MXPA05014233A - Sensor aereo de fuga de gas. - Google Patents

Sensor aereo de fuga de gas.

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MXPA05014233A
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gas
leak detector
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gas leak
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Inventor
Egor Degtiarev
Ralph Motto
Alexander Karpov
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Lasen Inc
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Abstract

Un sensor que puede detectar un gas que ha fugado, particularmente de tuberias enterradas o expuestas. El sensor puede colocarse en una aeronave y volar a alturas, por ejemplo de hasta 152.4 m (500 pies), u otras alturas, y a velocidades relativamente altas a lo largo de la longitud de la tuberia. Una fuente de luz que puede sintonizarse esta programada para conmutar entre una primera frecuencia, que se sabe que sera absorbida por el gas en cuestion, y una segunda frecuencia, que se sabe que no sera absorbida facilmente por el gas en cuestion. Tambien se proporciona un telemetro laser para medir la distancia entre la tuberia y el sensor. De preferencia, se proporciona una computadora para interpretar las lecturas de los sensores, con base en las distancias medidas por el telemetro laser. De preferencia, tambien se proporciona un receptor de Sistema de Posicionamiento Global (GPS).

Description

SENSOR AEREO DE FUGA DE GAS REFERENCIA A LAS SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de la presentación de la solicitud de patente provisional norteamericana no. de serie 60/475,382 titulada "Sistema aéreo a base de láser para la inspección de las tuberías de transmisión de gas natural y de líquidos peligrosos", presentada el 3 de junio de 2003; así como la solicitud de patente provisional norteamericana no. 60/465,380, titulada "Desplazador rápido de longitud de onda rápido21, presentado el 3 de junio de 2003, y cuyas especificaciones se incorporan como referencia. DECLARACIÓN REFERENTE A LA INVESTIGACIÓN O EL DESARROLLO PATROCINADA FEDERALMENTE El gobierno norteamericano ha pagado una licencia en esta invención y el derecho en limitadas circunstancias para requerir que el propietario de la patente otorgue licencias a otros bajo términos razonables tal como lo proveen los términos del contrato no. F33615-98-C-1203 otorgado por la Fuerza Aérea Norteamericana. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la Invención (Campo Técnico) : La presente invención se refiere a un método y aparato para la detección aérea a base de láser para la detección de fugas. Particularmente la presente invención se refiere a un método y aparato para la detección de los hidrocarburos gaseosos que se han fugado de tuberías enterradas y no enterradas. Descripción de la Técnica relacionada: Tomar en cuenta que la siguiente discusión se refiere a una publicación que debido a su reciente fecha de publicación posiblemente no sea considerada como técnica anterior frente a la presente invención. La discusión de esa publicación se seda como una base más completa y no para que se considere una admisión de que esa publicación es la técnica anterior para los propósitos de determinar la patentabilidad. No existen tuberías que puedan durar para siempre y nunca presentar fugas. Así que se puede esperar que se presenten fugas. Las fugas no solo dan como resultado en producto desechado y mayores costos de operación, sino que las fugas pueden provocar problemas ambientales y de salud. Si gas flamable se fuga de una tubería, una explosión masiva fácilmente puede ser provocada por hasta la chispa más pequeña. Aunque los detectores de as han sido conocidos por algún tiempo, la mayoría requieren que el detector sea llevado muy cerca de la tubería. Ya que las tuberías frecuentemente se extienden varios kilómetros y cruzan las propiedades de muchos propietarios de terrenos, el portar un detector a través de esos terrenos frecuentemente es un proceso difícil y arduo, que requiere que el usuario salte muchas bardas y obtenga numerosas llaves de puertas. Las tuberías frecuentemente se encuentran en áreas que son difíciles de accesar y negociar debido a montañas, valles, cañadas, árboles y maleza. Así un detector de gas aéreo permite- que un usuario no solo inspeccione una tubería sin someter a un usuario a la navegación de terrenos ambientalmente arduos, sino que también permite la inspección de grandes áreas. Como otra ventaja una inspección entierra de una tubería típicamente alcanza una distancia de inspección en el orden de aproximadamente 16 km/día. La presente invención en contraste puede obtener distancias mayores a 32 km/hora. La patente norteamericana no. 5,742,053 de Rekunyk, titulada "Método y Aparato para la Detección Infrarroja de gas", describe el uso de una aeronave para detectar fugas de gas de una tubería. La invención de Rekunyk, sin embargo requiere que la aeronave viaje aproximadamente 15 metros del suelo a velocidades de entre 80 y 160 km por hora. Aun cuando los derechos de vía para las tuberías no presentan árboles, las líneas de energía eléctrica continúan atravesando el derecho de vía. Una aeronave que viaje hasta a 160 km/hora y que solo está a 15 metros por encima del suelo es una cosa muy peligrosa. La invención de Rekunyk debe viajar cercano al suelo debido a que el detector de fugas descrito aquí requiere que el gas pase entre un emisor infrarrojo (IR) y un receptor IR. Ya que el emisor y el receptor deben quedar directamente uno frente al otro, deben estar fijados de forma segura a la aeronave y la propia aeronave debe pasar a través de la columna de gas creada por la fuga. La detección área del gas también ha sido posible por medio de la formación de imagen láser por retrodispersión. Está tecnología es muy compleja y cara. Una gráfica visual de la imagen bidimensional de la columna de gas se crea sobre una pantalla. Además la creación de una imagen bidimensional tarda considerablemente más tiempo, alentando considerablemente la velocidad del examen. En una conferencia que se realizó el 17 y 18 de septiembre de 2001, y publicada posteriormente en los Procedimientos de la Sociedad de Ingeniería óptica, en las páginas 74-81, en el volumen 4546, publicada en 2002, LaSen, Inc. (solicitante) describió un detector de fugas de gas por láser diferencial. Como se describe aquí un gas por ejemplo metano podría detectarse remotamente al usar un láser diferencial capaz de conmutar rápidamente entre dos frecuencias. Se indica que debe seleccionarse una frecuencia que corresponda con una frecuencia que se sepa es absorbida por el gas en cuestión, y que deben seleccionarse otras frecuencias de las que se sabe que el gas en cuestión no absorbe fácilmente. Sin embargo ese detector de fugas no fue viable para la operación desde la plataforma en vuelo. Primero cuando el detector de fugas es operado desde esa plataforma, la distancia entre el detector de fugas y el área sobre el suelo iluminado por el láser estará sujeto a cambios constantes e inevitables debido al movimiento de la aeronave. Debido a que el metano normalmente está presente en la atmósfera a una concentración promedio de 1.7 partes por millón, esos cambios de distancia provocarán imprecisiones en la determinación de si la concentración de metano en un lugar en particular excede un nivel base normal, ese exceso de concentración indica una potencial fuga de gas. Así el sistema debe incorporar una forma para medir de forma continua y precisa la distancia entre el detector y el área objetivo en el suelo. Adicionalmente, usando el detector de fugas en una plataforma móvil hace necesario el almacenar continuamente la información de posición con el fin de monitorear el área estudiada así como apuntar el lugar de las fugas detectadas. De acuerdo con esto la presente invención fue desarrollada para tratar estos problemas, proporcionando un detector de fugas de gas que puede ser operado de forma eficiente desde una aeronave.
BREVE SUMARIO DE LA INVENCIÓN La modalidad preferida de la presente invención se dirige a un aparato y un método para detectar una fuga de gas . La invención comprende una o más fuentes de luz para producir una pluralidad de diferentes frecuencias electromagnéticas, un detector de energía de retorno, un telémetro, y cuando menos una computadora. La computadora es capaz de modificar las lecturas obtenidas de un detector de energía en base a una distancia desde el telémetro a un punto de reflexión. La distancia se obtiene con el telémetro. Las fuentes luminosas preferentemente comprenden un oscilador paramétrico óptico, uno o más láser. La fuente de luz puede ser una fuente luminosa ajustable. El telémetro es preferentemente un telémetro láser. La invención también preferentemente tiene un receptor del sistema de posicionamiento global, una cámara digital y uno o más contenedores para muestras de gas. Los contenedores de muestras de gas preferentemente tienen fijados a ellos un sensor de energía secundario. El aparato preferentemente también tiene uno o más divisores de rayos. La computadora obtiene un valor del receptor del Sistema de Posicionamiento Global. La computadora continuamente almacena la posición del aparato detector de fugas. Una computadora también almacena la localización espacial después de la detección de la fuga de gas.
Las lecturas se calibran en base a las lecturas de calibración obtenidas del sensor de energía secundario unido al contenedor de muestras de gas. Una pluralidad pulsos de luz se dirigen hacia la posición de la tubería. Los pulsos de luz comprenden cuando menos dos frecuencias diferentes. Las reflexiones de esos pulsos son observados por un sensor de energía de retorno. La computadora compara el espectro de absorción obtenida a diferentes frecuencias electromagnéticas por medio del sensor de energía de retorno. La computadora entonces calcula un valor de concentración de gas. El valor de concentración puede modificarse por medio de la computadora en base a la distancia medida. La invención puede además consistir en alternar entre una distancia que se sabe es absorbida por un gas objetivo y una frecuencia de la que se sabe es fácilmente absorbida por un gas objetivo.. La pluralidad de pulsos de luz pueden ser dirigidas hacia una tubería desde una aeronave. La tubería puede ser inaccesible a los pulsos de luz. Si este es el caso la localización puede ser el suelo o cualquier otra estructura por encima o muy cercana a la tubería inaccesible. Un objeto primario de la presente invención es el de proporcionar un método y un aparato para detectar una fuga de gas desde una plataforma aérea. Una ventaja de la presente invención es que una tubería puede ser monitoreada desde una aeronave que viaje a una distancia segura sobre el suelo. Otra ventaja de la presente invención es que las tuberías que son difíciles de acceder desde el solo pueden ser examinadas rápidamente desde el aire. Otros objetos, ventajas, y características nuevas, y otros alcances de aplicación de la presente invención se indicarán en la descripción detallada que sigue, tomada conjuntamente con los dibujos anexos, y en parte serán evidentes para los expertos en la técnica después del examen de lo siguiente, o pueden concluirse al poner en práctica la invención. Los objetos y las ventajas de la invención pueden realizarse y obtenerse por medio de las instrumentaciones y combinaciones particularmente indicadas en las reivindicaciones anexas. BREVE DESCRIPCIÓN DE VARIAS VISTAS DE LAS FIGURAS Los dibujos anexos que se incorporan en y forman parte de la descripción, ilustran una o más modalidades de la presente invención y junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención. Los dibujos solo tienen el propósito de ilustrar una o más modalidades preferidas de la invención y no deben limitar a la invención: La figura 1 es un diagrama simplificado que ilustra los conceptos básicos de la presente invención; y La figura 2 es una representación de una modalidad preferida del aparato de la presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a un método y un aparato para usarse en la detección de fugas de tuberías, si como para determinar su localización espacial de las mismas.
Más particularmente, la presente invención se dirige hacia un método mejorado y un aparato para detectar figuras de gas de tuberías que están enterradas o expuestas, al emplear una aeronave que puede viajar a velocidades relativamente altas y no necesitan volar peligrosamente cerca de la superficie. El término "gas" que se usa en la descripción y las reivindicaciones se pretende tenga su significado común e incluye gases comprimidos y también líquidos, que crean vapores de gas o se convierten directamente en gas después de escapar de la tubería. Mientras que la presente invención puede usarse para detectar cualquier tipo de gas, propano, butano, gas natural, metano y etano son los gases para los cuales preferentemente se usa la presente invención. Como se usa en toda la descripción y las reivindicaciones, los términos "fuente luminosa" y "luz" significan una fuente luminosa coherente o incoherente, incluyendo pero no limitándose a láser, osciladores paramétricos ópticos y similares, y a la luz emanada de ellos. Además, los términos "fuente luminosa" y "luz" como se usan en la descripción u las reivindicaciones se pretende que se limiten solo a luz visible. Además el término "fuente luminosa" se pretende incluyan todas las frecuencias del espectro electromagnético. Además el término "tubería" como se usa en la descripción y las reivindicaciones se usan para mantener la simplicidad y se pretende que incluye cualquier y todos los dispositivos, aparatos y estructuras capaces no solo de transportar material, pero también aquellos dispositivos, aparatos y estructuras que pueden ser usados para almacenar y/o contener material, incluyendo pero sin limitarse a tanques de almacenamiento superficiales o subterráneos. Para los propósitos de la presente invención, una "tubería" puede encontrarse superficialmente y ya sea ser visible desde el aire o tener una vista no obstruida desde el aire, por debajo de la superficie terrestre o encerrado de cualquier otra forma en una estructura. El término "computadora" tal como se usa en la descripción y en las reivindicaciones se usa por simplicidad y se pretende que incluyan todos los dispositivos electrónicos capaces de tomar lecturas de los sensores y realizar acciones en base a esas lecturas. Como tal, el término "computadora" incluye pero no se limita a computadoras, procesadores, microcontroladores, microprocesadores, y circuitos electrónicos capaces de realizar las funciones antes descritas, así como múltiplos y combinaciones de estos. Mientras que virtualmente cualquier tipo de telémetro pueden usarse para proporcionar resultados deseables, el telémetro de la presente invención preferentemente es un "telémetro láser". El término "telémetro", co o se usa aquí en la especificación y las reivindicaciones se pretende incluya cualquier tipo de telémetro así como cualquier otro aparato para medir la distancia. ' " Debido a la gran cantidad de vehículos y estructuras voladoras, el término "aeronave" como se usa en la descripción y las reivindicaciones se pretende incluyan todos los dispositivos, aparatos y estructuras que pueden viajar en el aire, incluyendo pero no limitándose a aviones, y helicópteros, así como aeronaves no tripuladas que también pueden incluir aviones y helicópteros controlados por radio, pero sin limitarse a esos. Aunque la modalidad preferida de la presente invención incluye un oscilador paramétrico óptico para conmutar entre dos ' frecuencias diferentes, resultados deseables también pueden obtenerse al proporcionar dos fuentes luminosas de frecuencia fija diferentes, una fija a una frecuencia que se sabe es absorbida por el gas objetivo, y la otra fija a una frecuencia que se sabe que es fácilmente observada por el gas objetivo, y la otra fijada a una frecuencia que se sabe que es absorbida fácilmente por el gas objetivo. La figura 1 muestra un diagrama simplificado que ilustra los conceptos básicos de la presente invención. Como se muestra aquí un detector de fugas de gas 10 está dispuesto en la aeronave 20. Una aeronave 20 vuela por encima de la tubería 30, el rayo 40 se dirige a un área directamente por encima de la tubería 40. El gas 50 que escapa de la fuga 60 se detecta por medio del detector de fugas 10. Aunque el rayo 40 se muestra divergente, el rayo 40 puede o no divergir dependiendo de que tipo de fuente luminosa y ópticas para formar el rayo se esté usando. Refiriéndonos a las figuras el aparato detector de fugas de gas de la presente invención generalmente se muestra como el elemento 10. El detector de fugas 10 preferentemente tiene una fuente de luz ajustable 70 que es capaz de conmutar rápidamente entre cuando menos dos frecuencias. El sensor de energía de retorno 80 puede ser cualquiera de un número de sensores de energía disponibles que pueden producir resultados deseables, incluyendo pero sin limitarse al detector de energía crio-enfriado marca Judson Technologies J10D InSb. El sensor de energía 80 es capaz de detectar la luz de la fuente luminosa 70 que se refleja desde la tierra, tubería u otra estructura que resida substancialmente por debajo de la aeronave 20. El detector de fugas 20también está equipado con ópticos colectores de luz 90, y un telémetro 100, preferentemente un telémetro láser. La cámara digital 110 así como el receptor 129 del sistema de posicionamiento global (GPS) 120, están preferentemente conectados al detector 10. Aunque aquellos expertos en la técnica reconocerán fácilmente que la presente invención puede ser equipada para recibir la energía de batería u otras fuentes de potencia que pueden suministrar la corriente y el voltaje requeridos a cada uno de los componentes de la invención, el detector 10 preferentemente tiene una fuente de potencia 130 que tiene varios convertidores y reguladores de voltaje, que proporcionan electricidad a cada elemento del aparato en sus niveles apropiados de voltaje y corriente. La energía de suministro 130 preferentemente es una fuente de corriente directa tal como una batería. El detector de energía piroeléctrica 140 preferentemente se provee para medir la intensidad de cada pulso del rayo 40. Una porción del rayo 40 de la fuente luminosa 70 preferentemente se refleja al sensor de energía secundario 140 con la ayuda de un divisor de rayos 145. Esta medición de intensidad es usada por una computadora 150 para compensar cualquier fluctuación en la intensidad entre tomas de la fuente luminosa 70. Una disminución en la intensidad de un pulso en línea, que se discute abajo, puede dar como resultado una falsa detección de las fugas de gas 60. El conocimiento constante de la intensidad de salida real de cada disparo de la fuente luminosa 70 permite así obtener medidas precisas y consistentes del gas 50 que ha escapado a través de la fuga 60. Aunque no son componentes esenciales de la presente invención, el detector 10 preferentemente incluye divisores de rayos 160 y 170 que reflejan una porción de un rayo 40 a través de contenedores de muestras 180 y 190 y en sensores de energía secundarios 200 y 210. Ya que las tuberías de gas natural serían probablemente las tuberías más comúnmente inspeccionadas, y debido a que el metano y el etano constituyen la vasta mayoría de la composición del gas natural, se prefiere que una muestra de gas etano esté dispuesta en el contenedor de muestras 180. La capacidad de pasar el rayo 40 a través de cantidades conocidas de gas objetivo, permite que la presente invención sea capaz de ser calibrada rápida y fácilmente al colocar una computadora 150 en un modo de calibración y entonces leer la salida de los sensores secundarios 200 y/o 210. La computadora 150 se usa preferentemente para compilar datos recibidos de cada uno de los sensores de energía, así como el telémetro láser 100, el receptor GPS 120 y la cámara digital 110. Adicionalmente la computadora 150 controla la fuente luminosa 70 por medio de una conexión eléctrica. La computadora 150 no solo enciende y apaga la fuente luminosa 70, sino que la computadora 150 puede ajustar a la fuente luminosa 70 para que conmute entre frecuencias específicas en línea y fuera de línea. Habiendo explicado los elementos del aparato de la presente invención, ahora se describirá la operación. Un usuario primero selecciona la tubería que se va a examinar. A continuación el usuario determina el tipo de gas 50 que será emitido si la tubería 30 tiene una figura 60. El usuario entonces fija la fuente luminosa 70 para que conmute entre una primera frecuencia óptica, que coincide con el pico de una línea de absorción del gas objetivo, y una segunda frecuencia óptica que está desfasada del pico de la misma línea de absorción del gas objetivo (el gas que se está buscando) , este método también es conocido como absorción diferencial. Esas dos frecuencias se llana de aquí en adelante como frecuencias "en línea" y "fuera de línea" respectivamente. Como ejemplo, las longitudes de onda de las frecuencias que se usan preferentemente para detectar el metano son 3.392 µm para la frecuencia en línea y 3.387 µm para la frecuencia fuera de línea. Como ejemplo las longitudes de onda de las frecuencias que preferentemente se usan para detectar metano son 3.392 µm para la frecuencia en línea, y 3.387 µm para la frecuencia fuera de línea. La longitud de onda de 3.392 µm se iguala a la línea de absorción P(7) de gas metano. Tanto las frecuencias "en línea" y "fuera de línea" se seleccionan de tal forma que se minimiza su absorción por medio de constituyentes atmosféricos normales tales como agua. Después de que esas frecuencias han sido programadas en la fuente luminosa 70, el detector 10 se vuela directamente por encima de la tubería 30. La altura a la cual el detector 10 vuela sobre la tubería 30 es preferentemente una que permita que el rayo 40 emitido desde la fuente luminosa 70, ilumine un área de aproximadamente 6 a aproximadamente 9 metros de diámetro sobre el suelo. Una vez que la aeronave ha obtenido aproximadamente la distancia apropiada desde el suelo, se activa el detector 10. La computadora 150 primero hace que la fuente luminosa 70 emita un pulso fuera de línea. Los pulsos referidos aquí pueden ser reflejados de la tubería, sin embargo si la tubería está enterrada o es inaccesible, el pulso puede ser reflejado desde el puso o cualquier otra estructura inmediatamente adyacente a la tubería. Además en el caso de una tubería enterada, el rayo 40 preferentemente es reflejado desde el suelo directamente por encima de la tubería 30. La reflexión desde el suelo de este pulso fuera de línea es detectado por el sensor de retorno de energía 80 y es grabado por la computadora 150. Este pulso fuera de línea es usado por la computadora 150 para determinar un estimado de línea base de cual debe ser la magnitud del pulso en línea cuando el gas 50 no está presente y no absorbe el pulso en línea subsecuente. Inmediatamente después de leer y grabar el pulso fuera de línea, medido por el sensor.de la energía de retorno 80, ' la computadora 150 provoca que la fuente luminosa 70 emita un pulso en línea. Menos de 10 milisegundos (ms) es el tiempo preferido entre un pulso fuera de línea y el subsecuente pulso fuera de línea, aunque este puede ajustarse para tomar en cuenta las diferentes velocidades de la aeronave. La computadora 150 graba la lectura del pulso de retorno del sensor de energía de retorno 80 y compara esta lectura con la del pulso en fuera de línea previo. Esto asegura un área de reflexión de la cual se refleja el subsecuente pulso en línea es esencialmente la misma área de reflexión de la cual fue reflejado el pulso fuera de línea. Si la amplitud de la intensidad del pulso en línea ha disminuido más de lo que se preveía, la computadora 150 almacena indicios de que se ha presentado una fuga. Mientras que la presente invención puede producir resultados deseables con menos pulsos, la fuente luminosa 70 produce una tasa de pulsos que es preferentemente de 5 a 500 pulsos por segundo. La tasa de pulso representa el número de pulsos en línea subsecuentes, ya que un pulso en línea preferentemente sigue inmediatamente el pulso fuera de línea, el número total de pulsos por segundo es el doble de este rango. Con el fin de localizar de forma precisa una fuga 60, se prefiere un traslape de subsecuentes limites de suelo mayor al 90%. Mientras que la presente invención puede usarse para detectar virtualmente cualquier gas, se prevé que los usuarios probablemente programarán el detector 10 para buscar gas metano cuando se examine la integridad de la tubería de gas natural. Esto es debido a que el metano típicamente constituye más del 87% de un volumen de gas natural lo que significa que se detectará mucho más fácilmente. Un problema con la búsqueda de metano es que se produce naturalmente, y normalmente está presente en la atmósfera. Como tal, una esperaría que la mayor distancia que el rayo 40 debe viajar naturalmente daría como resultado una mayor absorción en línea para el gas metano. Así a medida que la altura de la aeronave 20 aumenta, la computadora 150 detectará más gas metano. Este aumento puede ser mal interpretado como una indicación de la presencia de una fuga. Para compensar esos cambios de distancia, los datos -del telémetro láser 100 son proporcionados a la computadora 150 que a su vez usa los datos del telémetro 100 para compensar el aumento de los niveles de metano integrados en la trayectoria a medida que aumente la distancia entre la aeronave 20 y el suelo. Se asume una mezcla homogénea de gas metano en la atmósfera, así la computadora 150 normaliza la concentración de metano integrada a la trayectoria medida por el detector 10 a la distancia entre el detector 10 y el área objetivo en el suelo medida por el detector 10 a la distancia entre el detector 10 y el área objetivo en el suelo medido por el telémetro 100. Si su concentración normalizada excede un cierto umbral tomado como el nivel de base local, la computadora 150 clasifica el lugar en cuestión como un sitio de fuga potencial. Suponiendo que el telémetro 100 permite a un usuario prever la tarea imposible de navegar continuamente la aeronave 20 de tal forma que la distancia entre el sensor de energía de retorno 80 y el área objetivo permanece constante. La presente invención puede producir resultados deseables hasta aproximadamente 150 metros por encima del nivel del suelo. Aun mayores distancias operativas pueden obtenerse con la presente invención. Sin embargo la precisión de las lecturas disminuye a medida que la altura aumenta por encima de los 150 m. Aunque numerosos montes, árboles, torres de radio, líneas de alta tensión y torres de agua deben ser sorteadas por un piloto que vuela a menos de 15 m por encima del suelo, solo pocos de estos se extienden a distancias de 150 m por encima del suelo. Así la presente invención permite que un usuario para que inspecciones una tubería con una mayor seguridad y precisión evitando al mismo tiempo menos obstáculos . Debido a que el metano se produce de una amplia serie de fuentes naturales, determinar que se ha presentado una fuga de gas 60 solo por un repentino aumento en los niveles de metano puede dar como resultado varios "positivos falsos". Por ejemplo su una vaca se muriera cerca de una tubería, el cadáver en descomposición generaría suficientes niveles de metano para disparar una lectura falsa en el aparato de la presente invención. Por lo tanto, cuando se están realizando exámenes de metano que se ha fugado de una tubería de gas natural, se recomienda que después de detectar una fuga 10 debe calibrarse para detectar etano, por ejemplo 3385 nm (en línea) y 3381 nm (fuera de línea) . La fuente luminosa 70 y la computadora 150 puede conmutarse manualmente para verificar la presencia de etano, o la computadora 150 puede ser programada para probar automática la presencia de etano después de que el metano ha sido descubierto. Ya que la reprogramación manual del detector 10 para buscar etano toma un periodo de tiempo considerablemente más largo, el usuario debe hacer que la aeronave 20 regrese al lugar en el cual se detectó metano. Si también se detecta etano, entonces se sabrá que existe una fuga real. Entre mayor sea la cantidad de gas 50 a través del cual el rayo 40 debe pasar, mayor será la absorción del pulso en línea. Así la computadora 150 puede cuantificar la cantidad de gas a través de la cual pasa el rayo láser 40. Debido al viento y otras condiciones ambientales, la cantidad medida no es necesariamente equivalente directo de la cantidad o tasa de gas 50 que está escapando de la fuga 60. Un receptor 120 de un Sistema de Posicionamiento Global (GPS) está preferentemente conectado a la computadora 150. La computadora 150 preferentemente almacena una corriente continua de coordenadas GPS. Así al final de una inspección los datos pueden ser revisados para ver exactamente que porciones de la tubería 30 fueron inspeccionadas, y si se detecto una fuga, la localización indicada de donde" se detectó la fuga. El receptor GPS 120 también puede ser usado para asistir a la navegación de la aeronave 20 de tal forma que vuele directamente por encima de la tubería. Una cámara digital también se provee preferentemente. Las imágenes digitales tomadas por cámaras digitales 110 preferentemente se envían a la computadora 150. Esas imágenes pueden se ruadas para identificar la localización y/o los signos físicos de la fuga 60, daño a la tubería 30, así como transgresiones por parte de terceros. Las imágenes pueden también ser usadas para monitorear las actividades de construcción en la proximidad de la tubería 30 con el propósito de clasificar la localización de acuerdo con el Título 49 CFR, parte 192. Aunque la modalidad preferida de la presente invención tiene una computadora 150, un transmisor puede proveerse fácilmente de tal forma que todos esos datos de varios sensores se transmiten a la computadora 150, que es externa a los otros componentes del detector 10. Por ejemplo, si se usa una aeronave de vuelo remoto, una computadora local del operador puede recibir las señales transmitidas. El proporcionar la computadora 150 fuera del dispositivo detector 10 también puede ayudar a reducir el peso. Aunque la invención ha sido descrita detalladamente con referencia particular a esas modalidades preferidas, otras modalidades pueden lograr los mismos resultados, variaciones y modificaciones de la presente invención serán obvios para los expertos en la técnica y se pretende cubrir con las reivindicaciones anexas todas esas modificaciones y equivalentes .

Claims (32)

  1. REIVINDICACIONES 1. Un aparato para detectar una fuga de gas, el aparato comprende: una o más fuentes luminosas para producir una pluralidad de diferentes frecuencias electromagnéticas; un detector de energía de retorno; un telémetro; y cuándo menos una computadora, siendo la computadora capaz de modificar las lecturas obtenidas de un detector de energía en base a una distancia desde el telémetro a un punto de reflexión.
  2. 2. El detector de fugas de gas de la reivindicación 1, en el cual la una o más fuentes luminosas preferentemente consisten de un oscilador paramétrico óptico.
  3. 3. El detector de fugas de gas de la reivindicación 1, en el cual la una o más fuentes luminosas preferentemente consisten de uno o más láser.
  4. 4. El detector de fugas de gas de la reivindicación 1, que además presenta un receptor del Sistema de Posicionamiento Global.
  5. 5. El detector de fugas de gas de la reivindicación 4, en el cual la computadora obtiene un valor del receptor del Sistema de Posicionamiento Global.
  6. 6. El detector de fugas de gas de la reivindicación 5, en el cual la computadora guarda continuamente la posición del aparato detector de fugas .
  7. 7. El detector de fugas de gas de la reivindicación 5, en el cual una de las cuando menos una computadora, almacena una localización espacial después de detectar la f ga de gas .
  8. 8. El detector de fugas de gas de la reivindicación 1, que además comprende una cámara digital.
  9. 9. El detector de fugas de gas de la reivindicación 1, en la cual el telémetro comprende un telémetro láser.
  10. 10. El detector de fugas de gas de la reivindicación 1, que además comprende uno o más contenedores para muestras de gas.
  11. 11. El detector de fugas de gas de la reivindicación 1 en la cual el uno o varios contenedores de muestras de gas cada uno presenta un sensor de energía fijado en el.
  12. 12. El detector de fugas de gas de la reivindicación 11, que además comprende uno o más divisores de rayos.
  13. 13. El detector de fugas de gas de la reivindicación 12, en- el cual las lecturas se calibran en base a las lecturas de calibración obtenidas del sensor de energía secundario unido al contenedor de muestras de gas.
  14. 14. El detector de fugas de gas de la reivindicación 1, en el cual la computadora compara el espectro de absorción obtenida a diferentes frecuencias electromagnéticas por medio del sensor de energía de retorno.
  15. 15. Un método para detectar una fuga de gas de una tubería, el método comprende las etapas de: dirigir una pluralidad de pulsos luminosos hacia una localización de una tubería, los pulsos de luz comprenden cuando menos dos frecuencias diferentes; obtener lecturas de un sensor de energía de retorno y medir las reflexiones de los pulsos; comparar los valores de absorción de las reflexiones obtenidas en cuando menos dos frecuencias diferentes; calcular un valor de concentración; obtener una distancia entre el sensor de energía de retorno y la localización de la tubería; y ajustar el valor de concentración en base a la distancia obtenida.
  16. 16. El método de la reivindicación 15 en donde la etapa de dirigir una pluralidad de pulsos luminosos comprende la etapa de alternar entre una frecuencia que se sabe es absorbida por una gas objetivo y una frecuencia que se sabe que no es fácilmente absorbida por el gas objetivo.
  17. 17. El método de la reivindicación 15 en el cual la etapa de dirigir una pluralidad de pulsos luminosos comprende la etapa de dirigir una pluralidad de pulsos hacia una tubería desde una aeronave.
  18. 18. El método de la reivindicación 15 en el cual la tubería es inaccesible para los pulsos luminosos.
  19. 19. El método de la reivindicación 18 en el cual el lugar en el que se encuentra la tubería tiene tierra por encima de la tubería inaccesible.
  20. 20. El método de la reivindicación 15 en el cual la etapa de obtener lecturas comprende la etapa de obtener lecturas con una computadora.
  21. 21. El método de la reivindicación 15 en el cual la etapa de comparar valores de absorción consiste en comparar valores de absorción con una computadora.
  22. 22. El método de la reivindicación 15 en el cual la etapa de obtener una distancia comprende obtener una distancia con un telémetro.
  23. 23. El método de la reivindicación 22 en el cual la etapa de obtener una distancia comprende obtener una distancia con un telémetro láser.
  24. 24. El método de la reivindicación 15 en el cual la etapa de ajustar el valor de absorción consiste en ajustar el valor de absorción con una computadora.
  25. 25. El método de la reivindicación 15 que además comprende la etapa de calcular un valor atmosférico de línea base, basándose en una concentración natural del gas y en la distancia.
  26. 26. El método de la reivindicación 15 en el cual la etapa de direccionamiento se realiza con una sola fuente luminosa.
  27. 27. El método de la reivindicación 26 en el cual la fuente luminosa es ajustable.
  28. 28. El método de la reivindicación 15 en el cual la etapa de direccionamiento se realiza con una pluralidad de fuentes luminosas .
  29. 29. El método de la reivindicación 26 en el cual la etapa de direccionamiento se realiza con un oscilador paramétrico óptico.
  30. 30. El método de la reivindicación 15 que además comprende la etapa de determinar la localización espacial del detector de fugas.
  31. 31. El método de la reivindicación 30 en el cual la etapa de determinar la localización espacial del detector de fugas consiste en determinar la localización espacial con un receptor del sistema de posicionamiento Global.
  32. 32. El método de la reivindicación 30 que además comprende la etapa de almacenar una pluralidad de localizaciones espaciales del detector de fugas.
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