miembro de armazón 50. Se puede seleccionar una longitud del miembro de armazón 50 (a lo largo de la dirección axial 60) para que se adapte a un recipiente a presión 22 particular que se debe evaluar. Además, se puede seleccionar el número de soportes de sensor 58 y de soportes de caja de adquisición de datos 76 (y un número de sensores 34 y cajas de adquisición de datos 36 correspondiente) de acuerdo con la longitud y el diámetro del recipiente a presión 22, junto con otras consideraciones tales como la composición de materiales del recipiente a presión y el tipo de sensor 34 que se debe montar. Preferentemente, cada uno de la pluralidad de soportes de sensor 58 está separado de manera uniforme a lo largo de una longitud del miembro de armazón 50 (es decir, a intervalos iguales) en una realización ejemplar. Dicha colocación a lo largo de la longitud del miembro de armazón 50 se puede ajustar en algunas realizaciones por deslizamiento y/o rodadura del soporte 42, 58 o 76 a lo largo de las ranuras longitudinales 78 del miembro de armazón 50. Además, los soportes 42, 58, 76 se pueden fijar al miembro de armazón 50 utilizando elementos de sujeción tales como, por ejemplo, placas, arandelas, tornillos y pernos.
La figura 7C muestra un lado opuesto del conjunto de carril superior 32 de la figura 7. La figura 7D es una vista ampliada de la parte de la figura 7C que está rodeada por un círculo y etiquetada “D”. Tal como se muestra en las figuras 7A y 12-15, en una realización ejemplar, el soporte de sensor 58 incluye unos brazos 112 en lados opuestos de las placas 102. Cada brazo 112 incluye al menos un orificio 114 configurado para el paso del elemento de sujeción 116, que asegura el sensor 34 entre los brazos 112 del soporte de sensor 58. Tal como se muestra en la figura 7A, los elementos de sujeción 134 pasan a través de dos orificios 104 en las placas 102 y se conectan con los elementos de sujeción 136 correspondientes situados dentro de la ranura 78 del miembro de armazón 50. Un dispositivo de accionamiento 38 está retenido en el espacio de contención del actuador 100 y está configurado para empujar sobre la superficie 118 del sensor 34 en la dirección 40. Esta acción pone en contacto componentes adecuados del sensor con la superficie del recipiente a presión 22.
Tal como se muestra en las figuras 7 y 7B, en una realización ejemplar, el soporte de contenedor 42 incluye una primera parte 120 fija al miembro de armazón 50 con el elemento de sujeción 122, la arandela 124 y la placa 126. El soporte de contenedor 42 también incluye una segunda parte 128 fija a la primera parte 120 mediante el elemento de sujeción 130, para de ese modo inmovilizar el larguero 132 de la pared lateral 62 (etiquetada en las figuras 1, 2 y 5) del contenedor 24 entre la primera y segunda parte 120, 128 del soporte de contenedor 42.
Tal como se muestra en la figura 7D, en una realización ejemplar, el soporte de caja de adquisición de datos 76 incluye una placa 138 que tiene unos orificios 140 para el paso de los elementos de sujeción 142, que se fijan a la caja de adquisición de datos 36. Asimismo, la placa 138 tiene unos orificios 144 para el paso de los elementos de sujeción 134, que se conectan con los elementos de sujeción 136 correspondientes situados dentro de la ranura 78 del miembro de armazón 50 (tal como se ha analizado anteriormente, por ejemplo, al hacer referencia a la figura 7A).
Las figuras 13-15 muestran unas vistas en perspectiva y en perspectiva de un despiece de unas realizaciones ejemplares del soporte de sensor 58. Un soporte de sensor 58 ejemplar incluye un espacio de contención del actuador 100 situado en el centro, configurado para contener el dispositivo de accionamiento 38. Las placas 102 incluyen los orificios 104 configurados para aceptar los elementos de sujeción que se fijan al miembro de armazón 50, tal como se ha analizado anteriormente al hacer referencia a la figura 7A. De manera adicional, haciendo referencia a las figuras 14 y 15, los orificios 104 se pueden utilizar para aceptar los elementos de sujeción (no se muestran) de fijación de la placa 106, que a su vez se fija a los rodillos 84.
La figura 8 es una vista en perspectiva de una realización ejemplar del conjunto de carril interior de arriba 44. En el lado izquierdo de la figura 8, en la parte rodeada por un círculo “A”, se muestran algunos de los componentes tales como el soporte de roldana 54 y su roldana 56 asociada, el soporte de sensor 58, el soporte de caja de adquisición de datos 80 y su caja de adquisición de datos 36 asociada como si estuvieran separados de los miembros de armazón 50. No obstante, estos elementos se ilustran que están fijos a los miembros de armazón 50 en la parte que no está rodeada por un círculo de la figura 8. En la figura 8, son claramente visibles los soportes de sensor 58 y los soportes de caja de adquisición de datos 80 en solo uno de los elementos de armazón 50b. No obstante, se debe sobreentender que también se proporciona una disposición similar de soportes de sensor 58 y soportes de caja de adquisición de datos 80 en los demás elementos de armazón 50a. La figura 8 también muestra un distribuidor de fluido 110, al cual se fijan líneas de fluido para el accionamiento de los dispositivos de accionamiento 38 retenidos en el espacio de contención del actuador 100 del soporte de sensor 58.
La figura 9 es una vista en perspectiva que ilustra algunos componentes de un conjunto de carril interior de abajo 46 ejemplar. Debido a que los soportes de sensor 58 están montados en dos miembros de armazón 50a y 50b, en algunos casos, los soportes de sensor se denominarán con los números de referencia 58a y 58b. No obstante, se debe sobreentender que todas las referencias a un soporte de sensor 58 también se aplicarán a los soportes de sensor 58a y 58b, a menos que se indique lo contrario. Los soportes de sensor 58a se muestran fijos al elemento de armazón 50a. Los soportes de sensor 58b se muestran retirados del elemento de armazón 50b. En una realización ejemplar, los soportes de caja de adquisición de datos 80 se fijan al elemento de armazón 50 entre soportes de sensor 58 adyacentes.
La figura 10 es una vista en perspectiva de una realización ejemplar del conjunto de carril inferior 48, que incluye los soportes de tubería 82 fijos al elemento de armazón 50 cerca de los extremos del elemento de armazón 50. En una realización ejemplar, los soportes de sensor 58 se fijan al elemento de armazón 50 mediante los rodillos 84, mostrados en las figuras 14 y 15. En una realización ejemplar, cada rodillo 84 está configurado con un saliente 86 que rueda a lo largo de una acanaladura 78 del elemento de armazón 50. En una realización ejemplar, las barras de separación 108 están situadas en el elemento de armazón 50 entre soportes de sensor 58 adyacentes, para facilitar unos intervalos de separación precisos y constantes entre los soportes de sensor 58 adyacentes (y, por lo tanto, una separación constante entre los sensores 34 en las matrices de sensores montadas).
La figura 11 es una vista en perspectiva parcial desde un extremo del conjunto de carril inferior 48 asegurado a la tubería 30 del contenedor 24. Con frecuencia, un contenedor 24 incluirá cuatro tuberías 30, siendo visibles las tuberías 30 de arriba en la figura 1 y siendo visibles las tuberías 30 de abajo en la figura 3. En una realización ejemplar, el soporte de tubería 82 incluye una primera parte 88 fija al miembro de armazón 50 con el elemento de sujeción 90 y una segunda parte 92 fija a la primera parte 88 mediante los elementos de sujeción 94, para de ese modo inmovilizar la tubería 30 entre la primera y segunda parte 88, 92 del soporte de tubería 82. La figura 11 muestra además una abrazadera de dos piezas 96, unidas entre sí mediante el elemento de sujeción 98, que se utiliza para asegurar la tubería 30 a un interior de la pared lateral 62 del contenedor 24.
Haciendo referencia a las figuras 1, 10 y 11, para la instalación del conjunto de carril inferior 48 en el contenedor 24, en una realización ejemplar, únicamente son necesarias unas pequeñas aberturas de acceso 75 en un panel de la pared final 73 cerca de las esquinas de abajo del contenedor 24, para la introducción del elemento de armazón 50 que tiene una primera parte 88 de soporte de tubería 82 fijada a este. El elemento de armazón 50 del conjunto de carril inferior 48 se asegura en el interior del contenedor 24 mediante la inmovilización conjunta de la segunda parte 92 y la primera parte 88 del soporte de tubería 82 alrededor de la tubería 30.
Posteriormente, la pluralidad de soportes de sensor 58, separados entre sí por unas barras separadoras 108 intermedias, se fijan al elemento de armazón 50 mediante los rodillos móviles 84 desde un extremo del elemento de armazón 50 hacia el otro extremo del elemento de armazón 50. Para situar el sensor 34 con el fin de obtener información del recipiente a presión 22, se acciona un dispositivo de accionamiento 38 para mover el sensor 34 en la dirección 40, de modo que la superficie de detección del sensor 34 esté en contacto con la superficie exterior del recipiente a presión 22 con una fuerza de acoplamiento adecuada. En algunas realizaciones ejemplares, dispositivos de accionamiento 38 adecuados incluyen, por ejemplo, cilindros neumáticos, motores eléctricos y actuadores magnéticos. En una realización ejemplar, la dirección 40 es esencialmente ortogonal a una tangente de la superficie exterior del recipiente a presión 22.
Tras recopilar y procesar la información procedente de los sensores 34 y las cajas de adquisición de datos 36, se pueden activar los dispositivos de accionamiento 38 para retraer los sensores 34 alejándolos de las superficies del recipiente a presión 22 respectivas, de modo que los conjuntos de carril 32, 44, 46, 48 se puedan retirar del contenedor 24 de un modo inverso a su instalación. Los conjuntos de carril 32, 44, 46, 48 se pueden desplegar en una disposición 20 de recipientes a presión diferente para la evaluación de la integridad estructural y la vida útil restante estimada de un grupo diferente de recipientes a presión 22.
Por ejemplo, para la retirada del conjunto de carril inferior 48, en una realización ejemplar, la línea conectada de múltiples soportes de sensor 58 y las barras separadoras 108 intermedias fijadas se pueden sacar desde un extremo del armazón 50. A continuación, se pueden desconectar las dos partes 88, 92 del soporte de tubería 82, lo que permite extraer el armazón 50 a través de la abertura 75 en la pared final 73 del contenedor 24.
Se puede hacer rodar el conjunto de carril interior de abajo 46 por medio de las roldanas 56 sobre los dos recipientes a presión 22 inferiores, hacia fuera por la abertura 74 de la pared final 73 del contenedor 24, para de ese modo retirar el conjunto de carril interior de abajo 46 del espacio 64 entre los recipientes a presión 20. Para la retirada del conjunto de carril interior de arriba 44, se separa el cable 68 del gancho 70 y se baja el conjunto de carril interior de arriba 44 de modo que las roldanas 56 estén en contacto con los dos recipientes a presión 22 inferiores. El conjunto de carril interior de arriba 44 se pueden hacer rodar por medio de las roldanas 56 sobre los dos recipientes a presión 22 inferiores, hacia fuera por la abertura 74 de la pared final 73 del contenedor 24, para de ese modo retirar el conjunto de carril interior de arriba 44 del espacio 64 entre los recipientes a presión 20.
Para la retirada del conjunto de carril de arriba 32 del contenedor 24, se pueden desconectar dos partes 120, 128 del soporte de contenedor 42, lo que permite su retirada del larguero 132 de la pared lateral 62 del contenedor 24. El armazón 50 se puede elevar fuera del contenedor 24 de modo que se pueda sustituir un techo del contenedor 24.
Aunque el contenido de esta divulgación se ha descrito haciendo referencia a diversas realizaciones, los expertos en la técnica reconocerán que se pueden realizar cambios de forma y detalle. Además, cualquier característica divulgada con respecto a un conjunto de carril 32, 44, 46, 48 se puede incorporar en otro conjunto de carril 32, 44, 46, 48 y viceversa.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un conjunto de montaje de sensores configurado para que se utilice con una disposición (20) de recipientes, que incluye al menos un primer, segundo, tercer y cuarto recipiente (22), incluyendo el conjunto de montaje de sensores:
un primer miembro de armazón (50a) alargado;
un primer rodillo (56) fijado al primer miembro de armazón (50a) alargado, estando configurado el primer rodillo (56) para estar en contacto con, y rodar sobre, una primera superficie de uno del primer, segundo, tercer y cuarto recipiente (22);
un primer sensor (34) fijado al primer miembro de armazón (50a) alargado y configurado para estar en contacto con una superficie del primer recipiente (22) tras el accionamiento en una primera dirección (40); un segundo miembro de armazón (50b) alargado conectado con el primer miembro de armazón (50a) alargado;
un segundo rodillo (56) fijado al segundo miembro de armazón (50b) alargado, estando configurado el segundo rodillo (56) para estar en contacto con, y rodar sobre, una segunda superficie de uno del primer, segundo, tercer y cuarto recipiente (22); y
un segundo sensor (34) fijado al segundo miembro de armazón (50b) alargado y configurado para estar en contacto con una superficie del segundo recipiente (22) tras el accionamiento en una segunda dirección (40) que es esencialmente ortogonal a la primera dirección (40).
2. El conjunto de montaje de sensores de la reivindicación 1, donde el primer rodillo (56) y el segundo rodillo (56) están orientados de manera esencialmente ortogonal entre sí.
3. El conjunto de montaje de sensores de una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, que incluye una placa en ángulo recto (52) que conecta el segundo miembro de armazón (50b) alargado con el primer miembro de armazón (50a) alargado en una disposición mutuamente ortogonal.
4. El conjunto de montaje de sensores de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que incluye un tercer rodillo (72) fijado al primer miembro de armazón (50a) alargado, estando configurado el tercer rodillo para estar en contacto con, y rodar sobre, una tercera superficie de uno del primer, segundo, tercer y cuarto recipiente (22).
5. El conjunto de montaje de sensores de la reivindicación 4, donde el tercer rodillo (72) está orientado de manera esencialmente paralela a uno del primer rodillo (56) y el segundo rodillo (56).
6. El conjunto de montaje de sensores de una cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, que incluye un mecanismo de elevación (28) que eleva el tercer rodillo (72) hasta la tercera superficie.
7. El conjunto de montaje de sensores de la reivindicación 1, donde la disposición (20) de recipientes está colocada en un contenedor (24) en una configuración apilada de dos en dos que tiene un espacio central (64), incluyendo el conjunto de montaje de sensores:
un conjunto de carril superior (32) fijado al contenedor (24) cerca de una parte superior del contenedor (24) y configurado para situar un tercer sensor (34) cerca del primer recipiente (22);
un conjunto de carril interior de arriba (44) situado en el espacio central (64) y configurado para situar el primer sensor (34) cerca del primer recipiente (22) y el segundo sensor (34) cerca del segundo recipiente (22); un conjunto de carril interior de abajo (46) situado en el espacio central (64) y configurado para situar un cuarto sensor (34) cerca del tercer recipiente (22) y un quinto sensor (34) cerca del cuarto recipiente (22); y un conjunto de carril inferior (48) fijado al contenedor (24) cerca de una parte inferior del contenedor (24) y configurado para situar un sexto sensor (34) cerca del cuarto recipiente (22).
8. El conjunto de montaje de sensores de la reivindicación 7, que incluye un soporte (42) configurado para fijar el conjunto de carril superior (32) a un larguero (132) del contenedor (24).
9. El conjunto de montaje de sensores de una cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, que incluye un travesaño (26) fijado al primer y segundo recipiente (22).
10. El conjunto de montaje de sensores de una cualquiera de las reivindicaciones 7-9, que incluye un soporte (82) configurado para fijar el conjunto de carril inferior (48) a una tubería (30) del contenedor (24).
11. El conjunto de montaje de sensores de una cualquiera de las reivindicaciones 7-10, que incluye un soporte de sensor (58) configurado para rodar en un armazón (50) del conjunto de carril inferior (48) y fijado al sexto sensor (34).
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