ES2956067T3 - Fusible de ciclo en línea - Google Patents

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ES2956067T3 ES17731367T ES17731367T ES2956067T3 ES 2956067 T3 ES2956067 T3 ES 2956067T3 ES 17731367 T ES17731367 T ES 17731367T ES 17731367 T ES17731367 T ES 17731367T ES 2956067 T3 ES2956067 T3 ES 2956067T3
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John Eihusen
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Hexagon Technology AS
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Abstract

Un sistema (10) y un método para predecir fallas inminentes de un recipiente a presión (12) incluyen un recipiente a presión (12), una fuente de fluido (16), una línea (14) acoplada al recipiente a presión (12) y al fluido. fuente (16), un aparato (18), un sensor (24) y un controlador (26). El aparato (18) incluye un conducto (36) y una estructura de contención (40). La estructura de contención (40) incluye una cavidad (38) separada del interior del conducto (36) por una porción de una pared del conducto (44) del conducto (36). El sensor (24) está configurado para determinar un valor de una propiedad física en la cavidad (38). El controlador (26) está en comunicación de señal con el sensor (24) y configurado para detectar un cambio en el valor. El método incluye determinar un primer valor de una propiedad física en la cavidad (38), experimentar una falla de la pared del conducto (44), determinar un segundo valor de la propiedad física en la cavidad (38) y detectar una diferencia entre las primer y segundo valor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Fusible de ciclo en línea
Antecedentes
Los recipientes a presión se utilizan comúnmente para contener una variedad de gases o fluidos bajo presión, tales como, por ejemplo, hidrógeno, oxígeno, gas natural, nitrógeno, propano y otros combustibles. En general, los recipientes a presión pueden presentar cualquier tamaño o configuración. Los recipientes pueden ser pesados o ligeros, de un solo uso (por ejemplo, desechables), reutilizables, sometidos a altas presiones (superiores a 0,345 MPa, por ejemplo), bajas presiones (inferiores a 0,345 MPa, por ejemplo) o ser utilizados para almacenar fluidos a temperaturas elevadas o criogénicas, por ejemplo.
Entre los materiales adecuados para la carcasa de recipientes a presión se incluyen metales, como el acero; o materiales compuestos, que pueden estar formados por capas laminadas de filamentos de fibra de vidrio enrollados u otros filamentos sintéticos unidos entre sí por una resina termoestable o termoplástica. Con frecuencia, dentro de la carcasa del recipiente a presión se dispone un revestimiento o forro para sellar el recipiente y que actúa, así, como barrera contra la permeación de fluidos.
Por lo general, los recipientes a presión tienen una vida útil limitada y es deseable retirar un recipiente a presión del servicio antes de que falle, ya que los fallos pueden ser catastróficos y causar daños o lesiones. Tanto la fatiga cíclica como la fatiga estática (rotura por tensión) contribuyen a la carga de fatiga y, por lo tanto, al fallo de los recipientes a presión. La vida útil natural, o el número de ciclos de fatiga de un recipiente a presión para un rango de presión específico (por ejemplo, de casi vacío a lleno) se utiliza normalmente para determinar cuándo debe retirarse un recipiente del servicio. No obstante, en algunas aplicaciones, los rangos de presión y el número de ciclos aplicados al recipiente a presión son inconsistentes y/o desconocidos. Además, no se conoce bien la interacción entre la vida a fatiga cíclica y la vida a fatiga estática. Los efectos de estar sometido a ciclos se combinan de forma desconocida con los efectos del tiempo que el recipiente a presión pasa a la máxima presión sin estar sometido a ciclos.
Para evaluar la vida útil a fatiga de un recipiente a presión suelen utilizarse proyecciones matemáticas de la vida útil del recipiente. Para ello, es necesario contar o estimar el número de ciclos y luego clasificarlos por niveles medios de tensión y rango de tensión. Estos ciclos se combinan en un número equivalente de ciclos de rango completo para estimar la vida útil restante del recipiente. A continuación, debe determinarse cómo combinar esta información con la fatiga estática. Las incertidumbres son inherentes al cálculo y la estimación de los ciclos, a la combinación de los efectos de los ciclos y a la evaluación de la vida útil total y restante del recipiente a presión. El documento WO 2017/087376 divulga un aparato indicador de fallos en el que un recipiente a presión primario está conectado a una fuente de fluido presurizado y un recipiente a presión suplementario está conectado en comunicación de fluidos y en línea con la línea que conecta la fuente y el recipiente a presión primario, siendo el recipiente a presión suplementario más susceptible al fallo por fatiga que el recipiente primario, de manera que el recipiente suplementario falla antes de que se produzca el fallo por fatiga del recipiente a presión primario.
El documento WO 2016/001542 divulga un dispositivo provisto de un acumulador equipado con una cámara de gas que contiene un gas a presión y una cámara hidráulica que contiene un fluido, donde la cámara de gas está separada de la cámara hidráulica por un diafragma elástico. Una tubería externa está conectada a la cámara de gas, estando la tubería provista de un sistema de seguridad sensible a impactos diseñado para abrirse en caso de que se apliquen fuerzas no deseadas a la tubería. El sistema de seguridad incluye un empujador para recibir los impactos y abrir la tubería.
Sumario
En un aspecto, la presente invención divulga un sistema según la reivindicación 1.
Así, el sistema incluye: un recipiente a presión; una fuente de fluido; una línea acoplada al recipiente a presión y a la fuente de fluido, en donde el fluido presurizado fluye a través de la línea; un aparato que incluye: una tubería conectada en la línea de manera que el fluido presurizado fluye a través de la tubería entre el recipiente a presión y la fuente de fluido, teniendo la tubería una pared de conducto que está expuesta a los ciclos de presión del recipiente a presión; una estructura de contención que incluye una cavidad separada del interior de la tubería por una porción de la pared de conducto; teniendo la porción de la pared de conducto un punto débil configurado de manera que la pared de conducto falla en el punto débil para permitir que el fluido fluya desde el interior de la tubería hacia la cavidad de la estructura de contención; un sensor configurado para determinar un valor de una propiedad física en la cavidad; y un controlador en comunicación de señales con el sensor y configurado para detectar un cambio en dicho valor.
En otro aspecto, la divulgación describe un método para predecir el fallo inminente de un recipiente a presión según la reivindicación 7. Así, el método incluye: conectar de forma fluida el recipiente a presión a una fuente de fluido presurizado a través de una línea de manera que el fluido presurizado fluye a través de la línea; conectar de forma fluida un aparato a la línea entre el recipiente a presión y la fuente, incluyendo el aparato: una tubería conectada en la línea de manera que el fluido presurizado fluya a través de la tubería, teniendo la tubería una pared de conducto que está expuesta a los ciclos de presión del recipiente a presión; y una estructura de contención que incluye una cavidad separada del interior de la tubería por una porción de la pared de conducto; determinar un primer valor de una propiedad física en la cavidad de la estructura de contención; experimentar un fallo en la pared de conducto que permite que el fluido presurizado fluya desde el interior de la tubería hacia la cavidad; determinar un segundo valor de la propiedad física en la cavidad; detectar una diferencia entre el primer y segundo valores; y calibrar el fallo de la pared de conducto para que se produzca antes de una vida útil estimada del recipiente a presión.
Este sumario se proporciona para introducir, de forma simplificada, conceptos que se describen más adelante en la descripción detallada. Este sumario no pretende identificar características clave o esenciales de la materia divulgada o reivindicada ni tampoco describir cada realización divulgada o cada implementación de la materia divulgada o reivindicada. Específicamente, las características divulgadas en el presente documento con respecto a una realización pueden ser igualmente aplicables a otra. Además, este resumen no pretende ser utilizado como ayuda para determinar el alcance de la materia reivindicada, que se define en las reivindicaciones adjuntas. Muchas otras ventajas, características y relaciones novedosas resultarán evidentes a medida que avance la descripción. Las figuras y la descripción que siguen ejemplifican, más concretamente, realizaciones ilustrativas.
Breve descripción de los dibujos
La materia objeto divulgada se explicará con más detalle haciendo referencia a las figuras adjuntas, en donde elementos similares de la estructura o del sistema se identifican con números de referencia similares en las diversas vistas.
La Figura 1 muestra una vista esquemática de un sistema a modo de ejemplo cubierto por las reivindicaciones, que incluye un recipiente a presión y un fusible a modo de ejemplo acoplado en serie a una fuente de fluido. La Figura 2 es una vista en perspectiva de un fusible a modo de ejemplo, cubierto por las reivindicaciones.
La Figura 3 es una vista transversal en perspectiva del fusible tomada a lo largo de la línea 3-3 de la Figura 2. La Figura 4 es una vista transversal en perspectiva de un segundo ejemplo de realización de un conducto de un fusible de la presente divulgación, cubierto por las reivindicaciones.
La Figura 5 es una vista en sección transversal en perspectiva de una tercera realización a modo de ejemplo de un conducto para uso en el fusible divulgado, cubierto por las reivindicaciones.
La Figura 6 es una vista transversal en perspectiva de un conducto diferente para su uso en el fusible divulgado, no cubierto por las reivindicaciones.
Si bien las figuras arriba identificadas exponen una o más realizaciones de la materia divulgada, también se contemplan otras realizaciones, tal como se indica en la divulgación. En todos los casos, esta divulgación presenta la materia divulgada como representativa y no limitativa. Debe entenderse que el experto en la materia podrá concebir otras muchas modificaciones y realizaciones siempre que estén dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Las figuras pueden no estar dibujadas a escala. En particular, es posible que algunas características estén ampliadas con respecto a otras para mayor claridad. Además, cuando se utilizan términos tales como arriba, abajo, encima, debajo, superior, inferior, lateral, derecha, izquierda, etc., debe entenderse que se utilizan únicamente para facilitar la comprensión de la descripción. Se contempla que las estructuras puedan orientarse de otras maneras.
Descripción detallada
La divulgación reconoce que es deseable anticipar el fallo del recipiente, lo que permite la retirada preventiva de un recipiente del servicio antes de que falle. En una realización a modo de ejemplo, un fusible está dispuesto en línea con un flujo de fluido, por ejemplo, a lo largo de una línea de flujo dentro o fuera de un recipiente a presión. El fusible está construido para indicar con seguridad una carga de ciclo máxima permitida. En una realización, el fusible incluye una cavidad de contención y un pequeño conducto que está rayado o mecanizado para presentar un punto débil, tal como un defecto similar a una muesca o hendidura en la porción del conducto que pasa a través de la cavidad de contención. En otra realización, un fusible incluye un conducto formado por una estructura y/o material diseñado para fallar antes del fallo previsto del recipiente a presión conectado. El fluido entra y sale del recipiente a presión a través del conducto. Tras la exposición a una carga de ciclo máxima permitida, las tensiones debidas a los ciclos de presión provocan el fallo del conducto, por ejemplo, en la ubicación del defecto. Cuando se rompe el conducto, se ventila hacia la cavidad de contención hasta que una propiedad física, tal como la presión interna de la cavidad, coincida con la del conducto. El aumento de presión en la cavidad puede utilizarse para activar una alarma que indique que se ha alcanzado la carga de ciclo máxima. Además, las fugas pueden dirigirse de forma segura a un sistema de ventilación. En consecuencia, los sistemas y métodos divulgados permiten a un usuario predecir el fallo inminente de un recipiente a presión conectado. En una realización a modo de ejemplo, el fusible está calibrado para fallar en un porcentaje predeterminado de la vida útil estimada del recipiente a presión.
La Figura 1 muestra una ilustración esquemática de una realización a modo de ejemplo de un sistema indicador de fallos de un recipiente a presión 10, que incluye un recipiente a presión 12 acoplado (por ejemplo, en comunicación de fluidos) a un conducto tal como una línea fuente 14. La línea fuente 14 puede ser, por ejemplo, un conducto o tubería metálica y/o polimérica. El recipiente a presión 12 está configurado para contener un fluido líquido o gaseoso bajo presión e incluye una construcción metálica y/o de material compuesto. Los metales adecuados incluyen, por ejemplo, acero inoxidable y aleaciones de níquel. Los materiales compuestos adecuados incluyen, por ejemplo, fibra de vidrio o fibra de carbono. La línea fuente 14 permite la comunicación de fluidos del recipiente a presión 12 con una fuente de fluido presurizado 16, que proporciona el fluido con el que se llena el recipiente a presión 12. Una válvula 34 está dispuesta en la línea fuente 14 entre la fuente de fluido 16 y el recipiente a presión 12. Cuando la válvula 34 está abierta, el recipiente a presión 12 y la fuente de fluido 16 están en comunicación de fluidos. Por el contrario, cuando la válvula 34 está cerrada, no se produce flujo entre la fuente de fluido 16 y el recipiente a presión 12.
En la realización ilustrada, el fusible 18 está dispuesto en serie con el recipiente a presión 12 con respecto a la fuente 16. No obstante, también pueden ser adecuadas otras disposiciones. Normalmente, el recipiente a presión 12 está acoplado a la línea 14 a través de un saliente 13 del recipiente a presión 12, pero puede utilizarse cualquier mecanismo de acoplamiento que permita que el fluido de la línea 14 fluya selectivamente dentro y fuera del recipiente a presión 12. Los detalles relevantes para la formación de un ejemplo de recipiente a presión 12 se divulgan en la patente de Estados Unidos n.° 4.838.971, titulada “Filament Winding Process and Apparatus”; y la patente de Estados Unidos n.° 4.369.894, titulada “Filament Wound Vessels".
En una realización a modo de ejemplo del sistema 10, un aparato tal como el fusible 18 puede ser diseñado para tener un tiempo predeterminado hasta el fallo (por ejemplo, esperanza de vida) que sea inferior al tiempo previsto hasta el fallo del recipiente a presión 12 en una cantidad que permita al fusible 18 señalar un fallo inminente del recipiente a presión 12. La vida útil esperada del recipiente a presión 12 puede determinarse por la duración y/o el número de ciclos de presión, por ejemplo, a una o más presiones estáticas antes de que la integridad estructural del recipiente a presión 18 se vea lo suficientemente comprometida como para provocar un fallo.
Como se muestra en la Figura 3, una realización a modo de ejemplo del fusible 18 incluye un conducto 36a configurado para la conexión de fluidos al conducto 14, de tal manera que el fluido que fluye a través del conducto 14 también fluye a través del conducto 36a. Aunque el conducto 36 se ilustra como un conducto cilíndrico en las Figuras 3-5, se contempla que también pueden utilizarse otras formas y geometrías de tubería. En una realización a modo de ejemplo, el conducto 36a presenta una pared de conducto 44a. Al menos un punto débil 20, tal como una muesca o hendidura, puede ubicarse en la pared de conducto 44a. De este modo, el fallo mecánico se inicia en el punto débil 20 antes de producirse en otra ubicación del fusible 18. En una realización a modo de ejemplo, el punto débil 20 está rayado o mecanizado en el conducto 36 a una profundidad precisa en la pared metálica de conducto 44. El punto débil 20 está calibrado para que la pared de conducto 44a se rompa antes de que falle el recipiente a presión 12, por ejemplo, en un porcentaje predeterminado de la vida útil estimada del recipiente a presión. Se contempla que es posible emplear cualquier punto débil 20, tal como, por ejemplo, un área de la pared de conducto 44a que presente un grosor, composición, estructura, susceptibilidad a la corrosión u otras propiedades diferentes que hagan que el punto débil sea más susceptible al fallo que el resto del fusible 18.
Uno o más sensores 24 pueden estar ubicados en, sobre, o conectados al fusible 18 y estar configurados para detectar una o más condiciones del fusible 18. Por ejemplo, el sensor 24 puede estar configurado para detectar una o más condiciones físicas del fusible 18, tales como temperatura, presión, emisiones acústicas, conductividad o cualquier otro indicador de fallo de la pared de conducto 44, tal como en el punto débil 20. El sensor 24 puede estar conectado al controlador 26 a través de la línea de comunicación de señales 32.
Para facilitar la exposición, se hará referencia a un controlador informático 26, que puede incluir, por ejemplo, procesadores, microprocesadores, microcontroladores y controladores lógicos programables (PLC) conocidos. En una realización a modo de ejemplo, el controlador 26 ejecuta un software y, por lo tanto, se comunica con dispositivos externos, tales como el sensor 24, el indicador 28, la válvula 34 y cualquier otro dispositivo externo, a través de líneas de comunicación de señales 32. En una realización a modo de ejemplo, dicha comunicación de señales puede realizarse a través de interfaces (no mostradas), como una que utilice un protocolo estándar RS-485/Modbus, utilizando medios de comunicación cableados y/o inalámbricos.
El controlador 26 recibe una señal del sensor 24 en relación con uno o más valores detectados de una condición física y ejecuta el software (no mostrado) para determinar si se ha producido un fallo en el conducto 36, basándose en el valor o valores detectados. En una realización a modo de ejemplo, uno o ambos indicadores 28 y la válvula 34 están en comunicación de señales con el controlador 26 a través de las líneas de comunicación de señales 32. El controlador 26 está configurado para responder a un fallo de la línea fuente 14, por ejemplo, activando el indicador 28 para transmitir una señal a un usuario y/o retirar del servicio el recipiente a presión 12. En un ejemplo, la activación del indicador 28 incluye el envío de una señal desde el controlador 26 para activar una señal visible y/o audible o una alarma a un usuario en relación con la rotura de la línea fuente 14 en el conducto 36. En otro ejemplo, la retirada del servicio del recipiente a presión 12 incluye la desconexión del recipiente a presión 12 de la fuente de fluido 16, tal como el envío de una señal desde el controlador 26 para cerrar automáticamente la válvula 34 entre el recipiente a presión 12 y la fuente de fluido 16, deteniendo así el flujo de fluido entre la fuente de fluido 16 y el recipiente a presión 12. Además, o de manera alternativa, el recipiente a presión 12 puede ser manualmente desmontado o de otra manera retirado del servicio, ya sea antes o después de una alerta de fallo, para su inspección.
Haciendo referencia a las Figuras 2 y 3, en algunas realizaciones, el fusible 18 está formado integralmente con la línea fuente 14. En otras realizaciones, el fusible 18 está formado como un componente separado que puede conectarse a segmentos de la línea fuente 14, tal como elementos de sujeción 22, que incluyen tuercas y arandelas unidas por rosca al eje 30 en una realización a modo de ejemplo. Tal como se muestra en la Figura 3, en una realización a modo de ejemplo, el fusible 18 incluye un conducto 36a que presenta un punto débil 20 formado en la pared de conducto 44a. El gas que fluye a través de la línea fuente 14 también fluye a través del conducto 36. La configuración del punto débil 20 y el material del conducto 36a están calibrados para que el conducto 36a se rompa en el punto débil 20 bajo una carga de ciclo de presión predeterminada a través de la línea fuente 14, en donde dicha carga de ciclo de presión predeterminada se calcula para reflejar la vida útil esperada del recipiente a presión 12 unido a la línea fuente 14. Al fallar el conducto 36a en el punto débil 20, el gas que fluye en la línea fuente 14 escapa del interior del conducto 36a hacia la cavidad 38 de la estructura de contención 40. Tal como se muestra en las Figuras 1 y 2, el sensor 24 está conectado a la cavidad 38 del fusible 18, por ejemplo, a través de una conexión en la abertura 42, para detectar uno o más valores de las condiciones físicas en la cavidad 38. Si bien se ilustra una configuración particular de la estructura de contención 40, se contempla que la estructura de contención 40 puede diferir en tamaño y forma de la realización ilustrada. No obstante, con independencia de la configuración de la estructura de contención 40, la comunicación de fluidos entre la línea fuente 14 y la cavidad 38 es proporcionada por la rotura del conducto 36a, tal como en el punto débil 20. Aunque en las Figuras 2 y 3 se aprecia que la estructura de contención 40 está abierta en la abertura 42, en una realización a modo de ejemplo, el sensor 24 está unido al fusible 18 en la abertura 42, por ejemplo, mediante un acoplador u otra conexión conocida.
En una realización a modo de ejemplo, el "fallo" del conducto 36 incluye la rotura del mismo o una brecha más pequeña que causa una fuga de fluido de una cantidad mayor que una cantidad umbral. Dicha cantidad umbral puede ser establecida por un usuario y/o determinada por un software ejecutado por el controlador 26 que tiene en cuenta factores que incluyen, por ejemplo, las condiciones físicas detectadas cuyos valores son determinados por uno o más sensores 24. El sensor 24 está configurado para determinar un valor de una propiedad física en la cavidad 38. Valores a modo de ejemplo de propiedades físicas incluyen, por ejemplo, una lectura de temperatura, un valor de presión, un valor de conductividad, una longitud de onda o frecuencia de emisión acústica y un valor de capacitancia o resistencia eléctrica, un valor óptico, y un porcentaje de concentración de sustancia. El controlador 26 está en comunicación de señales con el sensor 24 a través de la línea de comunicación de señales 32. El controlador 26 recibe múltiples lecturas del sensor 24, por ejemplo, a intervalos de tiempo y está configurado para detectar un cambio en los valores detectados por el sensor 24.
En un ejemplo, el fluido presurizado en el sistema 10 es un fluido criogénico. El sensor 24 devuelve un primer valor de temperatura de la cavidad 38 y un segundo valor de temperatura de la cavidad 38. El controlador 26 calcula una diferencia entre el primer y el segundo valor. El controlador 26 puede ejecutar software o programarse de otro modo para determinar que se ha producido la rotura de la pared de conducto 44 en el punto débil 20 si la diferencia está por encima de una diferencia umbral predeterminada. En otro método, aún más sencillo, el controlador 26 puede determinar que se ha producido un fallo en el fusible 18 si cualquiera de los valores de temperatura detectados está por debajo o por encima de uno o más valores de temperatura umbral predeterminados.
En otro ejemplo, si el fluido presurizado en el sistema 10 es hidrógeno, el controlador 26 puede determinar que se ha producido un fallo en la línea fuente 14 si el sensor 24 devuelve un valor de concentración de hidrógeno en la cavidad 38 de la estructura de contención 40 que está por encima de una concentración de hidrógeno umbral predeterminada, o que una diferencia en los valores de concentración de sustancia supera una diferencia umbral predeterminada. En otro ejemplo más, el controlador 26 puede determinar que se ha producido un fallo en la línea fuente 14 si el sensor 24 devuelve un valor de presión de gas en la cavidad 38 de la estructura de contención 40 que está por encima de una presión umbral predeterminada, o que una diferencia en los valores de presión medidos supera una diferencia umbral predeterminada. El software ejecutado por el controlador 26 también puede programarse para tener en cuenta cualquier combinación de valores de una condición física devueltos por los sensores 24 para determinar si se ha producido un fallo en la línea fuente 14.
Las Figuras 4-5 ilustran realizaciones a modo de ejemplo de otras configuraciones de conducto 36 que pueden usarse en el fusible 18. Tal como se muestra en la Figura 4, en una realización a modo de ejemplo, el conducto 36b incluye una pared de conducto 44b que puede estar formada por un material tal como un polímero. La capa de envoltura 46 formada alrededor de la pared de conducto 44b puede estar formada de un material compuesto de filamentos enrollados, que puede ser similar en composición y estructura al material compuesto de la carcasa del recipiente a presión 12 protegido. La capa de envoltura 46 está configurada en su composición y/o o estructura para fallar antes de un fallo previsto del recipiente a presión 12. A diferencia del conducto 36a de la Figura 3, el conducto 36b de la Figura 4 no presenta un punto débil diferenciado, sino que podría fallar en cualquier punto a lo largo de la pared de conducto 44b y/o la capa de envoltura 46. En consecuencia, una estructura de contención 40 para su uso con el conducto 36b puede incluir una cavidad 38 más grande que envuelva todas las porciones de conducto 36b entre elementos de sujeción 22. Un conducto 36b como el que se muestra en la Figura 4 puede ser más útil para predecir el límite de fatiga estática en la carcasa de material compuesto del recipiente a presión 12. Por el contrario, el conducto 36a de la Figura 3, que presenta un punto débil mecanizado diferenciado 20 en la pared de conducto 44a, puede ser más útil para predecir el fallo con respecto a un número predeterminado de ciclos de presurización.
El conducto 36c de la Figura 5 combina las características del conducto 36a de la Figura 3 y el conducto 36b de la Figura 4. En una realización a modo de ejemplo, la estructura de contención 40 para su uso con el conducto 36b puede incluir una cavidad 38a que rodee todo el conducto 36c entre los elementos de sujeción exteriores 22. Durante el uso, cuando se alcance el límite de fatiga estática de la capa de envoltura 46, se espera que la pared de conducto 44b se rompa, fallo que se calibra para que sea anterior al punto de fallo de la carcasa de material compuesto del recipiente a presión 12. Además, se espera que la pared de conducto 44a se rompa en el punto débil 20 cuando se haya experimentado un número determinado de ciclos de presurización en la pared de conducto 44a. Por lo tanto, el conducto combinado 36c es eficaz para proteger el recipiente a presión 12 contra los límites previstos de fatiga estática y de ciclos de presurización.
La Figura 6 muestra un conducto 36d que es similar en composición al conducto 36b de la Figura 4. Sin embargo, la forma estructural de la pared de conducto 44c y la capa de envoltura 46c no son estructuras tubulares como se muestra en las Figuras 3-5. Más bien, como se muestra en la Figura 6, el conducto 36d puede tener una geometría esférica. Al igual que con la Figura 5, el conducto 36d de la Figura 6 también puede combinarse con un dispositivo predictivo del ciclo de presión similar a la pared de conducto 44a con el punto débil 20 formado en el mismo. Al igual que con las realizaciones expuestas anteriormente, se contempla que la estructura de contención 40 puede rodear el conducto 36d y estar equipada con otros componentes tales como el sensor 24, el controlador 26, el indicador 28 y la línea de comunicación de señales 32 como se ha expuesto anteriormente. Tal sistema, sin embargo, no está cubierto por el alcance de las reivindicaciones.
En algunas realizaciones, la geometría de un conducto 36 puede utilizarse para generar puntos de fallo por tensión en la pared de conducto 44c y/o en la capa de envoltura 46c que funcionan de manera similar al punto débil 20 de la pared de conducto 44a.
Mientras que los fusibles 18 divulgados, que presentan diferentes conductos 36, han sido descritos como incluyendo una estructura de contención 40 configurada para actuar tal como se describe con referencia al sistema indicador de fallo 10 de la Figura 1, también se contempla que los conductos 36 divulgados pueden, además, o de manera alternativa, colocarse en comunicación de fluidos con un sistema de ventilación. Dicho sistema de ventilación puede liberar de forma segura y controlable el fluido presurizado de un recipiente a presión 12 y/o una fuente de fluido 16 para impedir la liberación incontrolada de fluido o la rotura del recipiente a presión.
Aunque el objeto de la presente divulgación se ha descrito con referencia a varias realizaciones, los expertos en la materia entenderán que es posible realizar modificaciones en la forma y los detalles siempre que no se aparten del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Además, cualquier característica divulgada con respecto a una realización puede incorporarse en otra realización y viceversa.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (10) que incluye:
un recipiente a presión (12);
una fuente de fluido (16);
una línea (14) acoplada al recipiente a presión (12) y a la fuente de fluido (16), en donde el fluido presurizado fluye a través de la línea (14);
un aparato (18) que incluye:
una tubería (36) conectada en la línea (14) de manera que el fluido presurizado fluye a través de la tubería (36) entre el recipiente a presión (12) y la fuente de fluido (16), teniendo la tubería (36) una pared de conducto (44) que está expuesta a los ciclos de presión del recipiente a presión (12);
una estructura de contención (40) que incluye una cavidad (38) separada del interior de la tubería (36) por una porción de la pared de conducto (44);
teniendo la porción de la pared de conducto (44) un punto débil (20) configurado de manera que la pared de conducto (44) falla en el punto débil (20) para permitir que el fluido fluya desde el interior de la tubería (36) hacia la cavidad (38) de la estructura de contención (40); y
un sensor (24) configurado para determinar un valor de una propiedad física en la cavidad (38); y un controlador (26) en comunicación de señales con el sensor (24) y configurado para detectar un cambio en dicho valor.
2. El sistema (10) según la reivindicación 1, en donde la propiedad física se selecciona del grupo que consiste en presión, temperatura, emisión acústica, conductividad, resistencia, capacitancia, óptica y concentración de sustancia.
3. El sistema (10) según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que además incluye un indicador (28) en comunicación de señales con el controlador (26).
4. El sistema (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 que además incluye una válvula (34) dispuesta entre la fuente de fluido (16) y el recipiente a presión (12).
5. El sistema (10) según la reivindicación 4, en donde la válvula (34) está en comunicación de señales con el controlador (26).
6. El sistema (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el punto débil (20) es una estructura diferenciada ubicada sobre la porción de la pared de conducto (44).
7. Un método para predecir el fallo inminente de un recipiente a presión (12), incluyendo el método:
conectar de forma fluida el recipiente a presión (12) a una fuente de fluido (16) presurizado a través de una línea (14) de manera que el fluido presurizado fluya a través de la línea (14);
conectar de forma fluida un aparato (18) a la línea (14) entre el recipiente a presión (12) y la fuente (16), incluyendo el aparato (18):
una tubería (36) conectada en la línea (14) de manera que el fluido presurizado fluye a través de la tubería (36), teniendo la tubería (36) una pared de conducto (44) que está expuesta a los ciclos de presión del recipiente a presión (12); y
una estructura de contención (40) que incluye una cavidad (38) separada del interior de la tubería (36) por una porción de la pared de conducto (44);
determinar un primer valor de una propiedad física en la cavidad (38) de la estructura de contención (40); experimentar un fallo en la pared de conducto (44) que permite que el fluido presurizado fluya desde el interior de la tubería (36) hacia la cavidad (38);
determinar un segundo valor de la propiedad física en la cavidad (38);
detectar una diferencia entre el primer y segundo valores; y
calibrar el fallo de la pared de conducto (44) para que se produzca antes de una vida útil estimada del recipiente a presión (12).
8. El método según la reivindicación 7 que además incluye determinar si la diferencia supera una diferencia umbral predeterminada.
9. El método según la reivindicación 8 que además incluye:
determinar que la diferencia supera una diferencia umbral predeterminada; y transmitir una señalización a un usuario.
10. El método según la reivindicación 8 o la reivindicación 9 que además incluye:
determinar que la diferencia supera una diferencia umbral predeterminada; y cerrar una válvula (34) entre la fuente (16) y el recipiente a presión (12).
11. El método según la reivindicación 10, en donde el cierre de la válvula (34) se realiza automáticamente mediante un controlador (26).
12. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en donde la propiedad física se selecciona del grupo que consiste en presión, temperatura, emisión acústica, conductividad, resistencia, capacitancia, óptica y concentración de sustancia.
13. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, en donde calibrar el fallo de la pared de conducto (44) incluye el cálculo de un porcentaje predeterminado de la vida útil estimada del recipiente a presión (12).
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