MXPA99010938A - Aparato y metodo para probar tuberias - Google Patents

Abstract

Un sistema y método para la detección deáreas de corrosión (E) entre una posición receptora terminal (51) y un transmisor (44) en una tubería conductora alargada (A). Un generador de impulsos (B) produce un impulso eléctrico (26) para su transmisión a lo largo de un cable fuente (20) desde un extremo (22) hasta la terminal (40) que estáconectada a un transmisor (44) a través de un conductor (42) eléctrico blindado a la radiación. Un cable de recepción (80) multicanal que tiene puertos de conexión espaciados (36-1, 36-2, 36-3...36-n), cada uno conectado a una antena direccional de recepción (35) que tiene un conductor (34), estáconectada a un Analizador de Adquisición de Datos/Señales (C) en la conexión (80a). Un Control Interactivo de Computadora (D) interconecta el Analizador de Adquisición de Datos/Señales (C) y el Generador de Impulsos (B).

Description

APARATO YMÉTODO PARA PROBARTUBERÍAS Campo de la Invención La presente invención se refiere a un sistema, aparato y método para probar objetos alargados, tales como tubos, tuberías, tanques de almacenamiento, etc., y está dirigida hacia el problema de detectar corrosión y/o defectos y/u otras anormalidades en tubos o tuberías bajo condiciones en las que el acceso y/o la inspección visual o instrumental del tubo o tubería está limitado, no es posible o no es práctica.

Antecedentes de la Invención Esta solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud de patente Provisional de los E.U.A. No. 60/047,925, presentada el 27 de mayo de 1997; y la Solicitud de Patente de los E.U.A. No. 08/807,648, presentada el 27 de diciembre de 1997. En las plantas petroquímicas y de procesamiento del petróleo, así como en otros ambientes industriales es común tener numerosas tuberías extendiéndose entre varias ubicaciones en la planta, con estas tuberías transportando fluidos o gas (por ejemplo, productos del petróleo), a menudo bajo calor intenso y elevadas presiones. De forma similar, las tuberías transcontinentales o interestatales de petróleo/gas, que se encuentran bajo presiones aún mayores, se extienden cientos y miles de kilómetros. De forma similar, las tuberías transportan desechos tóxicos y no tóxicos y los tanques de almacenamiento albergan gas a alta presión y otros productos volátiles del petróleo, etc. Estos tubos o tuberías están invariablemente hechas de acero y pueden tener un diámetro interior que varía en cualquier parte desde dos a sesenta pulgadas, o aún fuera de este intervalo. El exterior de estos tubos o tuberías frecuentemente están aislados y protegidos con capas protectoras metálicas y de aislamiento siendo tan grandes como aproximadamente 1/8 a 5 pulgadas o más de espesor, o aún fuera de este rango. Además, estos tubos o tuberías están interconectados mediante uniones, juntas de codo, bridas, etc., en tanto que las configuraciones geométricas de sus arreglos son complejas. Por un número de razones (seguridad, peligros ambientales potenciales, evitar costosos paros, etc.) la integridad de estos tubos o tuberías debe mantenerse. La corrosión y/o los defectos de los tubos o tuberías puede ocurrir por una diversidad de razones. Una de las cuales consiste en que la humedad se condensa y se deposita entre las capas aislantes y el tubo o tubería, causando de esta forma corrosión (esto es, herrumbre). No es posible la inspección visual del tubo de acero que está encapsulado en un aislante, a menos que las capas de aislamiento y protección sean retiradas y, posteriormente reemplazadas. Esto es costoso y tardado, y por cuestiones prácticas debe ser económicamente viable el realizar las inspecciones con una frecuencia razonable. Patente de los E.U.A. No. 4,970,467, Burnett, otorgada el 13 de Noviembre de 1990. El método y aparato descritos en esta patente están dirigidos hacia la detección de la corrosión en tubos y tuberías. Se transmiten dos pulsos dentro del tubo para que viajen uno hacia el otro y estos pulsos se interceptan en una ubicación intermedia. Si existe corrosión en el sitio de intersección, entonces ésta afecta los pulsos en una forma que sería indicativa de la corrosión, y las formas de la onda resultante diferirían de aquellas que habrían resultado en donde la intersección de los pulsos sucediera si se tratara de una área del tubo sin corrosión. Mediante la determinación del tiempo de la transmisión de los dos pulsos y cambiando los tiempos de transmisión en incrementos, el punto de intersección puede escalonarse a lo largo del tubo o tubería para que la corrosión pueda ser detectada en varias localizaciones. También, existe un grupo de patentes relacionadas con la detección de la corrosión en tuberías, siendo estas las siguientes: Patentes de los E.U.A. Nos. 4,839,593; 4,990,851 ; 4,929,898 y 4,926,986. Tres de estas patentes otorgadas a Brian R. Spies como inventor, y una a Pedro F. Lara como inventor. Estas patentes tratan con un método electromagnético transitorio de detección de irregularidades sobre las paredes de contención de tuberías mediante la medición del espesor de la pared. Básicamente los inventores utilizan una prueba electromagnética transitoria llamada "TEMP", la cual permite el examen remoto de un conductor mediante la inducción de una corriente dentro del conductor y analizando la caída de corriente. Es el campo inducido con el que estas patentes tratan. Existe una diferencia fundamental entre estas cuatro patentes y la presente invención. El método en esas cuatro patentes está basado completamente en el fenómeno electromagnético cuasi-estático, el cual es un campo diferente y desprecia el campo de propagación totalmente con el que la presente solicitud de patente trata. Se establece que es solo la conductividad del recipiente la que juega un papel en la difusión del campo inducido en el conductor, y ellas están midiendo la caída del campo de difusión inducido en el conductor. La presente invención fundamentalmente es diferente a las cuatro patentes antes mencionadas. La presente invención trata por primera vez con el fenómeno completo del electromagnetismo dinámico, el cual es acerca de los aspectos dinámicos de la propagación, reflexión y refracción de la onda electromagnética, así como de la difracción, atenuación, dispersión, etc. Es el campo de la propagación con el que la presente invención tiene que ver. La conductividad del conductor es solo uno de los parámetros electromagnéticos que da solamente la atenuación de un impulso eléctrico. Más importantemente, la presente invención trata con la permitividad, la cual en esencia controla la propagación de la onda electromagnética dinámica. En el fenómeno de la onda electromagnética dinámica, la conductividad entra dentro de la atenuación de la propagación de la onda electromagnética, y la permitividad fundamentalmente gobierna el campo de propagación. Naturalmente, la presente invención también tiene que ver con la permeabilidad, y la permeabilidad juega un papel importante tanto en la atenuación como en la propagación. Otras patentes de posible interés serán citadas en una declaración de la técnica anterior, a ser presentada con posterioridad a la presentación de esta solicitud de patente.

Es el objeto de la presente invención el proveer medios de inspección de tubos o tuberías bajo los ambientes y circunstancias in situ de manera que la corrosión y/o defectos y/u otras anormalidades puedan ser detectadas con un grado de confiabilidad relativamente elevado, y que las diversas dificultades de inspección, tales como aquellas mencionadas anteriormente puedan ser eliminadas y/o mitigadas.

Objetivos de la Invención La presente invención comprende tanto un método como un sistema para identificar la corrosión en un miembro alargado y electromagnéticamente permeable, tal como un tubo. Es el objeto de la presente invención el proveer dicho sistema, el cual está particularmente adaptado para averiguar la presencia y ubicación de dicha corrosión bajo condiciones en las que el acceso y/o inspección visual o instrumental del tubo es ya sea limitada, imposible o impráctica. La aplicación particular de la presente invención consiste en detectar la corrosión en tubos o tuberías, y se ha encontrado que la presente invención es particularmente efectiva en donde el tubo o tunería está cubierto por un aislante o enterrada en el subsuelo, o que es inaccesible cuando se extiende debajo de una carretera. El método de la presente invención comprende la transmisión de pulsos (ondas) eléctricos o electromagnéticos dentro del miembro alargado en el sitio de transmisión del miembro alargado y en un tiempo de transmisión, para hacer que el pulso viaje como una onda electromagnética de propagación hasta una ubicación de recepción sobre una distancia de viaje y durante un intervalo de tiempo de viaje. La onda electromagnética es entonces recibida en un tiempo de recepción en el sitio de recepción en el miembro alargado. Entonces se identifica cualquier demora en dicha onda electromagnética viajando sobre la distancia de viaje para determinar la presencia de corrosión en el miembro alargado. El pulso tiene una frecuencia suficientemente alta para que la onda electromagnética viaje sobre la superficie próxima del miembro alargado con una profundidad de penetración muy delgada para que pueda detectarse corrosión que esté presente sobre una superficie exterior del miembro alargado. Los medios de recepción están operativamente conectados en el sitio de recepción para recibir la onda electromagnética. Los medios de recepción en una forma preferida comprenden una antena, o algo similar, capaz de reaccionar a la radiación electromagnética que resulta de la refracción, reflexión y difracción de las ondas electromagnéticas. En una modalidad, los medios de recepción comprenden una pluralidad de receptores que están operativamente localizados en sitios de recepción espaciados a lo largo del eje que se extiende en el sentido de la longitud del miembro alargado. En este arreglo, el método además comprende: a. averiguar las distancias entre dichas ubicaciones de recepción espaciadas; b. averiguar los tiempos de viaje de dichas ondas electromagnéticas entre dichas ubicaciones de recepción; c. averiguar a partir de dichas distancias y dichos tiempos de viaje, la velocidad de dichas ondas electromagnéticas entre dichas ubicaciones de recepción, para identificar la presencia de corrosión; y d. analizar la forma de onda para determinar características de las ondas electromagnéticas y que son indicativas de dispersión, atenuación y cambio de fase que pueden ser atribuidas a la corrosión. El método además comprende averiguar una área o áreas entre dos ubicaciones de recepción en donde la velocidad de la onda u ondas electromagnéticas sea baja, para identificar la presencia y localización de la corrosión. En diversas modalidades preferidas, se provee un cable multi-canal, que comprende una pluralidad de canales, y cada uno de dichos receptores está operativamente conectado a un canal respectivo de los canales. El cable multi-canal dirige señales recibidas del receptor hacia una ubicación de recepción de datos. En un arreglo, el cable multi-canal es un cable de fibra óptica, y en otro arreglo un cable multi-canal eléctricamente conductor.

El pulso es transmitido a un miembro alargado dirigiendo un pulso desde un generador de pulsos a través del cable hacia un transmisor en el sitio de transmisión, con el transmisor a su vez transmitiendo un pulso eléctrico o electromagnético dentro del miembro alargado en el sitio de transmisión. El cable multi-canal transmite la señal recibida hacia unos medios analizadores de señal de adquisición de datos. También el generador de pulsos transmite una señal de disparo hacia un analizador de señal de adquisición de datos. Para realizar tanto el perfilamiento hacia adelante como el perfilamiento hacia atrás del miembro alargado, el pulso es transmitido dentro de un primer extremo de la sección del miembro alargado que está bajo prueba, y este pulso es recibido en una segunda ubicación extrema de la sección del miembro alargado. Posteriormente un segundo pulso o un grupo de pulsos es transmitido desde el segundo extremo de la sección del miembro alargado bajo prueba hacia el primer extremo de la sección del miembro alargado, en donde la señal es recibida y entregada a una ubicación de recepción de datos. En otra modalidad, el transmisor es colocado en la ubicación de transmisión para transmitir el pulso dentro del miembro alargado. El receptor es colocado secuencialmente en una pluralidad de ubicaciones receptoras separadas a lo largo del miembro alargado. Los pulsos son transmitidos dentro del miembro alargado para cada ubicación receptora en la que el receptor está colocado, y las señales recibidas por el receptor en las ubicaciones receptoras son transmitidas hacia la ubicación receptora de datos. Como se indicó anteriormente, la presente invención está particularmente adaptada para detectar corrosión de un tubo que tenga una capa aislante. En esta instancia, el método además comprende el proveer un receptor que es una antena, o algo similar, que responde a la radiación electromagnética. El receptor es colocado al lado de una superficie exterior de las capas de aislante y protección del tubo para recibir la onda electromagnética. También, una parte del aislamiento es retirado en la ubicación de transmisión, y el transmisor es colocado al lado del tubo en la ubicación de transmisión.

En un arreglo, el transmisor comprende un miembro de contacto eléctrico que se coloca en contacto directo con el tubo y una corriente eléctrica se transmite hacia el transmisor. En otro arreglo, el transmisor es una antena direccional que se coloca al lado del tubo. Un pulso eléctrico se transmite a la antena, la cual a su vez transmite un pulso electromagnético dentro del tubo. En un arreglo, los medios de recepción comprenden una pluralidad de antenas que colocadas adyacentemente al aislamiento del tubo en una pluralidad de las ubicaciones receptoras. En otra modalidad, existe una pluralidad de transmisores que están espaciados circunferencialmente unos de los otros en la ubicación de transmisión. Una pluralidad de pulsos eléctricos o electromagnéticos son transmitidos desde estos transmisores dentro del miembro alargado, ya sea secuencialmente, simultáneamente, o tanto simultánea como secuencialmente hacia una ubicación o ubicaciones receptoras. También, en otro arreglo existe una pluralidad de receptores en la ubicación receptora, los cuales están separados circunferencialmente unos de otros. Se transmiten pulsos o ondas electromagnéticas desde transmisores seleccionados hacia los receptores en la ubicación receptora en modelos seleccionados. En el sistema de la presente invención, los medios de transmisión comprenden uno o una pluralidad de transmisores, como se describió anteriormente en este texto, y un receptor o una pluralidad de receptores. También, se proveen medios para averiguar un intervalo de tiempo de viaje de la onda electromagnética desde la ubicación de transmisión hasta la ubicación receptora. También, el sistema comprende medios para averiguar intervalos del tiempo de viaje entre varios pares de dos receptores para identificar en donde la velocidad de la onda u ondas electromagnéticas es más baja. Como se describió anteriormente, diversas modalidades de este sistema comprenden cables de multi-canal. Otros componentes y funciones del sistema de la presente invención se describen en el texto anterior en este capítulo de Objetivos de la Invención", y también resultarán más claras a partir de la siguiente descripción detallada.

Breve Descripción de los Dibujos Las Figuras 1A y 1 B son dibujos esquemáticos de una primer modalidad de la presente invención, con la Figura 1A mostrando el sistema en un modo de perfilamiento hacia adelante, y la Figura 1 B mostrando el sistema en el modo de perfilamiento inverso; Las Figura 1C y 1 D son dibujos esquemáticos correspondientes a las Figuras 1A y 1 B, pero mostrando una segunda modalidad; Las Figuras 2A y 2B son dibujos esquemáticos similares a las Figuras 1A y 1B, pero mostrando una tercer modalidad de la presente invención (y también mostrando el sistema básico para una cuarta modalidad descrita, la cual se describe verbalmente); Las Figuras 3A y 3B son dos dibujos esquemáticos que ilustran una quinta modalidad de la presente invención; La Figura 4 es un arreglo esquemático con parejas acopladas de transmisores y receptor para medir diferencias de intervalos; Las Figuras 5A y 5B son dos vistas en isométrico que muestran en forma esquemática las trayectorias helicoidales como se expresan por ecuaciones matemáticas relacionadas con esto; La Figura 6A es una vista en isométrico de un tubo que muestra la trayectoria del primer arribo de una onda electromagnética, [EL ARRIBO DIRECTO (PRIMERO) DE LA ONDA ELECTROMAGNÉTICA A LO LARGO DEL TUBO CON EL RADIO r0]; La Figura 6B es una vista en isométrico y también una vista equivalente expuesta en dos dimensiones de una onda de propagación electromagnética del segundo arribo a lo largo del tubo, [EL PRIMER MODO DE PROPAGACIÓN DE LA ONDA ELECTROMAGNÉTICA A LO LARGO DE UN TUBO DE RADIO r0 (SEGUNDO ARRIBO)]; La Figura 6C es tanto una vista en isométrico como en planta, similar a 6B, pero mostrando el tercer arribo, [EL SEGUNDO MODO DE PROPAGACIÓN DE LA ONDA ELECTROMAGNÉTICA A LO LARGO DE UN TUBO CON RADIO r0 (TERCER ARRIBO)]; La Figura 6D es una vista en isométrico y en dos dimensiones, similar a la de las Figuras 6B y 6C, mostrando las trayectorias de dos cuartos arribos de la onda electromagnética, [EL TERCER MODO DE PROPAGACIÓN DE LA ONDA ELECTROMAGNÉTICA A LO LARGO DE UN TUBO CON RADIO r0 (CUARTO ARRIBO)]; La Figura 7A es una vista en sección de una antena transmisora y/o receptora usada en la presente invención; La Figura 7B es una vista en planta de ella: Las Figuras 8A y 8B son vistas en sección de un tubo o tubería cilindrica que indican las ubicaciones de la antena de transmisión y/o recepción; Las Figuras 9A, 9B y 9C son vistas lateral, inferior y superior de un transmisor que está magnéticamente unido a la tubería; La Figura 10 es una gráfica de tiempo (T) contra distancia (x) a lo largo de la sección de prueba del tubo; La Figura 11 es un dibujo esquemático que ilustra todavía otra modalidad de la presente invención; Las Figuras 12-14 son trazos de una analizador de señales mostrando que una parte de una señal obtenida usando una antena fuera del aislamiento es virtualmente idéntica a una parte similar de una señal obtenida con el aislamiento retirado; Las Figuras 15-17 son trazos de un analizador de señales mostrando señales EM-gram obtenidas para una variedad de cubiertas de tubo bajo aislamiento y protección.

Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas 1. Detección de Anomalías. Es conveniente que primero se haga una introducción de la presente invención a través de las técnicas básicas de detección de la corrosión y/o los defectos de un tubo o tubería sometida a examen, las operaciones, los fenómenos que subyacen en esto, los dispositivos relevantes desarrollados y los métodos de análisis e interpretación con todos los documentos importantes de apoyo y para el uso de una variedad de herramientas que incluyen cable multi-canal y cable de un solo canal, antenas fuente y receptoras, lo cual establece el escenario de lo que a continuación se expone. Las Figuras 1A, 1B, 1C, 1D, 2A, 2B, 3A y 3B son diagramas esquemáticos básicos del sistema de la presente invención estando en su posición de trabajo en donde está siendo utilizado para pruebas de; como un ejemplo, un segmento de un tubo u tubería aislada y acorazada, comenzando con un cable receptor de multi-canal. La totalidad de las otras figuras importantes y que pertenecen a la presente invención están incluidas todas aquí. La presente invención es aplicable a la detección global y detallada de anormalidades tales como la corrosión y/o defectos en un tubo o tubería en términos de la integridad de un segmento de un tubo o tubería bajo examen como un todo, o la ubicación y el grado de su corrosión y/o defectos con detalle, respectivamente. En lo que sigue, anormalidades tales como la corrosión y/o defectos son referidas como "corrosión," y corrosión bajo el aislamiento y el blindaje en un tubo o tubería, como "CUI." La detección global aquí es referida como la detección de la integridad global de una longitud extendida de tubo, es decir, mayor de 25, 50, ...cientos o aún miles de pies de longitud, y se gradúa la integridad global del tubo o tubería en I, II, III y IV, variando de buena, moderadamente buena a pobre y muy pobre, respectivamente. La detección detallada aquí es referida como la detección de la ubicación de la corrosión dentro de +/- dos pies y el grado de corrosión en términos de su severidad será clasificada en A, B, C y D, variando de buena, moderadamente corroída, corroída y severamente corroída en el tubo o tubería en cuestión.

A. Detección Global Con referencia a las Figuras 1A y 1B, para la detección global de la corrosión, la fuente es colocada en la posición ns (costado cercano) o fwp (perfilamiento hacia adelante) y el único receptor es colocado en la posición fs (costado lejano) o rvp (perfilamiento inverso) del tubo o tubería. La fuente es un pulso eléctrico de una anchura óptima, el cual es producido por un generador de pulsos. El pulso eléctrico excita el cable de la fuente y se propaga a través del cable de la fuente, y a su vez es propagado a lo largo del tubo o tubería como un pulso (u ondas) electromagnético a ser recibido en la posición fs o rvp. Se comprende que la propagación de un pulso eléctrico a través de cable y el tubo o tubería no más en el sentido clásico permanece como un pulso eléctrico sino como un pulso electromagnético, a medida que los campos eléctrico y magnético están siempre acoplados en un medio distinto a un espacio libre ideal. Para el establecimiento de un perfilamiento inverso, la medición es entonces invertida, esto es, el transmisor se ubica ahora en la posición fs o rvp y el único receptor se coloca en la posición ns o fwp. Otra vez, si el transmisor fuente y el receptor se localizan exactamente en línea longitudinalmente, el primer arribo de las ondas electromagnéticas tomará una trayectoria de línea recta paralela al eje del tubo o tubería. Para la detección global, todos los arribos subsecuentes tomarán trayectorias helicoidales; el número de giros de las trayectorias helicoidales depende del modo de propagación de las ondas electromagnéticas. Para la detección global no existen mediciones tomadas entre las posiciones ns o fwp y las fs o rvp.

B. Detección Detallada Para la detección detallada de la corrosión en un tubo o tubería, la fuente o transmisor es colocado primero en la posición ns o fwp y los receptores son colocados en n intervalos regulares, irregulares o una combinación de n intervalos regulares e irregulares entre las posiciones ns y fs. Para la operación de ns o fwp, el transmisor en la posición ns o fwp es excitado mediante un pulso eléctrico inicial, el cual es transmitido a través del cable de la fuente, y las antenas receptoras son dirigidas en el tubo o tubería con referencia a la posición ns o fwp como el canal más cercano y la posición fs o rvp como el canal más lejano. El sistema de numeración de los n canales entre las posiciones ns o fwp y f s o rvp, por lo tanto, es preferiblemente en secuencia por conveniencias de rastreo, en tanto que el primer canal está en la posición ns o fwp y el enésimo (n) canal está en la posición fs o rvp. El resto de los canales n-2 están distribuidos entre las posiciones ns o fwp y fs o rvp. Para la operación de fs o rvp, un transmisor idéntico para la operación ns o fwp es entonces excitado en la posición fs o rvp por un pulso eléctrico inicial producido por un generador de pulsos. El sistema de numeración de los n canales permanece sin cambio excepto los inicios de numeración desde el enésimo canal en la posición fs o rvp de regreso hacia el primer canal en la posición ns o fwp. Para la detección global así como para la detección detallada de corrosión en un tubo o tubería, generalmente se dan tubos o tuberías de referencias, alrededor de los cuales las condiciones detalladas de corrosión se conocen. Bajo el mismo medio ambiente dado, la integridad global y la ubicación y grado detallado de la corrosión localizada de los tubos o tuberías en cuestión se calibran contra estos tubos o tuberías de referencia. 2. MODALIDAD UNO: Receptores de Pulso Sencillo/Multi-Canal Con la introducción precedente y con referencia a las Figuras 1A y 1B, se muestra un segmento del tubo A que está bajo examen. En esta instancia, este segmento del tubo A puede ser una sección de un tubo o tubería que se usaría típicamente en la industria del petróleo, química, petroquímica y/o similares, en donde el tubo o tubería está hecha de acero al carbón y circundado por un revestimiento y/o capa de aislamiento y una capa de aluminio, acero galvanizado u otra protección metálica. El aparato o sistema de la presente invención está generalmente diseñado para la operación ns (costado cercano) o fwp (perfilamiento hacia adelante) (Figura 1A) y para la operación fs (costado lejano) o rvp (perfilamiento inverso) (Figura 1 B). Comprende un generado de pulsos B, un analizador de adquisición de datos/señales (D/S) C, una computadora interactiva D y un cable de fuente 20 o 21; y un cable de recepción multi-canal 80 u 81. Los cables de la fuente y de recepción pueden ser eléctricos pero deben estar protegidos de las altas radiaciones con el objeto de evitar la interferencia mutua y una elevada pérdida de energía debido principalmente a la radiación. En lo que sigue, se comprende totalmente que todos los cables, ya sea de la fuente, de recepción o cualesquiera otros cables, incluyendo la totalidad de los hilos conductores, que se usan en conjunto con la presente invención, todos son de un tipo que incluye protección contra la elevada radiación, con un mínimo de pérdidas por radiación.

A. Para la Operación ns o fwp: Se hace referencia a la Figura 1A para describir este modo de operación. Un pulso de disparo procedente del generador de pulsos B dispara primero el analizador C de adquisición de datos/señales para proporcionar el tiempo de activación inicial de un pulso eléctrico que va a ser producido por el generador de pulsos B. El cable de la fuente 20 es un cable de un solo conductor, con un extremo 22 estando conectado al generador de pulsos B. Un pulso eléctrico óptimo y prescrito con una velocidad de repetición baja, ya sea de una anchura de pulso aperiódico o una anchura de pulso muy estrecha 26 excita el extremo del cable de la fuente en 22 y es entonces propagado desde el extremo 22 a través del cable 20 hasta la terminación del cable 40, la cual está conectada al transmisor 44 con un hilo conductor eléctrico 42 protegido contra la radiación. En la presente invención, el transmisor 44 puede ser un superimán con conmutación de encendido/apagado o una antena direccional. Puede ser cualquier otro dispositivo exacto, tal como un dipolo cruzado, un dipolo de dos elementos, o diversas antenas especialmente diseñadas, etc. El contacto del transmisor con el tubo o tubería A es hecho mediante la eliminación de una pequeña área de la cubierta aislante del tubo o tubería. Para el tipo super imán con conmutación de encendido/apagado del transmisor, la superficie de contacto del tubo o tubería de acero en una dimensión de 2 pulgadas por 2 pulgadas es ásperamente pulida para asegurar un buen contacto con el super imán cuando éste en encendido. Para el tipo de antena de transmisión del transmisor, no existe la necesidad de tener preparada la superficie de contacto sobre el tubo o tubería A.

El cable de recepción 80 es un cable eléctrico multi-canal, el cual está conectado al D/S C. La computadora interactiva D tiene conexiones de control operativas tanto para el D/S C como para el generador de pulsos B, como se muestra en la Figura 1A. El cable de recepción 80 por lo tanto tiene n accesos de conexión, 36-1 , 36- 2 36-n, los cuales están espaciados en n intervalos a lo largo de su longitud. Los n receptores, cada uno de los cuales es ya sea una sola antena direccional 35, o un grupo de antenas direccionales 35, están dirigidos hacia el tubo o tubería A en correspondientes n intervalos. Cada antena 35 tiene un hilo conductor 34, el cual está conectado a su respectivo acceso de conexión del cable de recepción 80, a saber, 36-1 , 36-2 36-n a lo largo de la longitud del tubo o tubería A bajo examen.

Como se indicó anteriormente, este cable 80 es un cable multi-canal y tiene una pluralidad de alambres discretos, uno para cada canal, extendiéndose a lo largo de su longitud completa, con cada alambre en el cable 80 estando conectado eléctricamente al tubo de acero directamente mediante un detector especial tal como el super imán con conmutación de encendido/apagado o en forma indirecta tal como un dispositivo de antena. En la presente modalidad de detección de CU I los detectores de recepción o receptores se colocan ya sea directamente sobre la muy externa protección metálica del tubo o tubería, o indirectamente dirigiendo la antena direccional 35 o un grupo de antenas direccionales 35 en el tubo o tubería A sin despegar ningún aislamiento. Al describir la operación de la presente invención, se establece una posición ns o fwp 44 y una posición fs o rvp 51 como la posición receptora de inicio 44, y el extremo de la posición receptora 51 del segmento del tubo o tubería bajo prueba, respectivamente. En el dibujo, de alguna forma simplificado, de las Figuras 1A y 1B se muestran solamente unos cuantos puntos de contacto. Para propósitos de descripción, a algunos de estos contactos se les han dado designaciones numéricas secuenciales (36-1 , 36-2, 36-3, etc.). En funcionamiento, un pulso eléctrico de una anchura óptima predeterminada y una velocidad de repetición óptima se produce por el generador de pulsos B, desde el punto 22 se propaga a través del cable de fuente 20, y es aplicado al transmisor 44 en la posición ns o fwp como la excitación fuente del tubo o tubería A. Este pulso, ahora el pulso (u ondas) electromagnético, es propagado a través del cable de fuente 20, posteriormente viaja a lo largo del tubo o tubería pasando los varios puntos receptores y de conexión 36 a lo largo de la longitud del segmento del tubo bajo examen. Esta señal es entonces recibida por los detectores de recepción, a saber, las antenas pasivas 35 en las varias ubicaciones de conexión 36-1 , 36-2....36-n, y registrada digitalmente a través de un convertidor A/D por el D/S C y procesada. El registro será multiplexado y subsecuentemente demultiplexado. La forma en la que estas señales se reciben, se procesan y se analizan se describirá más adelante aquí mismo. Para describir la operación de este sistema adicionalmente, consideremos que un pulso electromagnético, después de que el pulso eléctrico transmitido a través del cable de fuente se convierte en pulso electromagnético (u ondas), va a ser recibido en el punto de recepción 36-1 que está precisamente en la posición ns o fwp del transmisor 44, esto es, la posición del receptor, coincide con aquella del transmisor. El D/S C que está siendo controlado por la computadora interactiva D, es ajustado para que responda a la señal que viene a través del primer canal del cable de recepción de multi-canal que está conectado al punto de contacto 36-1. Como el transmisor 44 emite un pulso electromagnético (u ondas) en la posición ns o fwp y es inmediatamente recibido por el receptor 36-1 sin ningún tiempo de retraso. Realmente existe un tiempo de retraso de un minuto porque el receptor solamente puede ser colocado al lado del transmisor, a menos que el transmisor también pueda funcionar como el receptor en la misma ubicación. El pulso electromagnético, el cual es emitido por el transmisor, posteriormente es propagado a lo largo del tubo o tubería A hacia adelante en la dirección de la posición fs o rvp y hacia atrás en la dirección opuesta. Solamente este pulso de propagación en la dirección de la posición fs o rvp es recibido a lo largo del tubo o tubería en los puntos de recepción 36-1 , 36-2, 36-3, ...36-n, respectivamente. Cada canal tiene su propio cable eléctrico.

Para propósitos de la descripción, se considerará que un solo canal dado del cable multi-canal 80 comprende varias secciones. Se deberá apreciar que el cable de fuente 20 es independiente del cable de recepción, el cual en el presente caso es el cable multi-canal 80. Una vez que el pulso eléctrico inicial es producido por el generador de pulsos B, es transmitido dentro del cable en 22 y a través del cable de fuente 20 hacia el punto del contacto 44 del transmisor. A medida que el pulso electromagnético toca el tubo o tubería A se propaga a lo largo del tubo o tubería A a través del cable 80 hacia el D/S C en 80a. Este pulso es detectado por la totalidad de los receptores distribuidos a lo largo del tubo o tubería A bajo examen. Como está dispuesto el D/S C, éste responde a la señal recibida en los puntos de recepción 36-1, 36-2,...36-n. Las señales recibidas desde cada canal se transmiten a través de cada canal respectivo del cable multi-canal 80 y, a su vez, son transmitidas al D/S C a ser registradas y también la información será transmitida a la computadora interactiva D.

B. Para la Operación fs o rvp: Se hace referencia a la Figura 1B para describir esta segunda forma de operación. Con este proceso anteriormente descrito habiendo sido completado, entonces el mismo proceso es repetido, pero en sentido inverso (Figura 1B). Más específicamente, un pulso eléctrico es ahora producido desde el generador de pulsos B, el cual es propagado a través del cable de fuente 21 hacia el extremo del cable 47. El extremo 47 del cable fuente 21 está conectado al transmisor 51 , el cual es una antena fuente activa con un hilo conductor eléctrico 49 para la operación de perfilamiento inverso. Como en el caso anterior en la operación ns o fwp, el generador de pulsos B dispara el D/S C y a su vez se activa el tiempo inicial del pulso eléctrico. Así, el pulso eléctrico es entregado desde uno de los extremos del cable 23, el cual está conectado al generador de pulsos B. El pulso es propagado a través del cable de fuente 21 y excita el tubo o tubería mediante el transmisor en la posición fs o rvp 51. El D/S C es dispuesto de manera que responda al pulso, el cual es detectado por el receptor en el punto de recepción 36-n, el cual está ahora en la posición fs o rvp 51. El tubo o tubería A en el punto de contacto 51 está preparado en forma similar que en la operación ns o fwp para el montaje del transmisor fuente; por ejemplo, como se describió anteriormente para la operación ns o fwp, montando un super imán con conmutación de encendido/apagado o una antena de transmisión. Así, este pulso, como un pulso electromagnético (u ondas), es propagado a través del cable de fuente 21 dentro de tubo o tubería A. Entonces es transmitido a lo largo del tubo o tubería A en los puntos de contacto de recepción 36-n,...36-2, 36-1 en el orden inverso a aquél para la operación ns o fwp. Y se transmite a través de su respectivo canal, a través de la sección de cable intermedia 81 y desde allí viaja a través de la sección de cable 81 hasta el punto de recepción 81a y desde allí dentro del D/S C para ser registrado. Los datos adquiridos y la información desarrollada por el D/S C relativa a este pulso son entonces transmitidos a la computadora D y almacenados. De esta forma, como se describió anteriormente, las ubicaciones de recepción 36 están escalonadas a lo largo de la longitud del tubo o tubería que avanza desde una ubicación en los puntos de contacto de recepción, 36-n en la posición fs o rvp 51 todo el camino hasta el punto de contacto 36-1 con el que inicialmente se arrancó, 36-1, el cual está en la posición ns o fwp. 3. MODALIDAD DOS: Receptor de un Solo Canal v Un Solo Pulso: Esta segunda modalidad será descrita con referencia a las Figuras 1C y 1D. Debido a ciertas restricciones operativas, las mediciones de campo algunas veces buscan un cable de recepción de un solo canal y de un solo conductor, como se muestra y describe en esta segunda modalidad. Tanto para la operación de ns o fwp como para la operación de fs o rvp, el procedimiento de trabajo permanece básicamente siendo el mismo que en la primer modalidad en donde se utiliza un cable multi-canal de recepción, excepto porque se utiliza un cable de recepción de un solo canal 80 en lugar del cable multi-canal de recepción. Así, el cable de recepción de un solo canal es ahora solo capaz solamente de manejar una sola ubicación receptora a un tiempo. Ahora es necesario que el cable de recepción de un solo canal sea desplazado cada vez después de cada medición en cada ubicación receptora. Como en la primer modalidad se utilizan todavía dos cables de fuente de un solo conductor 20 y 21 como los cables de fuente tanto para la operación ns o fwp como para la operación fs o rvp, respectivamente. Un super imán con conmutación de encendido/apagado o una antena direccional 44 o 51 se fija al extremo del cable de fuente en los puntos de conexión 42 o 47, a través de hilos conductores, 42 o 49, respectivamente. Como una precaución, el cable de fuente se separa de los cables de recepción tanto como sea posible en una distancia permisible. Para la operación de ns o fwp, el transmisor 44 es entonces colocado en la posición ns o fwp, pero existe solamente una antena receptora 35, la cual está colocada en el extremo del cable de recepción 50. Esta antena de recepción 35 es físicamente desplazada en incrementos secuenciales de distancia empezando desde la posición ns o fwp hacia la posición fs o rvp. Por ejemplo, la antena 35 puede primero ser colocada en el punto 36-1 para recibir una señal de un pulso de fuente electromagnética, desplazada entonces hacia el punto 36-2, próximo punto 36-3, etc. Para la operación de fs o rvp, el transmisor es colocado en la posición fs o rvp mientras que la antena de recepción, que está colocada en el extremo del cable de recepción, es desplazada desde la posición fs o rvp de regreso hacia la posición ns o fwp en n intervalos de distancia. Se utilizan, respectivamente el cable de recepción 80 de un solo canal y un solo conductor para la operación de ns o fwp y el cable de recepción 81 para la operación de fs o rvp. Un extremo del cable de recepción está conectado a la antena de recepción, y el otro extremo está conectado al D/S C ya sea para la operación ns o fwp o para la operación fs o rvp, respectivamente. Para la operación de ns o fwp, la fuente está localizada en la posición ns o fwp, 44 y (como se indicó anteriormente) la antena de recepción es desplazada hacia adelante a lo largo del tubo desde la posición ns o fwp 36-1 que coincide con la posición del transmisor 44 hacia la posición fs o rvp 36-n en un intervalo n de distancia. Entonces la operación de perfilamiento en sentido inverso es llevada a cabo. Ahora el transmisor excita el tubo o tubería A en la posición fs o rvp y la antena de recepción, después de recibir y registrar la señal, se mueve de regreso desde ia posición fs o rvp 36-n hacia la posición ns o fwp 36-1 en un intervalo n idéntico de distancia como el que se usó en la operación de ns o fwp del perfilamiento hacia adelante. Alternativamente, en lugar de repetir las mediciones en la ubicación receptora dos veces, una vez para la operación de ns o fwp y la segunda vez para la operación de fs o rvp, por conveniencia, los anteriores procedimientos de medición pueden ser realizados en una etapa. Cuando la antena de recepción en una ubicación dada es completada para la operación de ns o fwp, la antena de recepción es mantenida en la misma ubicación de recepción actuando como el receptor para la operación de fs o rvp. Por lo tanto, la antena de recepción en una ubicación receptora necesita ser desplazada solamente una vez para realizar tanto la operación de ns o fwp como la operación de fs o rvp. 4. MODALIDAD TRES: Receptores Multi-canal y de un Solo Pulso con cables Receptores v de Fuente de Fibra Óptica: Se hace referencia ahora a las Figuras 2A y 2B. Para proveer reducción adicional de la radiación electromagnética e interferencia debido a los cables de recepción y de fuente, en esta tercer modalidad pueden usarse dos cables de fuente de un solo canal y de fibra óptica y un cable de recepción multi-canal y de fibra óptica. Sin embargo, se requieren un convertidor de eléctrico a óptico y un convertidor de óptico a eléctrico, en cada unión del cable eléctrico y el cable de fibra óptica en donde sea que un cable de fibra óptica reemplace un cable eléctrico como se muestra en las Figuras 2A y 2B, las cuales van a ser comparadas con las Figuras 1A y 1B, respectivamente. Notar en las Figuras 2A y 2B que los cables eléctricos son reemplazados por los cables de fibra óptica. Los componentes de la Modalidad Tres son similares a los componentes de las Modalidades Una y Dos, excepto porque la fuente eléctrica y los cables eléctricos multi-canal son ahora reemplazados por el cable de fuente de fibra óptica y los cables receptores de multi-canal y de fibra óptica, respectivamente. Se proporcionan designaciones numéricas, con un sufijo "a" distinguiendo aquellas de la Modalidad Tres. Esta tercer modalidad comprende esencialmente un generador de pulsos B, un analizador de adquisición de datos/señal (D/S) C, y también un control D de computadora interactiva, los cuales permanecen sin cambio. Sin embargo, en lugar de tener (como en las Modalidades Uno y Dos) un cable multi-canal 80 que tiene una pluralidad de alambres eléctricos discretos, se provee un cable de recepción 80a, de fibra óptica, multi-canal, de perfilamiento ns o fwp, extendiéndose entre la ubicación de conexión 36-1 hasta la ubicación de conexión 82a. También, existe una sección 81a de cable receptor, multi-canal y de fibra óptica, de perfilamiento de fs o rvp, extendiéndose desde la ubicación final 83a hasta la ubicación de conexión 47a. Los dos cables de fuente 20a y 21a están hechos ahora como cables de fibra óptica. Entre el cable de fuente de fibra óptica 20a y la ubicación de conexión 40a se provee un convertidor de óptico a eléctrico, el cual está montado sobre la parte superior de la placa de soporte de cuatro postes de la antena de transmisión esquemáticamente mostrada como 42a, que convierte el pulso o señal procedente del cable de fibra óptica 20a a una señal eléctrica que excita la antena de transmisión 44a. También, existe un convertidor de eléctrico a óptico 72a entre los puntos 22a y 26a. Como en las Modalidades Uno y Dos, un pulso disparador procedente del generador de pulsos inicial B dispara el D/S C para iniciar el tiempo de activación del pulso eléctrico. El pulso eléctrico inicial es transmitido desde el punto 22a del generador de pulsos B y es convertido por el convertidor de eléctrico a óptico 72a a un pulso o señal óptica que viaja a través del cable de fuente 20a para ser convertido de regreso a un pulso eléctrico por un convertidor de óptico a eléctrico, el cual está montado sobre la parte superior de la antena de transmisión marcada como 44a. A su vez, este ahora pulso electromagnético es recibido por las antenas de recepción 35a, a lo largo del tubo o tubería, desde 36-1 a, 36-2a, ....36-na, cada una de las cuales tiene un convertidor de eléctrico a óptico 76a sobre la parte superior de la antena de recepción, y otra vez convierte las señales electromagnéticas a ópticas de regreso al cable de recepción óptica, multi-canal, 80a para ser transmitidas hacia un convertidor de eléarico a óptico 78a, el cual está conectado entre cada ubicación de canal 36-1 a, 36-2Á,...36-na individualmente y la sección 80a del cable óptico y de regreso al D/S C. De manera similar, durante la operación fs o rvp, el pulso eléctrico procedente del generado' de pulsos B es convertido a una señal de fibra óptica mediante un / convertidor de eléctrico a óptico 73a que está entre los puntos 25a y 29a. La señal de fibra óptica viaja a través de la sección 21a del cable de fibra óptica hacia el / convertipór de óptico a eléctrico 51a, el cual está montado sobre la parte superior de la antena de transmisión 53a. La forma en la que el resto del proceso es realizado es su ?ancialmente la misma que como fue descrito anteriormente con relación a la yeración de fs o rvp como en la operación de ns o fwp, por lo que ésta no será descrita con mayor detalle aquí. Sin embargo, es conveniente mencionar que también es posible que todos los datos sean transmitidos y registrados como cadenas de datos a través de un solo cable de fibra óptica más que con cada canal teniendo su propio cable separado.

Los datos adquiridos y la información desarrollada por el D/S C desde los receptores son entonces interactivamente comunicados a y almacenados en la computadora D.

La modalidad tres puede bajo ciertas circunstancias proveer ciertas ventajas.

Por ejemplo, mediante el uso de cables de fibra óptica los efectos de crear interferencia electromagnética indeseada debido a la inducción mutua, radiación y acoplamiento, son efectivamente minimizados o eliminados.

. MODALIDAD CUATRO: Receptor de un Solo Canal v un Solo Pulso con con Cables Receptores y de Fuente de fibra óptica: Tanto la operación de ns o fwp como la operación de fs o rvp de la presente moJalidad son exactamente idénticas a la Modalidad Dos, excepto porque los cables eléctricos de fuente y de recepción son ahora reemplazados por los cables de fibra óptica de fuente y de recepción. Los componentes de las herramientas, incluyendo el generador de pulsos B, el analizador de adquisición de datos/señales (D/S) C, y la computadora interactiva D, permanecen sin cambios. Con referencia a la Modalidad Tres, la única diferencia es que el cable de recepción óptico y multi-canal de la Modalidad Tres es ahora un cable de recepción óptico de un solo canal. Más aún, las ubicaciones de los convertidores, el eléctrico a óptico y óptico a eléctrico, también permanecen sin cambio como se muestra en las Figuras 2a y 2b. Por lo tanto, para ambas operaciones ns o fwp y fs o rvp, el cable de recepción óptica de un solo canal es retirado al completarse cada medición. 6. MODALIDAD CINCO: Receptor de un Solo Canal v Doble Pulso: Las Modalidades Uno a Cuatro tratan todas con técnicas de un solo pulso y que están basadas en la excitación de un pulso de una sola fuente. Por ejemplo, el transmisor utilizado es ya sea un super imán con conmutación de encendido/apagado, el cual está directamente fijo al tubo, o mediante una antena direccional de paso alto dirigida al tubo o tubería bajo examen. La Modalidad Cinco trata con una técnica mejorada de doble pulso, mientras que su concepto básico permanece sin cambio. (Ver la Patente de los E.U.A. No. 4,970,467, otorgada el 13 de Noviembre de 1990). En la versión anterior de las técnicas de doble pulso, la intersección de los dos pulsos viajeros desde la posición ns o fwp y desde la posición fs o rvp a lo largo del tubo o tubería A se establecía ya sea en la posición ns o fwp o en la posición fs o rvp, en donde el super imán estaba montado. En la presente técnica mejorada de pulso doble, como se muestra en la Figura 3A, por eficiencia, los dos transmisores de fuente idénticos en las posiciones ns o fwp 44 y fs o rvp 51 del tubo bajo examen pueden ahora utilizar ya sea un super imán con conmutación de encendido/apagado o una antena direccional. Además, al usar una antena direccional, las señales de recepción en la ubicación de las intersecciones de los dos pulsos entre las posiciones ns o fwp y fs o rvp pueden ser derivadas para que experimentalmente las formas de onda del efecto de la intersección sean observadas. Lo siguiente proporciona una descripción detallada de las técnicas mejoradas de doble pulso. Como en las Modalidades Uno a Cuatro, un pulso disparador es liberado desde el generador de pulsos B para disparar el D/S C para que el tiempo inicial de activación del pulso eléctrico a ser producido por el generador de pulsos B sea tomado como referencia. Para la detección global y detallada, dos transmisores idénticos en las posiciones ns o fwp y fs o rvp 44 y 51 , respectivamente, son excitadas simultáneamente pero en cualquier momento retrasado, así, pueden ser impuestas en cualquiera de las dos fuentes en 44 y 51 para permitir que los dos pulsos sean propagados en las direcciones opuestas dentro del segmento del tubo o tubería A bajo prueba para interceptarse en cualesquiera ubicaciones deseadas a lo largo del tubo o tubería. Estos dos transmisores fuente pueden ser dos antenas transmisoras de paso alto (Ver Figuras 5A y 5B) desarrolladas concurrentemente para la presente invención, o dos super imanes con conmutación de encendido/apagado. Una antena de recepción direccional puede ser dirigida en el tubo o tubería A a cualquier lugar entre las posiciones ns o fwp y f s o rvp. En la práctica, la antena de recepción debe preferiblemente ser colocada cerca de, o en el centro de las posiciones fuente 44 y 51 , para la operación fs o rvp y la operación ns o fwp, respectivamente. Para la operación ns o fwp, una intersección inicial de los dos pulsos idénticos pero propagándose en sentido inverso en la ubicación de la antena de recepción, digamos 36-n-1 , se establece primero ajusfando los retrasos de tiempo de los dos pulsos electromagnéticos, los cuales son transmitidos a través de los cables fuente 20 y 21 hacia los transmisores en la ubicaciones 44 y 51. Una vez que la intersección inicial de los dos pulsos es establecida en la ubicación receptora, 36-n-1 , los retardos de tiempo para los dos transmisores en las posiciones ns o fwp y f s o rvp son así fijados. Se toman los datos de las formas de onda, incluyendo el primero y los subsecuentes arribos, en la ubicación receptora 36-n-1 cada vez mediante una disminución con incrementos del retardo del tiempo para el pulso electromagnético de transmisión desde la posición ns o fwp de manera que los dos pulsos electromagnéticos se interceptarían entre la ubicación de transmisión en la posición ns o fwp y la ubicación de la antena de recepción 36-n-1. Para la operación fs o rvp, la operación es entonces invertida y el mismo procedimiento repetido, la antena de recepción es ahora desplazada hacia la ubicación receptora, digamos 36-2, para encontrar la intersección de los dos pulsos electromagnéticos, los cuales son propagados desde ambas posiciones de transmisión ns o fwp y fs o rvp. Posteriormente los tiempos de retraso para ambas posiciones fs o rvp y ns o fwp se fijan exactamente al mismo tiempo de la intersección de los dos pulsos en la ubicación receptora 36-2. Los datos de las formas de onda son entonces tomados en la ubicación receptora 36-2 mediante un decremento creciente deseado del retraso del pulso electromagnético propagado desde la posición fs o rvp hacia la posición ns o fwp de manera que las intersecciones de los dos pulsos sería entre la posición fs o rvp y la ubicación receptora 36-2. Es claro que las operaciones de doble pulso en la Modalidad Cinco para un cable receptor de un solo canal supone que los dos pulsos electromagnéticos se interceptarían en la ubicación prescrita. Si las condiciones de corrosión son complejas, conteniendo una variedad de distribuciones irregulares de corrosión dentro del segmento del tubo o tubería bajo examen, la ubicación precisa de las intersecciones de los dos pulsos electromagnéticos en una ubicación dada podría estar cambiada de la ubicación esperada de la intersección. De esta forma, como una alternativa para obtener una mayor precisión, puede utilizarse un cable de recepción multi-canal para reemplazar el cable de recepción de un solo canal 80 u 81 (Figura 3b). Los datos pueden ser tomados, si se desea, en cada ubicación receptora como se designó entre la posición ns o fwp y la posición fs o rvp. Las intersecciones de los dos pulsos electromagnéticos pueden observarse con precisión. Según se requiera, las intersecciones de los dos pulsos electromagnéticos sobre la base de la observación pueden ahora ser ajustadas por la computadora interactiva B mediante los retrasos de tiempo de los dos pulsos electromagnéticos. La intersección real de los dos pulsos electromagnéticos proporcionaría la información precisa para la evaluación de la ubicación y grado de corrosión en el segmento del tubo o tubería A bajo examen. Es claro que en cada ubicación receptora, se provee un grupo de datos del tiempo de intersección de los dos pulsos a lo largo del tubo o tubería en un retraso creciente. Estos retrasos de la intersección pueden ser traducidos en distancias para la identificación de la ubicación y grado de la corrosión a lo largo del segmento de tubo o tubería. Por lo tanto, la totalidad de los grupos de datos para todas las ubicaciones de recepción proveería los grupos redundantes de datos, los cuales serían apilados y manejados de acuerdo con las ubicaciones de los receptores y los tiempos de intersección para producir la información del tiempo de viaje y la modificación de las formas de onda debidas a la corrosión. Los procedimientos operativos para cables receptores multi-canal y de fibra óptica, para ambas operaciones ns o fwp y f s o rvp son exactamente iguales a los cables de recepción de un solo canal como en la Modalidad Cinco, que no se volverá a describir aquí. 7. MODALIDAD SEIS: Cable de Recepción Multi-Canal con Dos Terminaciones v Un Solo Pulso: Además, el cable de recepción multi-canal puede hacerse en un cable receptor de dos terminaciones. Puesto que el cable de recepción multi-canal 80 u 81 es un cable de recepción pasivo, el cual puede hacerse en un cable de dos terminaciones con portillos de conexión multi-canal en la parte media (Ver Figuras 1A y 1B). Una de las terminaciones se extiende desde el cable multi-canal 80 hasta el D/S C, mientras que la otra se extiende desde el cable multi-canal 81 hasta el D/S C. Para la operación de ns o fwp, el transmisor excita el tubo o tubería en la posición ns o fwp 44 para que el pulso electromagnético, el cual se originó en el generador de pulsos B y se propagó a través del cable de fuente 20, se propague a lo largo del tubo o tubería bajo prueba. Los receptores, los cuales están localizados en 36-1 , 36- 2,36-n a lo largo del tubo o tubería, detectan las señales. El D/S C es entonces establecido y registra las señales de cada una de las ubicaciones receptoras a través del cable de canal 80. Para la operación de fs o rvp, los ajustes de prueba para la operación de ns o fwp permanecen iguales. Ahora, en lugar del pulso electromagnético, el cual es originado en el generador de pulsos B y propagado a través del cable fuente 21 , se propaga a lo largo del tubo o tubería en la dirección inversa desde la operación ns o fwp. Los receptores, los cuales están ubicados en 36-n, 36-n-1 ,...36-1 , detectan las señales electromagnéticas. El D/S C es dispuesto para registrar las señales para cada ubicación receptora a través del cable de canal de recepción 81 en el orden inverso. 8. Tiempo de Viaje v Formas de Onda o Trenes de Ondas: Deberá entenderse que los diversos componentes del Sistema habrían sido previamente calibrados para que cada incremento de tiempo relevante en el sistema haya sido ya predeterminado. Por ejemplo, con referencia a las Figuras 1A y 1 B, el tiempo durante el cual el generador de pulsos B produce un pulso en 22 y este pulso arriba al punto de conexión 44 ya habría sido medido con precisión, y esta información es almacenada en la computadora D. También, el intervalo de tiempo en el cual una señal es recibida en todas y cada una de las ubicaciones de contacto de recepción 36-1 a 36-n para el punto de contacto de recepción 80a y a través de la sección 80 hacia el D/S C ya habría sido medido con precisión y también almacenado en la computadora D. Por lo tanto, cuando el pulso es producido en 22 viaja dentro del punto de transmisión 44 y es recibido en el punto de conexión 36-1 , y se mide el tiempo total transcurrido desde la transmisión del pulso 22 hasta el momento en el que es recibido en el D/S C. Por supuesto, el tiempo de viaje entre el transmisor 44 y el punto de recepción 36-1 es precisamente cero, como la ubicación receptora en 36-1 coincide con aquella de la ubicación de transmisión 44. Es posible determinar el intervalo de tiempo exacto durante el cual ese pulso ha viajado desde el punto de contacto 44 a lo largo del tubo o tubería A y hacia todas las ubicaciones de recepción, 36-1 , 36-2,...36-n. Para llevar a cabo este análisis posteriormente, supongamos que el punto de contacto de recepción 36-2 está ahora en conexión operativa al D/S C, de manera que puede determinarse el pulso que ahora viaja a través del cable de fuente 20 para ser recibido en la posición ns o fwp 44, y el intervalo de tiempo que le toma a un pulso el viajar esa distancia desde 36-1 hasta 36-2 también puede ser determinado. La velocidad del pulso viajando a través de cualquier sección particular del tubo entre ubicaciones receptoras adyacentes, 36-1 y 36-2, 36-2 y 36-3, etc. también puede ser determinada con precisión. Como una alternativa, la diferencia de la propagación de la onda electromagnética entre dos ubicaciones adyacentes tales como las antes descritas, es decir, las diferencias del tiempo de viaje y de la forma de onda entre 36-1 y 36-2, 36-2 y 36-3, ...36n-1 y 36n pueden ser directamente medidas empleando un par de antenas direccionales, una que actúa como la antena fuente de transmisión y la otra que actúa como la antena de recepción. Puesto que las antenas de transmisión y de recepción son esencialmente idénticas, éstas pueden ser intercambiadas en el perfilamiento. Ellas pueden ser invertidas, esto es, la antena fuente actuando como antena de recepción y la antena de recepción actuando como la antena fuente. Para las operaciones ns o fwp y fs o rvp, el par de antenas de transmisión y de recepción pueden ser configuradas como un par móvil como se muestra en la Figura 4. Este par móvil de las antenas fuente y de recepción tiene una separación entre las dos antenas de desde una cuantas pulgadas hasta varios pies. Normalmente, la separación del par móvil puede variar cuando menos de uno a cinco pies para una indicación conservadora de la detección de la corrosión de aproximadamente uno a dos pies de longitud. De la descripción de la operación del Sistema como se proporcionó anteriormente, ahora resulta claro que es posible para el sistema de la presente invención el determinar el intervalo de tiempo que le toma a un pulso el viajar a través de un segmento de tubo o tubería bajo prueba, desde el punto de contacto de transmisión 44 hasta cada uno de los puntos de contacto de recepción 36-1 a 36-n. En forma similar, para un perfilamiento en sentido inverso también es posible determinar la longitud del intervalo de tiempo que le toma al pulso para viajar desde el punto de contacto de transmisión 51 a través del tubo o tubería A hasta cada una de las ubicaciones de contacto de recepción en un orden inverso hacia 36-n a lo largo de todo el camino a través de 36-1 (Figura 1B). Además, la distancia entre cada par adyacente de puntos de contacto 36-1 a 36-n habría sido medida con precisión. Por lo tanto, puesto que la distancia entre cada grupo de puntos de contacto 36-1 y 36-2, 36-2 y 36-3, etc. puede ser determinada, y el intervalo de tiempo que le toma a un pulso el viajar esa distancia también puede ser determinado, también puede determinarse con precisión la velocidad del pulso que viaja a través de cualquier sección particular E del tubo o tubería entre las ubicaciones de recepción adyacentes, 36-1 y 36-2, 36-2 y 36-3, etc. para producir la información sobre la corrosión, debido a que la velocidad para tubos corroídos es ligeramente menor que aquella de los tubos sin corroer, lo cual será tratado más adelante en lo que sigue. Esta lentitud es entonces simplemente 1/velocidad. Más aún, debido a que el D/S C es interactivamente controlado por la computadora D, el D/S C por lo tanto registra no solamente los primeros arribos en todas las ubicaciones de recepción, a saber, 36-1, 36-2, ....36-n, para la operación ns o fwp, y 36-n, 36-n-1,....36-1 para la operación fs o rvp que provee la información del tiempo de viaje para un perfilamiento inverso, sino también todas las formas de onda o trenes de ondas de una longitud designada del registro para cada canal que provee información adicional sobre los aspectos dinámicos de las características de las ondas electromagnéticas, en términos de propagación, atenuación, dispersión, etc., conforme estas ondas son propagadas a lo largo del tubo o tubería bajo prueba. 9. Fenómeno Físico para la Presente Invención: A. Características Dinámicas: Habiendo sido descrita ya la operación básica del Sistema, se describirá ahora el fenómeno fundamental involucrado y que hace posible que este sistema sea efectivamente utilizado para detectar corrosión y/o defectos, y/u otras anomalías en un tubo o tubería A o similares. El Sistema de la presente invención utiliza un pulso electromagnético del dominio de tiempo, como una fuente de excitación y aprovecha el hecho de que la corrosión externa sobre una tubería cambia las características de la propagación de una onda electromagnética, incluyendo la velocidad (o su inverso, lentitud), atenuación, dispersión y cambio de fase. El Sistema podría ser aplicado para detectar una variedad de corrosión que ocurre cobre la superficie de la tubería bajo aislamiento. La técnica utilizada en el Sistema de la presente invención ha sido designado por los inventores como "Ondas Electromagnéticas Verdaderas" [True Electromagnetic Waves] (abreviado a "TEMW", una marca registrada). La propagación de un pulso electromagnético transitorio alrededor de un tubo o tubería es fundamentalmente un fenómeno electromagnético dinámico. Es completamente gobernado por las ecuaciones de las ondas electromagnéticas, las cuales se derivan de las ecuaciones de Maxwell. Lo siguiente resume las partes esenciales de la derivación, en vista de la importancia de estas ecuaciones de onda, las cuales constituyen la esencia de la presente invención a ser aplicadas en la detección de la corrosión y/o defectos de CUI. Las primeras dos ecuaciones de Maxwell y las relaciones constitutivas para un medio lineal e isotrópico son: dB_ V x E = - dt (1) V x E = -r- + J (2) dt H = B (3) µ J = s E (4) D = e E (5) en donde E = campo eléctrico en volts/m. H = campo magnético en A-vuelta/m D = desplazamiento eléctrico en C/m2 B = inducción magnética en W/m2 J = corriente eléctrica en A/m2 e = permitividad eléctrica en F/m µ = permeabilidad magnética en H/m, y s = conductividad eléctrica en mho/m La inducción magnética B y el desplazamiento eléctrico D incluyen los términos de la fuente externamente impuesta µM' y P' son B = µH + µM' (6) y D = eE + P' (7) en donde la densidad del momento de dipolo magnético M' (A-vueltas/m) está relacionado con la densidad de la corriente magnética impuesta Jm, y la densidad del momento de dipolo eléctrico P'(cm2) está relacionada con la densidad de la corriente eléctrica impuesta Je por 3 _ Jm dt . Je = (8) dt Tomando la rotación de la ecuación (1), introduciendo la ecuación (2) y usando las relaciones constitutivas (3), (4) y (5), obtenemos la ecuación del campo eléctrico de la onda. La ecuación del campo magnético de la onda es derivado de forma similar.

En el sistema de coordenadas Cartesianas, nosotros tenemos entonces que las ecuaciones de los campos eléctrico y magnético de la onda son, respectivamente: ( V2 -eµ ~-sµ^- )? = S° , -eµ •sµ H = S" (9) dt2 dt ' dt' dt en donde Sm = (eµ— + s µ ) Jm - V X Je + Vpn Se = µ ^ + µ -|- x M' + V ^ ^ dt ^ dt e son las fuentes EM que generan los campos eléctricos y magnéticos de la onda, respectivamente y en donde pß (c/m3) y pm (A-vuelta/m2) son cargas eléctrica y magnética externamente impuestas y las cuales presuponen que la divergencia del campo magnético es considerada como que no siempre se está desvaneciendo. La importancia de la presente invención consiste en que nosotros utilizamos las ecuaciones de campo total de onda de (9) que se oponen al planteamiento tradicional del electromagnetismo. Como se estableció en la sección de los Antecedentes de la Invención, la presente invención es fundamentalmente diferente de aquellas ya sea de Spies o Lara, porque en aquella de Spies y Lara no tratan con la propagación de la onda electromagnética, y desprecian completamente el término d 2 U d 2 E eµ eµ d t2 ' d t' de la propagación de la onda electromagnética de manera que las suyas son cuasiestáticas que tratan con un campo de difusión. La inclusión de este término de propagación en el desarrollo de la presente invención separa por lo tanto las técnicas presentes de aquellas de Spies y Lara, así como de otros.

Específicamente, la presente invención trata con la detección de la corrosión bajo aislamiento (CUI). Está basada en el hecho de que las propiedades electromagnéticas de tuberías de acero en buen estado y que no están corroídas son diferentes de aquellas de las tuberías de acero corroídas. Un pulso eléctrico o un pulso electromagnético puede ser considerado como una superposición de ondas armónicas. Cada onda armónica de frecuencia sencilla de un pulso eléctrico o pulso electromagnético transitorio es propagada con una velocidad de fase, mientras sufre una atenuación exponencial y un cambio de fase. La constante de propagación compleja de estas ondas armónicas en el dominio de la frecuencia consiste por lo tanto en las partes real e imaginaria, a y b, respectivamente, dadas por: ? = a + ib = (— ? 2eµ + i?sµ <)]" (10) en donde a r-if, (11) b = ?(eµ /2)1 2 [(l 1 + s l?2e2 r-?f/2> (12) en donde la velocidad de fase es ? ? = y su lentitud es simplemente ?"1, la constante de atenuación a, y la constante de fase b . La magnitud relativa de la corriente de conducción a la corriente de desplazamiento está dada por la relación s/?e. Por supuesto, el grado de conductividad s sobre el efecto de la permitividad e o viceversa sobre la propagación de la onda electromagnética depende de la frecuencia y los valores dados de los dos parámetros s y e. La relación s/?e para un buen conductor tal como las tuberías de acero, sean que estén corroídas o no corroídas, es mucho más grande de la unidad. Sin embargo, debido a la corrosión, esta relación para una tubería corroída es ligeramente más pequeña que para una tubería en buen estado, lo cual es una de las claves físicas para el desarrollo de la presente invención. En una tubería corroída, el material corrosivo (o producto) que se deposita sobre un tubo o una tubería cambia así tanto la conductividad como la permitividad, así como también la permeabilidad. Sin embargo, el cambio de la permeabilidad µ en este caso es relativamente menor en comparación con los cambios en la conductividad y permitividad. Las propiedades electromagnéticas, particularmente e y s, para tuberías de acero en buen estado y no corroídas generalmente son más elevadas que las de aquellas tuberías corroídas. Por lo tanto, la velocidad de fase de las ondas electromagnéticas para una tubería en buen estado y no corroída es generalmente más elevada que para una tubería corroída. Y la lentitud es generalmente más baja para una tubería en buen estado y no corroída en comparación con aquella de una tubería corroída. El grado y severidad de la corrosión determina la desviación de la velocidad de fase, o su lentitud, a partir de aquella de un tubo en buen estado y no corroído. De manera similar, la atenuación de las ondas electromagnéticas para un tubo corroído sería más elevada que aquella para un tubo en buen estado y no corroído. La velocidad de fase de las ondas electromagnéticas en un tubo, sea que esté corroído o no corroído, son dependientes de la frecuencia de manera que la propagación de las ondas electromagnéticas en un tubo es dispersiva, lo cual introduce complicación adicional en el manejo de las formas de onda. La declaración anterior de la velocidad de fase, atenuación, dispersión y cambio de fase de las ondas electromagnéticas es válida para el pulso electromagnético transitorio, como se manifestó anteriormente en el sentido de que un pulso electromagnético transitorio siempre puede ser descompuesto en componentes de Fourier en el dominio de la frecuencia.

B. Profundidad de Penetración La penetración de las ondas electromagnéticas está controlada por la profundidad de la capa exterior, o la profundidad de penetración, la cual es de alguna forma inversamente proporcional a la conductividad del medio en el que las ondas electromagnéticas se propagan, y la frecuencia de las ondas. En consecuencia, la profundidad de penetración se torna más pequeña para una frecuencia más elevada en buenos conductores, tales como el acero, del cual está elaborado generalmente el tubo bajo consideración. Las conductividades del acero, HTS y HY-80, a 1 kHz y 20 °C, son 4.80 y 3.50 mmho/m, respectivamente, y las profundidades de penetración son de 0.54 y 0.90 mm, respectivamente (tomadas de Kraichman, 1970, Handbook of Electromagnetic Propagation in Conducting Media: NAVMAT P-2302, U. S. Govt. Printing Office, Washington, D.C., 20402, pA2). En la presente invención, las ondas electromagnéticas son propagadas en el intervalo de los cientos de MHz y GHZ a lo largo del tubo o tubería de acero, la profundidad de penetración para tubo o tubería de acero sería en gran parte más pequeña que aquellas cifras citadas anteriormente para el acero. Por lo tanto, la propagación de la onda electromagnética alrededor de una tubería está confinada a la pura superficie o virtualmente la capa superficial de un tubo o tubería en donde ocurre la corrosión.

C. Trayectorias de Propagación de las Ondas Electromagnéticas a lo largo de un Tubo. La propagación de las ondas electromagnéticas obedece de manera natural al principio de Fermat. El primer arribo y los arribos subsecuentes de las ondas electromagnéticas alrededor de un tubo o tubería aún bajo aislamiento siguen las trayectorias de viaje más cortas de acuerdo con el principio de Fermat porque la primer energía viaja sobre el camino que le toma el menor tiempo. Las energías subsecuentes viajarían en las trayectorias helicoidales más cortas alrededor del tubo. Por lo tanto, los arribos de las ondas electromagnéticas indicarían la condición y grado de corrosión de la tubería, si las trayectorias de viaje encuentran la corrosión y/o defectos a ser detallados. La energía de la fuente, sin embargo, es dividida, De manera similar, también existen energías viajando en la dirección lejos de las ubicaciones receptoras a lo largo del tubo o tubería. Mientras tanto, las ondas electromagnéticas se reflejan, refractan y difractan en la interfase, por ejemplo, entre dos secciones de un tubo o tubería, esto es, una sección en buen estado y una sección corroída, en la unión de los dos diferentes tipos de tubo, o simplemente corrosión aislada. La reflexión, refracción y difracción de las ondas electromagnéticas obedece en general a las leyes clásicas de Snell, Fresnel y Huygens. Además, la trayectoria de viaje de las ondas electromagnéticas, la cual les toma el menor tiempo, depende de las posiciones del transmisor y las ubicaciones receptoras. Si el transmisor y el receptor están localizados longitudinalmente a una distancia pero exactamente en el mismo ángulo acimutal, digamos a las 12 en punto con respecto a la parte superior del tubo, el primer arribo sería una línea recta (rayo), si nosotros suponemos una fuente puntual y un receptor puntual. En la presente invención, nosotros usamos un superimán o una antena como la fuente y una antena como el receptor, existiría un haz de rayos de acuerdo con las dimensiones de la fuente y del receptor. La designación circunferencial de la posición del transmisor y del receptor es referida aquí por lo tanto en el sentido del reloj, confrontando la posición ns o fwp, desde la dirección de la posición fs o rvp. Por lo tanto, la posición de las 6 en punto está ubicada en la parte inferior del tubo, y las posiciones 3 en punto y 9 en punto están localizadas en los costados derecho e izquierdo de las circunferencia del tubo, respectivamente, como se muestra en la Figura 5. La distancia es medida longitudinalmente desde la posición ns o fwp hacia la posición fs o rvp en forma paralela al eje del tubo. Por lo tanto, si el transmisor está localizado a las 12 en punto y el receptor está ubicado a las 6 en punto a una distancia /, la trayectoria del primer arribo de las ondas electromagnéticas sería helicoidal. Las vueltas de la trayectoria helicoidal dependen del modo de propagación de la onda electromagnética. Las trayectorias helicoidales de la rosca derecha y de la rosca izquierda alrededor del tubo de un radio r0 pueden ser expresadas matemáticamente de la siguiente forma (Figura 5). Supongamos que la espiral descansa sobre un cilindro circular de radio r alrededor del eje de las z, entonces r2 = x2 + y2 Supongamos que la distancia de los devanados sucesivos de la espiral es / como se muestra en las Figuras 5A y 5B. Escogemos N(r,0,0) con lo cual la trayectoria de la espiral pasa a través del eje de las x y su proyección sobre la trayectoria de la espiral paralela al eje de las z será N'(r,o, /). Supongamos A(x,y,z) es un punto móvil que sigue las trayectoria de la espiral, y su proyección sobre el plano x-y será A'(x,y,0). Siendo OA' la línea dirigida desde 0 hasta A'. Tomamos como positivo el sentido de rotación y consideramos que el ángulo del eje x a OA' cuya medición ? es cero cuando A está en N y gira continuamente conforme A se aparta de N de manera que A(r eos ?, r sen ?, z). Por la naturaleza de la propagación de la onda electromagnética, la trayectoria helicoidal obedecería el principio de Fermat. Por lo tanto, esta trayectoria helicoidal tomaría un tiempo mínimo para que la onda viaje desde el punto N a N' sobre la superficie tridimensional del cilindro circular. La proporción de la velocidad de la onda viajando en la dirección de la trayectoria helicoidal a la velocidad de rotación del cilindro alrededor del eje z es constante. Ahora, debemos expresar z en términos del cambio de ?. El ángulo que la trayectoria helicoidal hace con respecto a la línea longitudinal paralela al eje de las z es f, y su ángulo complementario ? = 90° - ? con respecto al plano x-y debe permanecer constante. Por lo tanto, la proyección de la velocidad de rotación de la trayectoria helicoidal sobre la velocidad de rotación del cilindro circular alrededor de su eje x debe ser constante de manera que: NN' eos ? = NA' + A'N Si nosotros asumimos que NA' + A'N = S, sigue que NN' = (Z2 + S2)1 2 Cuando ? gira desde 0 hasta 2p. La trayectoria helicoidal gira desde N hasta N'. Conforme z se incrementa a una velocidad constante, se mantiene a un ángulo de intersección constante ? y ?: z = k?. Cuando ? = 0, z = 0 y cuando ? = 2p de manera que z = S tan ?. De aquí que k = s tan ?/2p. Por lo tanto, las ecuaciones paramétricas de la helicoidal cilindrica son: x = r eos ?, y = r sen ?, z = s ? tan ?/2p (ó z = s ?( cot f/2p) (13) Por lo tanto, en cualquier punto A sobre la trayectoria helicoidal la forma del vector es r — r0 cos#'-t-r0 sen ?f + s? tan- — k lit r = rn eos ?i + rn sen ?f + s? cot — k (14) Ahora, supongamos que la distancia entre la posición ns o fwp y la posición fs o rvp sea m /; y supongamos que la distancia circunferencial del cilindro circular sea r0?. Entonces, las ecuaciones (14) se convierten en: r = rn cos?i + rn son?i + n? — k (15) 0 ° 2p Ahora, podemos describir las trayectorias helicoidales para el primero y subsecuentes arribos como se muestra en las Figuras 6A, B, C y D, las cuales ilustran no solo las trayectorias helicoidales en tres dimensiones sino también las trayectorias helicoidales delineadas en el plano z-s en dos dimensiones. Como se esperaba, en dos dimensiones, las trayectorias helicoidales degeneran en líneas rectas para representar la trayectoria más corta del viaje de las ondas electromagnéticas que tomaría un tiempo mínimo. De las Figuras 6A, B, C y D resulta claro que si se localiza una corrosión aislada en la posición de las 12 en punto en la mitad entre la posición ns o fwp y la posición fs o rvp, solamente los arribos nones de las ondas electromagnéticas detectarían la corrosión, cuando el transmisor y el receptor están localizados en la posición de las 12 en punto. Por otra parte, si esta corrosión asilada está ubicada en la posición de las 6 en punto y el transmisor y el receptor permanecen en la posición de las 12 en punto, entonces solamente los arribos pares de las ondas electromagnéticas detectarían la corrosión. Por supuesto, existe un gran número de variables que deben ser consideradas, tales como la colocación óptima del transmisor y el receptor, la anchura del pulso de la fuente, la localización y extensión de la corrosión, etc. Todas estas variables jugarían papeles críticos en la detección de CUI. Además, para propósitos ilustrativos, la trayectoria de propagación de las ondas electromagnéticas son representadas por un solo rayo. En la vida real, como se estableció anteriormente, debido a la apertura de las antenas de transmisión y de recepción, la trayectoria de propagación de las ondas electromagnéticas tiene rayos múltiples, cuyas anchuras son comparables a la abertura de las antenas.

. Dispositivos Importantes Desarrollados por la presente invención: A. Diseño de Antena de Paso Elevado Conjuntamente con la presente invención se han desarrollado e inventado antenas de recepción y de fuente pasiva. La excitación de un tubo o tubería por un transmisor fuente efectiva y las señales recibidas por un receptor efectivo se logran por medio de las antenas direccionales inventadas de acuerdo con la presente solicitud. Una fuente alternativa y receptor es el superimán mostrado en las Figuras 9A, 9B y 9C.

B. Antena de Fuente Activa Las Figuras 7A y 7B muestran el dibujo detallado de la antena direccional 100, la cual comprende un reflector parabólico 102 que está hecho de un plato metálico o de metal revestido con plástico, y tiene un ancho de abertura d. Un pulso eléctrico óptimo y prescrito, procedente de un generador de pulsos (ver la elección de la anchura del pulso) viaja a través del(los) cable(s) de fuente(s) 20, 21 y que se convierte en un pulso electromagnético (u ondas), que toca sobre la varilla de enfoque de latón 10, la cual se extiende hacia abajo a lo largo del eje central del plato parabólico hacia el miembro de enfoque 106. Las ondas electromagnéticas a su vez son difractadas y radiadas desde la varilla de enfoque 104, y difractadas por el miembro de enfoque 106 en el extremo final de enfoque dentro del reflector parabólico. Las ondas electromagnéticas procedentes de la varilla de enfoque 104 y el miembro de enfoque 106 son reflejadas desde el costado cóncavo del reflector parabólico 102 para excitar el tubo A. Con el objeto de minimizar la radiación indeseada procedente de los tubos circundantes y los objetos conductores en un ambiente de campo real, un escudo parabólico 108 de eliminación de radiación, de la misma curvatura que el reflector parabólico está montado sobre la parte superior del reflector parabólico 102. En el centro del reflector parabólico 102, existe un disco 110 de aislamiento circular, al cual se sujeta la varilla de enfoque con rosca mediante dos tuercas 112 sobre la parte posterior (costado convexo) del reflector parabólico. Un soporte de cuatro postes, designado generalmente 114 y que comprende cuatro postes verticales 116, no conductores y dispuestos en un patrón cuadrado, y también una placa de montaje 118 están montados sobre la parte posterior (costado convexo) del reflector parabólico 102 mediante tuercas 120 roscadas sobre los costados superiores de los postes 116. A través de este soporte 114 las conexiones entre el cable 20/21 con protección contra radiaciones, el cual transporta el pulso electromagnético desde el pulso eléctrico inicial producido por un generador de pulsos, es propagado a través del cable de fuente 20/21 hacia la varilla de enfoque 104. El alambre conductor sencillo del cable coaxial con protección contra radiaciones directamente se coloca dentro de la varilla de enfoque y se sujeta firmemente mediante tres grupos de tornillos 122 y un estabilizador 124 es montado a la cara interna de la placa de montaje 118 del soporte de cuatro postes 114 para prevenir la movilidad del cable conductor. Existe una cascara circunferencial, inferior, de plexiglás, 130, que está fija al borde exterior del reflector 102 y se extiende hacia abajo desde allí. La distancia entre la terminación del miembro de enfoque 106 y el borde inferior de la cascara 130 es h. En base al teorema de la reciprocidad, una antena receptora pasiva aquí también se usa como una antena de transmisión fuente. Se notará que la superficie superior 128 del miembro de enfoque 106 se inclina hacia abajo y en forma radial hacia adentro hacia el extremo inferior de la varilla 104 (convergencia de aproximadamente 3o - 4o) para proporcionar una función de enfoque opcional. Así, existen trayectorias reflectoras definidas e iguales entre las varias ubicaciones sobre la superficie del reflector parabólico 102 hacia la superficie 128 del miembro focal 106 hacia la longitud de la varilla de latón 104.

C. Antena Receptora Pasiva Un receptor de antena en la presente invención es del tipo pasivo. El diseño detallado de una antena reflectora parabólica pasiva es el mismo que el de una antena de fuente activa, excepto porque la antena no es excitada por el generador de pulsos sino que recibe las ondas electromagnéticas conforme estas son propagadas a lo largo del tubo o tubería y refractadas como ondas laterales y radiadas a través del aislamiento y la protección metálica del tubo o tubería. Un simple diagrama de la trayectoria del rayo electromagnético ilustra la función de una antena receptora pasiva. Conforme al pulso electromagnético es propagado a lo largo del tubo y refractado a través del aislamiento y la protección metálica del tubo, ya sea en refinerías o plantas químicas, o en las tuberías reales interestatales o transcontinentales, la antena receptora por lo tanto recibe el pulso electromagnético procedente del tubo y que fue producido en el generador de pulsos y es transmitido a través del cable. Estas señales son susceptibles de atenuar, absorber y dispersar; y están sujetas a la pérdida de energía por radiación de los cables y el tubo o tubería. Como se muestra en la Figura 6D, los rayos de las ondas electromagnéticas que inciden sobre la antena receptora pasiva son reflejadas sobre la superficie del costado cóncavo del reflector parabólico 102 de la antena y a su vez enfocadas en el miembro de enfoque 106 de la antena. Como resultado, las ondas electromagnéticas o señales son transmitidas a través de la varilla 104 y recibidas por el cable de recepción. En esencia, la función de la antena receptora pasiva, la cual recibe las ondas electromagnéticas vía el cable de recepción es exactamente opuesta a aquella de la antena de transmisión activa, la cual transmite las ondas electromagnéticas por el cable de fuente.

D. Antenas Receptoras y Fuente Distribuidas en Circunferencia: Para un tubo de gran diámetro, la corrosión del tubo o tubería generalmente no está distribuida alrededor de la circunferencia completa, una antena transmisora distribuida en circunferencia, de tipo A (ver Figura 8A) usando tres antenas distribuidas con una separación de 120 grados, y del tipo B (ver la Figura 8B) usando seis antenas distribuidas con una separación de 60 grados alrededor de la circunferencia en la forma de un anillo son mostradas en el diagrama. Las fuentes S1 , S2 y S3 para el tipo A y las fuentes S1 , S2....S6 del tipo B como fueron designadas pueden ser excitadas simultáneamente o una a un tiempo según se desee por medio de un generador de pulsos a través del cable fuente y controladas por un conmutador de conexión múltiple y controlado por una computadora. De manera similar, antenas receptoras distribuidas en circunferencia suponen la misma configuración geométrica que las antenas de transmisión distribuidas en circunferencia. Las señales procedentes de la antena receptora individual de las antenas distribuidas en circunferencia pueden ser registradas por cualquier antena elemental y en forma individual, todas las antenas elementales simultáneamente, o cualquier combinación de las antenas elementales controladas por un conmutador de conexión múltiple y una computadora. 11. Elección de la Anchura de Pulso Óptima La elección de una anchura de pulso óptima es de gran importancia en la detección de la corrosión en un tubo o tubería. Para la detección de la corrosión, una anchura de pulso estrecha y con elevación rápida (un nanosegundo o menos), o una onda cuadrada aperiódica y con una anchura de pulso más grande de 1 (s (un microsegundo) o aún 1 ms (un milisegundo), se prefiere, dependiendo de la separación del transmisor y receptores. Una onda cuadrada aperiódica simula funciones de escalón Heaviside, mientras que un pulso muy estrecho simula aproximadamente una función delta. Sin embargo, para un pulso aperiódico, las dos respuestas de funciones de un escalón Heaviside positivo y un escalón Heaviside negativo no deben estar traslapadas ni interferidas al adquirir la información.

A. Onda Cuadrada Aperiódica: Una anchura de pulso de 1 µs u onda cuadrada de 1 ms provee una función de escalón Heaviside positivo o una función escalón Heaviside negativo. La respuesta del cable a una función de escalón Heaviside es esencialmente un decaimiento tipo RC, cuyo arribo es muy difícil de determinar con precisión. Cuando la función de escalón toca un tubo, el tubo excita componentes de alta frecuencia que son comparativamente más susceptibles de atenuación y dispersión que el pulso de la función de escalón que es propagado en el cable coaxial. La respuesta del (los) cable(s) a la excitación del pulso eléctrico debe ser eliminada de la respuesta total con el objeto de analizar la respuesta del tubo a la propagación de las ondas electromagnéticas. Uno de los métodos convenientes para eliminar la respuesta del(los) cable(s) a partir de la respuesta de(los) cable(s) y del tubo o tubería es por medio de una antena receptora de paso elevado, la cual será copatentada en la presente invención .

B. Pulso de Anchura de Pulso Estrecha Para la detección detallada de la corrosión, es deseable que la anchura de pulso sea tan angosta como sea posible, con su mínimo de 1-2 ns y preferiblemente en el intervalo de los picosegundos, para que el primer arribo y los subsecuentes arribos fuesen susceptibles de separación. Con el estado actual de la técnica, es todo un reto la estabilidad de un generador de pulsos para producir un pulso extremadamente angosto, de mucho menos de 1 ns. No obstante, un pulso de 1 ns (esto es un nanosegundo) es bastante asequible que tendría una longitud de onda de aproximadamente 1 pie en el tubo. La resolución de la detección de la corrosión con un pulso de 1 ns estaría en las proximidades de 1-2 pies. Un pulso extremadamente angosto, si su frecuencia central está en las proximidades de 10 GHz con una anchura de pulso de 100 ps sería ideal. Entonces tendría una longitud de onda de aproximadamente 1 pulgada en un tubo o tubería de acero.

C. Función de Excitación de Barrido Para la determinación del tiempo de arribo preciso de las ondas electromagnéticas, además de una onda cuadrada aperiódica y el pulso de subida rápida y muy estrecho, también puede usarse una fuente de excitación de barrido comprimido. Puesto que las ondas electromagnéticas propagadas a lo largo del tubo o tubería son dispersadas, puede usarse una fuente de excitación de barrido de alto a bajo y bajo a alto en la frecuencia de un rango de Ghz. El procesamiento de la información de las funciones de la fuente de frecuencia de barrido por lo tanto puede ser implementada por la técnica de correlación de cruce de ventana migrante. 12. Colocación del Transmisor y el Receptor La detección de la corrosión en un tubo o tubería en cuestión, particularmente de grandes diámetros debe ubicar óptimamente el transmisor y el receptor para las técnicas ya sea de pulso sencillo o pulso doble usando un cable sencillo o un cable multi-canal. La ubicación apropiada del transmisor y los receptores de esta forma permite que las trayectorias de propagación de la onda cubran cierta(s) sección(es) transversal(es) en el sentido de la circunferencia y cierta porción del tubo o tubería en el sentido de su longitud. En la sección transversal a lo largo de la circunferencia, el transmisor y el receptor pueden ser alineados en el mismo ángulo de acimut o en ia dirección longitudinal. De manera similar, el transmisor puede ser colocado en la posición de las 12 en punto y el receptor puede ser colocado en cualquier posición, es decir a las 3, 6, 8, 9 11 en punto. Por el contrario, mientras el receptor está colocado en una posición en particular, el transmisor está colocado en varias posiciones a lo largo de la circunferencia del tubo o tubería. Si bien existen muchas excepciones, la corrosión generalmente sucede cerca de la parte inferior de un tubo o tubería horizontal, esto es, alrededor de la posición de las 6 en punto, en donde la humedad se condensa y el agua se acumula más. El método anterior de ubicación del transmisor y el receptor conduce de esta forma al desarrollo del transmisor distribuido en circunferencia y al receptor distribuido en circunferencia por medio de un conmutador relé a ser preprogramado y controlado por una computadora para transmitir el pulso electromagnético desde un transmisor en una posición designada para ser recibido en cualquier ángulo acimut según se desee o cualquier otra combinación de ubicaciones de(los) transmisor(es) y el(los) receptor(es). 13. Corrosión bajo el aislamiento (CUI) A. Corrosión en un tubo de diámetro relativamente pequeño: Con lo anterior en mente, volvamos nuestra atención ahora a la Figura 1A, y supongamos que existe una sección corroída E en el tubo de acero A y que ésta se extiende desde una ubicación desde el punto de contacto 36-4 más allá del punto de contacto en 36-5 y parte del camino hacia el punto de contacto 36-6. Supongamos además que el resto del tubo A en ambos costados de este área de corrosión E no tiene corrosión, de manera que el segmento del tubo o tubería A en estas otras secciones sería uniforme.

Supongamos que el procedimiento de prueba ha sido utilizado como se describió anteriormente, es decir, que éste comienza por la transmisión de pulsos desde el extremo del cable 22 y dentro del punto de contacto de transmisión 44, en donde está ubicado el transmisor, y que estos pulsos son recibidos por los varios canales en secuencia o multiplexados, primero en la ubicación receptora 36-1 , recibidos en la ubicación receptora 36-2, todo el camino hasta la última ubicación receptora 36-N. Como se describió anteriormente aquí, con todas las características del intervalo de tiempo de todos los componentes del Sistema habiendo sido ya predeterminados, es posible averiguar el tiempo de viaje de un primer arribo y arribos subsecuentes, durante el cual un pulso viaja, por ejemplo, desde el punto de contacto de transmisión 44, el cual también es el primer punto de contacto de recepción 36-1 , hacia el punto de contacto de recepción 36-1 , hasta el punto de contacto de recepción 36-2, etc. Así, (también como se describió anteriormente aquí) es posible calcular el intervalo de tiempo entre el cual un pulso viajaría entre cualesquiera de dos puntos, siempre que la dispersión sea tomada en cuneta, esto es, entre el punto 44 y cualquiera de los puntos 36-1 a 36-n, también en sentido inverso desde el punto de contacto de transmisión 51 a cualquiera de los puntos de contacto de recepción 36-n a 36-1. De esta forma, cuando un tubo o tubería A, como se muestra en las Figuras 1a y 1b, está siendo probada y los datos son analizados para que la distancia entre el punto de transmisión fuente 44 y cada uno de los puntos de contacto de recepción delineados a lo largo del eje horizontal, y el tiempo de viaje para el punto de transmisión fuente hacia cada uno de los punto de contacto de recepción es delineado a lo largo del eje vertical, para aquellas porciones del tubo bajo prueba que no han sido sujetas a corrosión, las porciones relacionadas de la curva tendrían una pendiente constante para indicar una velocidad dada que es característica de las secciones sin corroer del tubo A. Sin embargo, las porciones de la curva relativa a las secciones del tubo que han sido corroídas tendrían una pendiente más escarpada, indicando de esta forma una reducción de la velocidad en estas ubicaciones. También, como se indicó anteriormente, puesto que el intervalo de tiempo para que un pulso viaje entre cualquiera de estos dos puntos 36 puede ser determinado y la distancia entre estos dos puntos de contacto 36 sobre el tubo A ya ha sido determinada, es posible medir la velocidad de la onda propagada entre cualquiera de dos pares de puntos de contacto 36. Los datos producen así las diferencias del tiempo de viaje entre cualquier par de dos puntos de contacto 36, de manera que el efecto de dispersión es minimizado, siempre que la distancia entre los dos contactos de recepción adyacente sea mínima, esto es, aproximadamente menos de 10 pies bajo condiciones normales. Haciendo referencia ahora a la Figura 10, la cual es una gráfica simplificada que muestra como las curvas podrían aparecer cuando la sección de tubo mostrada en la Figura 1A y 1 B está siendo probada, y con el área de corrosión E estando localizada como se muestra en las Figuras 1A y 1 B. Es claro a partir de la disertación presentada anteriormente que en donde la zona de corrosión E se extiende la longitud completa desde el punto de contacto en 36-4 y 36-5 las propiedades electromagnéticas incluyendo la conductividad, permitividad y permeabilidad cambian, y esto a su vez, la velocidad del pulso que viaja entre el punto 36-4 y 36-5 se tornaría más lenta. La parte de la sección del tubo entre los puntos de contacto 36-5 y 36-6 está también en el área de corrosión E, y (dependiendo de varios factores) se espera que el pulso en viaje a lo largo de la sección de tubo desde el punto de contacto 36-5 a 36-6 tendría la velocidad de fase más reducida que en la sección del tubo en buen estado. Para relacionar esto con la gráfica mostrada en la Figura 7, la porción de curva en 62 representa los valores de tiempo y distancia de los pulsos que viajan a través de la sección de prueba del tubo desde las ubicaciones de contacto 36-1 a 36-4. Puesto que la sección de tubo entre los puntos 36-1 y 36-4 no esta corroída la pendiente en 62 es uniforme. En la sección de tubo entre los puntos 36-4 a 36-5 del tubo corroído la porción correspondiente 64 de la curva está con una pendiente más escarpada, indicando que la velocidad está disminuida, esto es un retraso en el tiempo de viaje en la distancia 36-4 a 36-5. Entonces el pulso que viaja desde la ubicación de contacto 36-5 y 36-6, que está en parte en el tubo corroído, experimentaría un incremento da velocidad mayor que el pulso que viaja a través de la sección de tubo de 36-4, 36-5. Desde la ubicación de contacto 36-5 en adelante hasta el final de la sección de prueba en 36-n, la porción de curva 66 a 68 tendría substancialmente la misma pendiente que la curva en 62, puesto que la sección de tubo desde 36-6 hasta 36-n no está corroída y, por lo tanto, otra vez tiene una sección uniforme. Entonces, cuando la segunda parte del proceso de prueba analítico es realizada, la curva empieza en la ubicación de contacto 36-n y continúa hacia arriba hacia la izquierda. Puesto que la sección de tubo desde el punto de contacto 36-n a 36-6 es uniforme y no está corroída, la porción de curva correspondiendo a esta sección de tubo tiene substancialmente la misma pendiente que las porciones de curva en 62 y 68. En las porciones de curva indicadas en 72 y 74, se observará que la pendiente de estas dos porciones 70 es, respectivamente, la misma que la de las porciones de curva 66 y 64. Entonces, la porción de curva 76 correspondiente a la trayectoria de viaje desde el punto de contacto 36-4 a 36-1 tiene la misma pendiente que la porción de curva en 70. Uno de los puntos importantes es que en virtud de la reciprocidad del monto del tiempo de viaje desde A a B y desde B a A, en principio, debe ser el mismo (esto es, Ta = Tb) cuando menos para los primeros arribos. Sin embargo, en un caso asimétrico de configuración de la corrosión ese principio de reciprocidad no puede ser sostenido, esto es, las trayectorias de viaje para un modo dado para los perfilamientos ns o fwp y fs o rvp pueden ser ligeramente diferentes. Probando la sección de tubo en ambas direcciones, se da la verificación para la ubicación de la corrosión. Más allá de esto, sin embargo, pueden existir beneficios adicionales en la medición de la propagación de los pulsos en ambas direcciones. Por ejemplo, es posible que dependiendo del modelo de corrosión particular, para arribos tardíos podrían haber diferencias en la forma de la propagación de la onda.

B. Una Corrosión Aislada en un Tubo de Gran Diámetro: La detección de una pequeña corrosión aislada en un tubo de gran diámetro requiere de consideraciones adicionales. En principio, si la corrosión aislada está ubicada en la trayectoria de propagación de las ondas electromagnéticas, estas ondas pasarían a través de la porción corroída aislada del tubo. No obstante, las ondas electromagnéticas siempre buscan tomar el camino más corto y al que le tomaría una cantidad mínima de tiempo. Si a las ondas electromagnéticas les tomara un tiempo más largo el propagarse a través del área de la corrosión aislada que si las ondas tomaran una trayectoria difractada y rodeando la pequeña corrosión, las ondas tomarían la trayectoria difractada mencionada, la cual es comparativamente una trayectoria más corta con un tiempo mínimo. Debido a que las ondas toman una trayectoria difractada y circundante alrededor de la pequeña corrosión aislada, también resulta en una demora de tiempo, lo cual no está directamente relacionado con el retardo de tiempo debido a que las ondas pasan a través de la porción corroída del tubo, sino que está indirectamente relacionado con la presencia de la corrosión aislada. Aunque será difícil diferenciar los dos distintos retardos de tiempo, el retardo de tiempo real todavía sería un indicativo de la presencia de una pequeña corrosión aislada. 14. Atenuación, Dispersión v Cambio de Fase: Además de los cambios en la velocidad del pulso que viaja a través del área corroída, se conjetura, sobre la base de los resultados experimentales y del análisis, que puede obtenerse información valiosa al analizar las formas de onda mismas. Así, el analizador de señales C formaría lo que podría ser denominado como "electromagnetogramas" para las formas de onda (los cuales lo inventores han abreviado como "EM-GRAMS") a partir de los cuales se analizan el tiempo de viaje, la atenuación, la dispersión y el cambio de fase de las ondas electromagnéticas. Este proceso de medición de campo (como se indicó anteriormente aquí) ha sido llamado por los inventores como "Ondas Electromagnéticas Reales" (abreviado como "TEMW").

El resultado del perfilamiento hacia adelante y hacia atrás incluiría TT-X (tiempo de viaje en nanosegundos contra la distancia en pies, la pendiente de la cual da la lentitud y su inverso, velocidad), V - X (voltaje contra distancia, la gráfica de lo cual produce la atenuación de la propagación de la onda electromagnética), v-? (velocidad de grupo contra frecuencia en cada punto de contacto de recepción con el tubo o tubería que daría las características de dispersión), y la f-? (cambio de fase contra frecuencia, lo cual da el cambio de fase). El analizador de señales C podría ser, por ejemplo, un analizador de señales DSA 601 o 744 fabricado por Tektronics. También, como se analizó adicionalmente, este analizador de señales podría ser una combinación de instrumentos, incluyendo un analizador de espectro similar a una familia de analizadores. Éste podría medir el tiempo, la atenuación, dispersión, cambio de fase y contenido de frecuencia a través de un programa de computación especial en computadoras. El generador de pulsos B podría ser un generador de pulsos similar al generador Stanford Research System Pulse modelo DG 535A, teniendo éste una fluctuación de 200 picosegundos. La computadora interactiva D podría ser una computadora PC laptop personal o estaciones de trabajo de alta velocidad, tales como las que actualmente se encuentran en el mercado con procesadores Pentium. Esta computadora controlaría las varias funciones descritas aquí, recolectaría y almacenaría información, y con una computadora adicional se realizaría de demultiplexión, superposición, despliegue y procesamiento de información e interpretación interactiva. Se han realizado pruebas que incorporan el sistema de la presente invención en tubos de acero al carbón de cuatro pulgadas de diámetro y también de veinticuatro pulgadas de diámetro. La anchura de los pulsos impuestos sobre los tubos ha sido tan grande como un milisegundo y también podría ser de menos de un nanosegundo. Los pulsos usados han sido ondas cuadradas. El voltaje de los pulsos podría variar y éste podría ser tal alto como cuatro voltios o más, o tan bajo como posiblemente cien milivoltios o menos, ya sea menos o más voltaje, con una corriente de unos cuantos miliamperes para que la potencia sea menos de un watt.

Deberá reconocerse que diversas modificaciones podrían realizarse en la presente invención sin apartarse de las enseñanzas básicas de ésta.

. Séptima Modalidad: Transmisor Dispuesto Fuera del Aislamiento v la Protección La Séptima Modalidad de la presente invención se ilustra esquemáticamente en la Figura 11. Esta séptima modalidad es aplicable a la totalidad de las otras seis modalidades a ser usadas como la fuente y el receptor mostrado aquí, y está particularmente bien adaptada para conducir la prueba en una situación en donde el transmisor y el receptor se requieren ser desplazados hacia varias ubicaciones óptimas. En la Figura 11 , se muestra el tubo 150 que está aislado y tiene una protección metálica circundando el aislamiento. En la Primer Modalidad a la Sexta Modalidad, en tanto que la antena de recepción fue colocada directamente contra la coraza que rodea el aislamiento, el transmisor ya sea del superimán o de la antena fue colocado directamente contra el tubo, siendo esto llevado a cabo ya sea colocándolo contra el tubo desnudo o, si existe una capa de aislamiento, cortando una parte del aislamiento y la coraza circundante para que el transmisor pueda ser colocado directamente sobre el tubo desnudo. Ahora se ha encontrado que resultados igualmente satisfactorios y eficientes pueden obtenerse colocando el transmisor también fuera del aislamiento y la coraza. Esta invención es un adelanto debido al hecho de que el aislamiento y la protección alrededor del tubo que está a prueba ya no se requiere ser removida. Eso significa que las pruebas pueden ser realizadas bajo condiciones in situ. Con referencia a la Figura 1 1 , se muestra substancialmente el mismo aparato, como en las modalidades previas de la uno a la seis, con un analizador de adquisición de datos/señales (D/S) C, control D de computadora interactiva y un generador de pulsos B. Existen dos antenas 152 y 154 o un superimán 152 y antena 154 conectados por cables respectivos 156 y 158 tanto al generador de pulsos como al analizador de adquisición de datos/señales, como la fuente y el receptor, respectivamente. La fuente y el receptor 152 y 154 son dispuestos, conjuntamente con el aparato asociado. Este aparato fue usado en pruebas de campo reales en donde el tubo bajo prueba era tan pequeño como de dos pulgadas, y tan largo como de ocho pulgadas, y con la capa de aislamiento teniendo un espesor de una pulgada o dos pulgadas y cubierta por una coraza metálica. Para la comparación, el arreglo de la presente invención fue probado en tubo tanto con el transmisor como con el receptor estando adyacentes al tubo pero fuera del aislamiento y la coraza, y se hicieron comparaciones directas con otras dos situaciones. Una en donde el transmisor (antena) estaba colocada directamente contra el tubo desnudo, con el receptor (antena) estando colocado adyacente a, pero fuera de, el aislamiento y la coraza; y la otra en donde tanto el transmisor (antena) como el receptor (antena) estaban colocados contra el tubo. Las impresiones se hicieron directamente en un CRT TEKTRONIX 744A's, con una escala vertical 2mv y una escala horizontal 2ns. En la Figura 12 se muestran los resultados de la prueba en donde el transmisor (antena) estaba colocada primero contra el tubo desnudo, y el receptor (antena) adyacente al tubo, pero fuera del aislamiento y la coraza. El receptor (antena) estaba separada de la antena de transmisión en una distancia de 15 pies a lo largo del tubo. La cubierta del aislamiento y la coraza del cual esta de 15.5 pies. La forma de onda resultante que se recibió (antena) se muestra en 220 en la parte inferior de la forma de onda de la Figura 12. Posteriormente se llevó a cabo la misma prueba, pero en esta instancia tanto el transmisor como el receptor estaban colocados fuera del aislamiento y la coraza, pero adyacentes a ello. La forma de onda resultante es mostrada en 222 en la forma de onda de la parte superior de la Figura 12. Puede apreciarse que dos formas de onda son virtualmente idénticas, siguiendo un patrón similar, pero notablemente después de 10.4 nanosegundos las formas de onda de la forma de onda de la parte superior de la Figura 12 indica el efecto del aislamiento y la coraza sobre la terminación de la propagación de la onda electromagnética, la cual está siendo reflejada. Posteriormente se corrió una segunda prueba en donde tanto el transmisor (antena) como el receptor (antena) estaban colocados contra el tubo desnudo. La forma de onda que es recibida en la antena de recepción se muestra en 224 en la forma de onda superior de la Figura 13. Entonces ambas antenas fueron colocadas fuera del aislamiento y la coraza, pero adyacente a ella. Los resultados se muestran en 226 en la forma de onda inferior de la Figura 13. Otra vez, las porciones iniciales de las dos formas de onda son virtualmente idénticas y el resto de las curvas son diferentes, pero notablemente después de aproximadamente 7.4 nanosegundos indican los efectos de la terminación del aislamiento y la protección sobre la propagación de la onda electromagnética. Esta prueba fue llevada a cabo con el transmisor y el receptor separados a 7.5 pies del aislamiento de protección de 7.5 pies. La Figura 14 muestra substancialmente la misma información que la Figura 13, excepto porque en esta instancia, existió perfilamiento inverso. Más específicamente, el receptor (antena) estaba entonces hecha el transmisor (antena), en tanto que la antena de transmisión se hizo que fuera la antena de recepción. Otra vez, puede apreciarse que las curvas de la Figura 14 son similares a aquellas mostradas en la Figura 13. Lo que significa que cuando menos en el caso presente se sostiene la teoría de la reciprocidad. La implicación de las anteriores tres pruebas es que no existe duda de que la CUI puede ser probada fuera o adyacente al aislamiento y la coraza sin pelar dicho aislamiento y coraza. En esta prueba se usaron cables eléctricos de un solo conductor, pero también podrían emplearse cables de fibra óptica. Como se indicó, esta Séptima Modalidad proporciona resultados de prueba confiables y, además, provee beneficios importantes en las pruebas de campo. Podrían emplearse varios modos de operación, generalmente como se describió anteriormente aquí. Por ejemplo, un método de perfilamiento sería mover tanto el transmisor como el receptor a lo largo de la tubería para cada operación. Así, el transmisor estaría en el punto "a" en la tubería e inicialmente el receptor también estaría en el punto "a". Posteriormente el receptor sería desplazado hacia el punto "b", y un pulso transmitido y hecho desde el punto "a" hacia el punto "b". Entonces el transmisor sería desplazado hacia el punto "b", posteriormente el receptor es desplazado entonces al punto "c" a lo largo de la tubería, con un pulso otra vez siendo transmitido. Entonces la antena de transmisión sería desplazada hacia el punto "c" y el receptor hacia el punto "d", con este patrón siendo repetido, desplazándose a lo largo de la tubería, El proceso sería entonces invertido (el transmisor enviando una señal desde el punto "d" hacia la antena de recepción en el punto "c", etc.). Esto se hace simplemente invirtiendo el arreglo mostrado en la Figura 11. Alternativamente, el transmisor podría permanecer en el punto "a", en tanto que el receptor es desplazado hacia los puntos "b", "c", "d", etc. En varias distancias desde el transmisor, y el proceso se invierte. También, se comprenderá que cualquiera de ambas antenas podría moverse adicionalmente lejos de la tubería bajo examen, esto es, en el espacio libre por distancias tan altas como de diez pies, o aún más, dependiendo de la fortaleza y capacidad de direccionamiento del pulso enviado por el transmisor y también de la capacidad y susceptibilidad de dirección del receptor para recibir la señal. Sin embargo, si existen fuentes de interferencia secundarias y adicionales en la vecindad, la distancia de las antenas desde el tubo bajo prueba estaría limitada. No obstante, bajo condiciones favorables estas interferencias pueden tomarse en cuenta en el análisis e interpretación de la información. Por ejemplo, si existe un número de tubos que están dispuestos en cercanía extrema, unos a otros (por ejemplo, cuando estos son paralelos en un soporte de tuberías), existiría una interferencia importante. Cuando el pulso es dirigido hacia el tubo bajo prueba, ésta a su vez causaría que el tubo se excitara, el cual a su vez irradiaría energía electromagnética hacia el tubo adyacente para excitar el tubo adyacente y se provocarían mutuamente interferencia. Posteriormente el tubo adyacente, habiendo sido excitado, a su vez transmitiría ondas electromagnéticas de regreso hacia el primer tubo bajo prueba. Esto podría ser una causa importante de interferencia. En la práctica real, las fuentes de interferencia se anotaría en la bitácora para la información de la prueba, para tomarlas en cuenta en el análisis de las formas de onda desarrolladas durante la prueba. Es claro que varias modificaciones podrían hacerse a la presente invención sin apartarse de las enseñanzas básicas de ella. 16. Resultados de Pruebas Experimentales Adicionales de Tubería Bajo Aislamiento v Protecciones Los siguientes son resultados de pruebas experimentales adicionales para una variedad de casos de tubos bajo aislamiento y blindaje. Se hicieron aislamientos de espuma con un espesor de 1.5 pulgadas y el blindaje fue hecho con acero galvanizado con un espesor de un dieciseisavo de pulgada. En todas las pruebas, el superimán se utilizó como la fuente que se describió en las Figuras 9A, B y C de la Solicitud de Patente de los E.U.A. No. 08/807,545, la cual fue directamente fijada al blindaje de acero galvanizado. El diámetro interior del tubo (plástico y acero al carbón) fue de 4 pulgadas con un espesor de 3/8 de pulgada. El receptor fue una antena parabólica reflectora invertida de 10 pulgadas como se describió en las Figuras 7A y B de 08/807,645. La capa más externa del blindaje y el aislamiento de espuma fue herméticamente acoplada y colocada en forma concéntrica con respecto a la superficie del tubo. Para todos los casos, la fuente fue fijada y el receptor fue moviéndose con incrementos de distancia de 2 pies. La fuente de superimán fue colocada en la posición de las 12 en punto y todos los datos fueron tomados con el receptor en la posición de las 12 en punto. Se ha probado y comprobado que la fuente puede ser ya sea un superimán o antenas.

A. Caso Uno: Aislamiento y Blindaje Solos Este caso fue para probar el efecto del aislamiento y el blindaje solos sobre las ondas electromagnéticas. Una distancia total del segmento de tubo fue de 16 pies de longitud. La Figura 5 es la información original del EM-gram, mostrando las formas de onda en cada incremento de distancia de 2 pies a lo largo del eje de la configuración cilindrica del blindaje fuera del aislamiento concéntrico. El eje de las X representa el tiempo en nanosegundos (ns) y el eje de las Y representa la amplitud. Como se esperaba, el primer arribo y los arribos subsecuentes dan una pendiente para representar la velocidad del blindaje solamente. La pendiente del tiempo de viaje contra la distancia es, como se esperaba, constante, esto es, una línea recta o una lentitud de este blindaje particular de acero galvanizado de 1.0625 ns/ft. Este resultado es importante debido al hecho de que las ondas electromagnéticas son verdaderamente propagadas a través del blindaje.

B. Caso Dos: Aislamiento y Blindaje Rodeando un Tubo de Plástico de 4 pulgadas. Este caso fue para probar la naturaleza del efecto del blindaje, aislamiento y el tubo de plástico sobre las ondas electromagnéticas. La Figura 16 proporciona la información general del EM-gram, representando las formas de onda como una función de la distancia axial a lo largo del tubo. Notar que existe una pendiente constante en la distancia desde 0 hasta 6 pies, lo cual es interpretado como las ondas electromagnéticas propagadas a través del blindaje. Los arribos posteriores son ondas laterales radiadas desde la interfase del tubo de plástico y el espacio de aire entre el aislamiento y el tubo de plástico suponiendo las ondas electromagnéticas propagadas con la velocidad en el aire. Los arribos secundarios sobre los dos trazos de la parte inferior son distribuidos por el efecto final de la delimitación del tubo.

C. Caso Tres: Aislamiento y Blindaje Rodeando un Tubo de Acero al Carbón de 4 pulgadas. La configuración geométrica de este caso fue exactamente la misma que la del Caso Dos anterior, excepto porque el tubo de plástico fue ahora reemplazado por un tubo de acero al carbón, en el cual existía una sección corroída de aproximadamente 4 pies. La Figura 17 muestra la información original de las formas de onda contra la distancia axial desde la fuente. Notar ahora que existen tres pendientes: la primera pendiente representa la onda electromagnética propagada a través del blindaje de acero galvanizado, la segunda pendiente representa las ondas electromagnéticas propagadas a través de la sección corroída, y la tercera pendiente representa las ondas electromagnéticas a través del tubo de acero al carbón mismo con una velocidad mucho más elevada o con la mayor lentitud entre las tres. La interferencia de las ondas electromagnéticas propagadas a través del blindaje, la sección corroída y el tubo de acero al carbón evita el dar un corte claro de las formas de onda después de los primeros arribos.

Claims (27)

1. Novedad de la Invención 1. Un método que emplea la propagación de ondas electromagnéticas a lo largo de un miembro conductor cilindrico para determinar si existe corrosión en una ubicación o ubicaciones a lo largo del miembro conductor cilindrico, en donde este método está basado fundamentalmente en ecuaciones de campo electromagnético total, dicho método comprendiendo las etapas de: predeterminar los efectos de la corrosión en las características físicas electromagnéticas del miembro conductor, en donde las características físicas electromagnéticas del miembro conductor incluyen la conductividad, permitividad y permeabilidad; proveer medios de fuente de costado cercano para generar pulsos electromagnéticos; dirigir los medios de fuente de costado cercano en la primer ubicación; operar los medios de fuente de costado cercano para generar cuando menos un pulso electromagnético en la primer ubicación de manera que dichas ondas viajan a lo largo de una pluralidad de trayectorias hacia la ubicación de costado lejano, dichas trayectorias teniendo componentes de trayectoria tanto longitudinal como circunferencial, algunas de dichas trayectorias teniendo longitudes de viaje diferentes a lo largo del miembro conductor para que cuando el miembro conductor está sin corrosión, las ondas que viajan a través de dicha pluralidad de trayectorias tienen incrementos diferentes en el tiempo de viaje y arriban a dicho costado lejano a intervalos de tiempo predeterminados para proporcionar una forma de onda de referencia en el costado lejano poseyendo características de forma de onda predeterminadas y cuando dichas formas de onda viajan a lo largo del miembro conductor que tiene corrosión, algunas de las ondas que viajan a través de las áreas de corrosión son retrasadas, alteradas y/o distorsionadas de manera que las formas de onda llegan a la ubicación de costado lejano para proveer una forma de onda resultante modificada y que difiere de la forma de onda de referencia; proveer medios de recepción de un costado lejano para detectar formas de onda electromagnéticas de las ondas electromagnéticas; dirigir los medios de recepción de costado lejano en la segunda ubicación para detectar las formas de onda electromagnéticas de las ondas electromagnéticas que se propagan a través del miembro conductor en la segunda ubicación; y determinar la presencia de corrosión comparando la forma de onda modificada y la forma de onda de referencia.
2. 2. Un método como se recitó en la reivindicación 1 , comprendiendo además las etapas de: proveer una pluralidad de medios de recepción intermedios para detectar formas de onda electromagnéticas de ondas electromagnéticas; dirigir cada uno de los medios de recepción en una ubicación intermedia del miembro conductor para detectar las formas de onda electromagnéticas de las ondas electromagnéticas que se propagan a través del miembro conductor en las ubicaciones intermedias, en donde las ubicaciones intermedias están espaciadas entre las ubicaciones primera y segunda en el miembro conductor.
3. 3. Un método como se recitó en la reivindicación 2, comprendiendo además las etapas de: proveer un cable multi-canal; y conectar el cable multi-canal entre los medios de recepción de costado lejano y los medios de recepción intermedios.
4. 4. Un método como se recitó en la reivindicación 1 , comprendiendo además las etapas de seleccionar los medios de recepción finales e intermedios del grupo de detectores consistente en un superimán de conmutación encendido/apagado y una antena direccional.
5. 5. Un método como se recitó en la reivindicación 2, comprendiendo además las etapas de seleccionar los medios de recepción finales e intermedios del grupo de detectores consistente en un superimán de conmutación encendido/apagado y una antena direccional.
6. 6. Un método como se recitó en la reivindicación 1 , comprendiendo además las etapas de: proveer medios de recepción de un costado cercano para detectar formas de ondas electromagnéticas de las ondas electromagnéticas; dirigir los medios de recepción de costado cercano en la primer ubicación en el miembro conductor para detectar las formas de ondas electromagnéticas de las ondas electromagnéticas que se propagan a través del miembro conductor en la primer ubicación.
7. 7. Un método como se recitó en la reivindicación 6, comprendiendo además la etapa de analizar las formas de ondas electromagnéticas basadas en cuando menos parte de un tiempo al cual los medios de recepción de costado cercano detectan las formas de ondas electromagnéticas de las ondas electromagnéticas que se propagan a través del miembro conductor en la primer ubicación.
8. 8. Un método como se recitó en la reivindicación 6, comprendiendo además las etapas de: dirigir los medios de fuente de costado cercano en la segunda ubicación; y operar los medios de fuente de costado cercano para generar cuando menos un pulso electromagnético en la segunda ubicación, en donde el pulso electromagnético causa que ondas electromagnéticas se propagan a través del miembro conductor desde la segunda ubicación hacia la primer ubicación.
9. 9. Un método como se recitó en la reivindicación 8, comprendiendo además las etapas de: proveer una pluralidad de medios de recepción intermedios para detectar formas de onda electromagnéticas de ondas electromagnéticas; y dirigir cada uno de los medios de recepción intermedios en una ubicación intermedia del miembro conductor para detectar las formas de ondas electromagnéticas de las ondas electromagnéticas que se propagan a través del miembro conductor en las ubicaciones intermedias, en donde las ubicaciones intermedias están espaciadas entre las ubicaciones primera y segunda en el miembro conductor.
10. 10. Un método como se recitó en la reivindicación 1, comprendiendo además las etapas de: identificar una pluralidad de ubicaciones intermedias en el miembro conductor; operar los medios de fuente de costado cercano para generar una pluralidad de pulsos electromagnéticos en la primer ubicación, en donde los pulsos electromagnéticos causan que ondas electromagnéticas se propaguen a través del miembro conductor desde la segunda ubicación hacia la primer ubicación a través de las ubicaciones intermedias; dirigir los medios de recepción de costado lejano en cada una de las ubicaciones intermedias cuando uno de los pulsos electromagnéticos es generado en la primer ubicación; y analizar las formas de ondas electromagnéticas detectadas por los medios de recepción de costado lejano.
11. 11. Un método como se recitó en la reivindicación 10, en el cual los medios de recepción de costado lejano son dirigidos en las ubicaciones intermedias en un orden predeterminado.
12. 12. Un método como se recitó en la reivindicación 11 , comprendiendo además la etapa de dirigir los medios de recepción de costado lejano en las ubicaciones intermedias en sucesión, comenzando desde la primer ubicación y moviéndose hacia la segunda ubicación.
13. 13. Un método como se recitó en la reivindicación 12, comprendiendo además la etapa de dirigir los medios de recepción de costado lejano en las ubicaciones intermedias en sucesión, comenzando desde la segunda ubicación y moviéndose hacia la primer ubicación.
14. 14. Un método como se recitó en la reivindicación 10, en el que las ubicaciones intermedias están espaciadas de ubicaciones intermedias adyacentes en un intervalo predeterminado.
15. 15. Un método como se recitó en la reivindicación 1 , comprendiendo además las etapas de: proveer medios de cable de fibra óptica para transmitir señales de fibra óptica; convertir las formas de ondas electromagnéticas generadas por los medios de recepción en señales de fibra óptica de forma de onda; transmitir las señales de fibra óptica de forma de onda a través de los medios de cable de fibra óptica; y convertir las señales de fibra óptica de forma de onda en representaciones de las formas de ondas electromagnéticas.
16. 16. Un método como se recitó en la reivindicación 2, comprendiendo además las etapas de: proveer medios de cable de fibra óptica para transmitir señales de fibra óptica; convertir las formas de ondas electromagnéticas generadas por los medios de recepción en señales de fibra óptica de forma de onda; transmitir las señales de fibra óptica de forma de onda a través de los medios de cable de fibra óptica; y convertir las señales de fibra óptica de forma de onda en representaciones de las formas de ondas electromagnéticas.
17. 17. Un método como se recitó en la reivindicación 16, en el que la etapa de proveer los medios de cable de fibra óptica comprende las etapas de: proveer una pluralidad de cables de fibra óptica; y convertir las formas de ondas electromagnéticas generadas por los medios de ' recepción en señales de fibra óptica de forma de onda; y transmitir cada una de las señales de fibra óptica de forma de onda a través de uno de los cables de fibra óptica.
18. 18. Un método como se recitó en la reivindicación 16, en el que la etapa de proveer los medios de cable de fibra óptica comprende las etapas de: proveer un solo cable de fibra óptica; y convertir las formas de ondas electromagnéticas generadas por los medios de recepción en señales de fibra óptica de forma de onda; convertir las señales de fibra óptica de forma de onda en una sola corriente de información; transmitir la corriente de información a través de los medios de cable de fibra óptica; y convertir la corriente de información en representaciones de las formas de ondas electromagnéticas.
19. 19. Un método como se recitó en la reivindicación 1 , comprendiendo además las etapas de: proveer medios de fuente de costado lejano para generar pulsos electromagnéticos; dirigir los medios de fuente de costado lejano en la segunda ubicación; operar los medios de fuente de costado lejano para generar cuando menos un pulso electromagnético en la segunda ubicación, en donde el pulso electromagnético causa que ondas electromagnéticas se propaguen a través del miembro conductor desde la segunda ubicación hacia la primer ubicación.
20. 20. Un método como se recitó en la reivindicación 19, comprendiendo además las etapas de: proveer una pluralidad de medios de recepción intermedios para detectar formas de ondas electromagnéticas de ondas electromagnéticas; dirigir cada uno de los medios de recepción intermedios en una ubicación intermedia en el miembro conductor para detectar las formas de ondas electromagnéticas de las ondas electromagnéticas que se propagan a través del miembro conductor en las ubicaciones intermedias, en donde las ubicaciones intermedias están espaciadas entre las ubicaciones primera y segunda en el miembro conductor.
21. 21. Un método como se recitó en la reivindicación 19, comprendiendo además las etapas de seleccionar medios de recepción finales del grupo de detectores consistente en un superimán de conmutación encendido/apagado y una antena direccional.
22. 22. Un método como se recitó en la reivindicación 20, comprendiendo además las etapas de seleccionar los medios de recepción finales e intermedios del grupo de detectores consistente en un superimán de conmutación encendido/apagado y una antena direccional.
23. 23. Un método como se recitó en la reivindicación 19, comprendiendo además la etapa de sincronizar la generación de los pulsos producidos por la fuente de costado cercano y la fuente de costado lejano, de manera que los pulsos se intersecten en una ubicación deseada en el miembro conductor.
24. 24. Un método como se recitó en la reivindicación 2, en el que la etapa de analizar las formas de ondas electromagnéticas comprende la etapa de proveer un sistema de análisis de señales, el método comprendiendo además las etapas de: proveer un cable de recepción multi-canal que tiene extremos primero y segundo; conectar los extremos primero y segundo del cable de recepción multi-canal al sistema de análisis de señales; y conectar una porción media del cable de recepción multi-canal a los medios de recepción de costado cercano e intermedios.
25. 25. Un método como se recitó en la reivindicación 1 , comprendiendo además las etapas de: determinar la trayectoria de viaje más corta de las señales electromagnéticas entre la primer ubicación y la segunda ubicación; y analizar las formas de ondas electromagnéticas cuando menos en parte basadas en la trayectoria de viaje más corta.
26. 26. Un método como se recitó en la reivindicación 25, en el que el miembro conductor es cilindrico, y la etapa de determinar la trayectoria de viaje más corta comprende la etapa de determinar una relación angular entre las ubicaciones primera y segunda alrededor de una circunferencia del miembro conductor.
27. 27. Un método como se recitó en la reivindicación 1 , en el que el miembro conductor comprende una superficie interior y una superficie exterior, el método además comprendiendo la etapa de determinar si existe corrosión en una de las superficie interior y exterior.