PT1282799E - Controlo de fugas de canalizações - Google Patents

Description

Descrição

CONTROLO DE FUGAS DE CANALIZAÇÕES

Esta invenção diz respeito ao controlo de fugas de canalizações, tais como tubagens transportadoras de fluidos, e tem a finalidade de proporcionar um modo para reduzir ou impedir fugas através de orificios que comprometam a integridade de condutas e atribuiveis a causas como falhas ou defeitos de fabricação, ferrugem ou outra actividade corrosiva, danos por perfuração e envelhecimento de tubagem ou de uniões.

Por uma ou outra razão, é geralmente um facto que áreas significativas de condutas transportadoras de fluidos, uma vez instaladas como parte de um sistema de tubagem, ficam substancialmente inacessíveis. Por exemplo, sistemas de distribuição de água da rede principal usam vastos comprimentos de tubagem enterrada que implica trabalho de escavação dispendioso e demorado para pôr à vista, para avaliação e/ou reparação, áreas de tubo de onde se suspeita haver fugas. É por isso necessária uma técnica eficiente para localizar fugas sem recorrer a grandes escavações e tal técnica está descrita, por exemplo, na International Patent Application (Requerimento de Patente Internacional) N° PCT/GB 99/03742.

Esse requerimento descreve uma técnica em que um meio de detecção é fornecido dentro do tubo para detectar características do fluído. As características detectadas ficam registadas e são usadas para avaliar uma característica de campo de fluxo do fluído que é 1/21 comparada com uma característica de campo de fluxo do fluido de referência para esse tubo para se obter assim dados respeitantes a uma fuga. A comparação pode ser utilmente efectuada por meios que incluem uma rede neural. A US 3 298 3999 também descreve um aparelho para localizar uma fuga num tubo. Neste caso, está montado um dispositivo PIG num tubo com fugas que depois pode ser deslocado ao longo do tubo por meio da pressão do fluido por trás dele. No local de uma fuga, um fole tubular no dispositivo PIG expande-se exteriormente, devido à diferença em pressão causada pela fuga, para temporariamente vedar a fuga e levar o dispositivo PIG a ficar em repouso. Logo que o fole fica expandido, pode correr fluido através de uma turbina no dispositivo PIG de maneira a accionar uma matraca que tem martelos que batem no interior do tubo. A acção dos martelos a bater no tubo produz um som alto que pode ser ouvido fora do tubo. 0 dispositivo PIG, e por sua vez a fuga, podem então ser localizados de maneira que essa secção do tubo pode ser escavada e o tubo reparado. Depois de reparada a fuga, o fole desprende-se do interior do tubo, libertando assim o PIG para que este prossiga ao longo do tubo.

Sabe-se pois que podem ser localizadas fugas sem escavação ou outras dispendiosas técnicas de investigação. No entanto, pode mesmo assim ser necessário escavar ou de outra maneira pôr à vista a tubagem com fugas de forma a controlar a fuga e a presente invenção procura reduzir ou eliminar a necessidade para tais actividades. 2/21 há ocasiões

Para além disso, há ocasiões, particularmente nas indústrias de petróleo, gás e nuclear, onde é essencial haver uma a resposta rápida a uma fuga (ou a uma falta de contenção em geral). Para além disto existe muitas vezes a necessidade, tendo-se estancado o corrimento inicial de fluido de uma fuga, de localizar com precisão a fuga de maneira a que seja feita uma reparação permanente, ou tomada outra acção reparadora. Mais ainda, pode haver uma necessidade nalgumas circunstâncias operacionais de escudar ou proteger do fluido da fuga os trabalhadores, envolvidos na localização de fugas e / ou nas reparações associadas.

Certas incorporações da invenção têm a finalidade de satisfazer pelo menos um dos requisitos acima citados. A GB-A-1 101 870 descreve um método de controlar fuga de fluido de uma conduta de acordo com o preâmbulo da reivindicação I.

Segundo a actual invenção, há provisão de um método de controlo da fuga de fluido de um tubo ao longo do qual o dito fluido fica inibido de passar, em que uma pluralidade de elementos de vedação, cada um em forma de uma membrana, é introduzida no tubo e transportada ao longo do tubo pela passagem do dito fluido; e em que, no ponto de uma fuga, pelo menos um dos ditos elementos de vedação é capturado por um diferencial de pressão associado com a fuga para estancar ou vedar essa fuga.

Para que a invenção possa ser claramente compreendida e facilmente levada a efeito, serão agora descritas incorporações da mesma, apenas a titulo de exemplo, com referência aos desenhos apensos em que: 3/21 A Figura 1 apresenta um elemento de vedação; A Figura 2 apresenta esquematicamente o elemento da Figura 1 em posição de estancar ou vedar uma fuga;

As Figuras 3 (a) e 3 (b) apresentam elementos de vedação para uso numa primeira incorporação da invenção; A Figura 4 apresenta esquematicamente um elemento de vedação do tipo apresentado nas Figuras 3 (a) e 3 (b) em posição para estancar ou vedar uma fuga; A Figura 5 apresenta esquematicamente os dispositivos de um sistema de localização de fugas; A Figura 6 apresenta um relacionamento entre os dispositivos da Figura 5 quando fornecidos num tubo com uma fuga e uma medição de campo de fluxo; A Figura 7 indica uma disposição de sensores diferenciais para uso nos dispositivos apresentados na Figura 5; A Figura 8 indica um exemplo das caracteristicas de pressão de uma fuga detectadas usando a disposição de sensores na Figura 7; e A Figura 9 indica esquematicamente e em corte transversal de um tubo, um elemento de vedação composto para uso em certas incorporações da invenção. A invenção actual pode ser aplicada a fluidos em geral, por exemplo petróleo, água, gás natural, etc. A incorporação actual será descrita em relação a água. 4/21

Conforme um fluído passa pela tubagem, pode ser representado como um campo de fluxo que varia segundo a localização espacial dentro do tubo. As características do campo de fluxo do fluído variam de acordo com um grande número de parâmetros, incluindo por exemplo a dimensão do tubo (diâmetro), pressão do fluído, características da superfície do tubo, tipo de fluxo, passagens laterais, variação da direcção do tubo, etc. Um outro parâmetro que irá modificar as características do campo de fluxo do fluído é a presença de uma fuga. De facto, o grau de modificação das características do campo de fluxo do fluído varia segundo a forma da fuga, por exemplo segundo a sua dimensão, tipo, geometria e localização dentro do tubo.

No entanto, foi determinado que um dos problemas específicos na detecção de uma fuga é que os efeitos da fuga sobre o campo de fluxo do fluído são muito difíceis de detectar. Existe uma série de razões para isso. Uma razão é que o fluxo geral da água no tubo não é laminar. Pelo contrário, há uma turbulência de fundo contínua dentro do fluxo geral. Esta tem a tendência a mascarar as modificações no campo de fluxo do fluído que resultam da fuga. Uma outra razão é que as modificações no campo de fluxo do fluído que resultam da fuga são extremamente pequenas e muito localizadas. Por exemplo, a queda localizada de pressão em relação à pressão bruta ou de ambiente no tubo que resulta de uma fuga com diâmetro a é da ordem de com o efeito da fuga a desaparecer dentro de um comprimento de tubo de 5a ou de 10a antes e depois da fuga. Isto torna extremamente difícil qualquer detecção de uma fuga e especialmente uma localização precisa de qualquer fuga. 5/21 0 inventor considera que uma parte da razão para um efeito tão pequeno localizado de uma fuga é que o fluxo dentro do tubo recupera muito rapidamente depois da fuqa. Na verdade, a perturbação numa caracteristica do campo de fluxo resulta provavelmente de um componente de velocidade da água a escapar-se conforme passa através de uma fuga, sendo este componente de velocidade essencialmente normal ao sentido do fluxo bruto da água dentro do tubo. 0 efeito deste componente será pequeno dentro dos termos do fluxo bruto de água e desaparecerá rapidamente de cada lado da fuga.

Com a variação dos parâmetros acima citados com diversas formas de fuga monitorizando ao mesmo tempo as caracteristicas do campo de fluxo do fluido e ao usar diversas técnicas de processamento, é possivel fazer uma correlação da forma da fuga com as caracteristicas do campo de fluxo do fluido, tornando assim possivel a localização das fugas e a determinação da forma das fugas.

Fazendo referência à Figura 5, um sistema de localização de fugas compõe-se de um meio sensor, na forma de uma cápsula 2, que está localizado numa secção de tubo 1 através da qual passa água no sentido da seta. A secção do tubo tem parâmetros predeterminados. A cápsula tem dispersas em volta da sua periferia uma série de sensores 3 para a medição das caracteristicas de um campo de fluxo do fluido no interior do tubo. As medições efectuadas pelos sensores 3 são comunicadas a um computador remoto. Para este efeito, as medições podem ser comunicadas em tempo real, por exemplo por meio de um transmissor na cápsula e um receptor apropriado para o computador. Como 6/21 alternativa, as medições podem ser armazenadas numa placa inteligente, os dados da qual podem ser transferidos para o computador no seguimento de uma passagem da cápsula dentro da secção do tubo. A cápsula 2 é disposta para viajar ao longo do interior do tubo no fluxo de água. Nesta situação, a cápsula pode contar com o fluxo de água para a transportar ao longo de uma secção designada de tubo, ou pode ser fornecida com meios de propulsão para poder ter movimento independente dentro do fluxo. A cápsula está equipada com meios de localização pelos quais a localização da cápsula dentro da secção do tubo pode ser determinada. 0 meio de localização pode ser composto, por exemplo, de sensores ultrasónicos para a medição precisa de distâncias a paredes do tubo e / ou tecnologia GSM para a determinação exacta da posição do sensor dentro, por exemplo, de um grande comprimento de tubo.

Pode ainda ser fornecido um meio de controlo de movimento para ajustar a posição espacial da cápsula. Tal meio de controlo de movimento pode incluir rotores ou alhetas controlados por rádio ou dispositivo semelhante para orientar a cápsula dentro do fluxo.

Os dados das medições dos sensores são processados por um meio de processamento e armazenados na memória. Obtém-se uma série de dados das secções de tubo com parâmetros diferentes e com e sem fugas de formas variadas com os quais se constrói uma biblioteca de caracteristicas de campo de fluxo do fluido que podem ser diferenciadas segundo estes parâmetros. Ao usar redes neurais artificiais e repetir a amostragem de dados um grande número de vezes, a rede neural artificial aprende cada 7/21 vez com maior precisão a classificar as caracteristicas do campo de fluxo do fluido. 0 uso do sistema acima descrito é explicado agora em relação à Figura 6.

Para poder examinar uma secção de tubo, é necessário uma entrada apropriada no tubo para a inserção da cápsula dentro do fluxo. Uma vez inserida, a cápsula 2 viaja ao longo do tubo tirando medições separadas de pressão dos sensores individuais de pressão 3. Estas medições são registadas dentro da cápsula. As caracteristicas do campo de fluxo do fluido conforme representadas pelas medições de pressão são modificadas pela presença de uma fuga 5 como é indicada pelo contorno de pressão 6. Assim, as medições de pressão tiradas pelos sensores na cápsula fornecem informação sobre a presença da fuga segundo o traçado gráfico de pressão em relação à distância ao longo da secção do tubo, como se mostra na figura. Uma fuga 5 é posicionada no ponto x = L ao longo do comprimento do tubo, mostrando o traçado que esta é uma área de flutuação de pressão. 0 traçado é apenas indicativo e varia conforme a geometria da fuga.

Quando se analisam as medições, pormenores da geometria do tubo podem ser introduzidos no computador. Desta maneira, a relevância de uma modificação da caracteristica do campo de fluxo do fluido pode ser considerada com maior precisão.

Assim, as medições tiradas pela cápsula não são por si só necessariamente de grande ajuda na determinação de condições dentro do tubo, por exemplo a posição e a geometria da fuga. Para se poder interpretar as medições 8/21 em pormenor, elas são comparadas com medições semelhantes de outras secções de tubo com condições internas conhecidas. Tais medições conhecidas podem ser guardadas pelo computador numa biblioteca de medições anteriores e dados de condições internas de tubo associados. Neste respeito, as medições podem ser usadas para formar uma assinatura do campo de fluxo do fluido do tubo que está a ser examinado conforme indicados em termos gerais pelo traçado na Figura 6. Quando devidamente categorizado ou classificado, tal assinatura pode facilmente ser comparada com assinaturas formadas para configurações internas de tubo já conhecidas de modo a realçar as caracteristicas relevantes.

Como tal, as medições em si não necessitam de ser totalmente compreendidas, mas simplesmente comparadas com dados de medições anteriores que têm caracteristicas de tubos associados conhecidas.

Ao efectuar a análise das medições, pode empregar-se redes neurais. 0 pré-processamento das medições pode ser efectuado usando-se técnicas diversas tais como análise de componente principal, transformações de onda ligeira e análise espectral da mais alta ordem. Com o uso de pré-processamento do sinal, é possível extrair a quantidade máxima de pormenores sobre os aspectos pertinentes das assinaturas enquanto se minimiza a informação e ruído não desej ados. A Figura 7 mostra uma disposição de sensores que proporciona uma forma mais sensível de meio sensor que pode ser aplicada à cápsula 2 apresentada na Figura 5. Em especial, são fornecidos na cápsula quatro sensores de pressão diferencial (por exemplo Honeywell 24 PCA) para 9/21 detectar a pressão diferencial entre quatro sardas de sensor ou pontos de tomada A a D distribuídos radialmente em volta do corpo da cápsula. Assim, pode ser detectada a pressão diferencial entre as saidas A-B, B-C, C-D e D-A. Uma vez que não são detectadas pressões absolutas, os sensores podem resolver pequenos diferenciais de pressão localizados, o que permite a detecção da pequena queda de pressão que resulta das fuqas. Além disto, devido à disposição angular das saidas, é fornecida a localização espacial da fuga.

No que respeita ao termo diferencial de pressão, será apreciado que a pressão depende da profundidade da saida na água. Por exemplo, cada 10 mm de profundidade representa 100 Pa. Assim, os sensores podem facilmente detectar uma pressão diferencial entre as saidas na presença de uma fuga. 0 campo de pressão na vizinhança da fuga pode ser descrito pela equação: Δ P = H ( a ) 4 [po - pa] r em que Δ P é a magnitude da variação de pressão devida à fuga a é a escala de comprimento na fuga (por exemplo o raio para uma fuga circular) r é a distância da fuga po é a pressão ambiente no tubo pa é a pressão fora do tubo (esta pode ser perto da atmosférica) 10/21

Assim, por exemplo, se p0 = 105 Pa, a = 0,01 m, r = 0,05 m, 10 bar = 106 Pa, pa -então Δ P = 360 Pa. 1 bar A Figura 8 indica um exemplo das caracteristicas do campo de fluxo do fluido detectado na forma de pressão. Em especial, esta figura apresenta resultados a partir de um tubo com diâmetro de 0,2 m com um fluxo de água a passar de 10 1/s a uma pressão de 1 bar (105 Pa) . Foi feito do tubo um furo com 0,01 m de diâmetro numa localização especifica que proporciona uma fuga de 0,7 1/s. A cápsula 2 é movida incrementalmente ao longo do tubo para fazer leituras. Nesta figura, os incrementos são de 0,1 m. Neste caso, a cápsula é movida incrementalmente de modo que turbulência localizada causada pela cápsula diminui para proporcionar leituras mais estáveis. No entanto, a dimensão do incremento pode ser reduzida e, pela aplicação de técnicas apropriadas de pré-processamento como acima citadas, a instabilidade das leituras que resulta da turbulência localizada pode ser filtrada para proporcionar uma caracteristica ou assinatura geral mais exacta.

Pode ver-se na Figura 8 que uma comparação entre as caracteristicas detectadas para o detector de diferencial para as saídas A-B e para o detector de diferencial para as saídas D-A apresenta um efeito importante em volta da localização da fuga. Na verdade, de um ponto cerca de 0,1 m a montante da fuga a pressão diferencial diminui a um mínimo na fuga e, depois da fuga ser passada, a pressão diferencial recupera dentro de cerca de 0,03 m. A queda na pressão diferencial é de quase 50% no mínimo. A diferença em pressão diferencial entre as linhas para os sensores A-B e A-D na Figura 8 poderá ser um desvio 11/21 próprio do instrumento, ou uma inclinação relativa dos sensores.

Foi determinado que a magnitude da fuga está relacionada com a queda de pressão medida pelos sensores de pressão diferencial. Além disto, pode notar-se que uma vez que as saidas D-A estão distantes da posição da fuga, não é detectada qualquer queda de pressão diferencial. Isto indica ainda a natureza localizada da perturbação na caracteristica do campo do fluido. Enquanto a magnitude da queda de pressão detectada está relacionada com a magnitude da fuga, é evidente que quanto mais longe da fuga, menor é a magnitude da queda de pressão. No entanto, ao usar a pressão diferencial dos orifícios B-C (não representados na Figura 8 por conveniência), é ainda possível verificar uma queda de pressão que é representativa da magnitude da fuga.

Enquanto os resultados da Figura 8 apresentam uma queda de pressão simples para os pontos de sangragem A-B que é comparada com a queda de pressão de referência para os pontos de sangragem D-A, pode apreciar-se que pelo uso das técnicas analíticas acima citadas, pode obter-se maior precisão na detecção de fugas e mais informação sobre a fuga em relação a tubagem específica.

Agora, fazendo referência à Figura 1, apresenta-se aí um elemento de vedação 1 na forma de uma membrana flexível composta de uma folha de plástico ou de outro material apropriado com um par de lados opostos unidos e sendo cortado de maneira a apresentar extremidades abertas 2 e 3 e a adoptar uma forma de tronco de cone quando enchida com o fluído num tubo (não apresentado na Figura 1). 12/21

Neste exemplo, parte-se do princípio que a localização de uma fuga é conhecido como resultado, por exemplo, do uso do sensor descrito na referência às figuras 5 a 8 e conforme descrito na Requerimento para Patente Internacional já citada e o elemento de vedação 1 é assim entendido como sendo conduzido para a área da fuga, por exemplo ao ser rebocado através da tubagem em questão por trás do sensor efectivamente usado para detectar a fuga, ou por trás de um outro dispositivo que seja conduzido à área relevante, ou pelo sensor em si ou por um meio transmissor remoto.

Depois do elemento de vedação 1 ter sido transportado suficientemente perto da vizinhança da fuga, a pressão diferencial associada à fuga, que num tubo de água da rede pode ser tanto como 16 bar, é eficiente por si só para arrastar o elemento 1 para dentro do orifício de fuga, como se mostra na Figura 2 e a folha dobrada é desta maneira puxada contra a parede interior 4 do tubo, apresentado em parte em 5. Isto veda, ou pelo menos estanca efectivamente a fuga. A folha do elemento de vedação 1 leva de preferência um agente de adesão apropriado que permite ao elemento aderir com firmeza à parede interior 4. 0 agente de adesão pode ser contido em microcápsulas que rebentam em resposta à pressão que actua sobre o elemento 1 quando fica em posição para vedar a fuga.

Pode ser incorporado no elo rebocador um meio de libertação sensível a pressão que permite ao veículo rebocador deixar o elemento de vedação no local da fuga e prosseguir só até um ponto de recolha apropriado. Como alternativa, o veículo rebocador (partindo do princípio que o sensor de fuga em si mesmo não é usado para essa 13/21 finalidade) pode ser considerado como descartável e ficar fixado ao elemento de vedação sendo qualquer da sua potência motora desactivada por controlo remoto.

Em vez de usar um elemento de vedação com o feitio de "manga de vento" apresentado na Figura 1, pode usar-se um ou mais flâmulas simples em conformidade com uma incorporação da actual invenção. No caso do uso de flâmulas, pode ser útil haver várias, tendo estes graus diversas de capacidade de flutuação positiva e negativa, bem como alguma capacidade de flutuação neutra para proporcionar movimento de lado a lado. Com este método, é proporcionada uma maior probabilidade que uma ou mais das flâmulas fique posicionada dentro do tubo de modo a ser "capturada" pelo diferencial de pressão associado com a fuga, ficando assim capaz de se mover para a área da fuga e efectuar o trabalho de vedar ou estancar desejado.

De qualquer modo, uma vez que tenham sido empregues o elemento ou elementos de vedação para vedar ou estancar a fuga, considera-se que o dispositivo sensor de fugas será novamente usado para investigar a medida em que a acção teve êxito. Se a acção não teve êxito e / ou se teve êxito somente até certo ponto, pode ser efectuada uma segundo operação, usando qualquer dos procedimentos acima indicados. No caso de ser necessária uma segundo operação para melhorar ou para completar a vedação, então deve empregar-se elementos de vedação de dimensões diferentes e / ou de materiais diferentes dos usados na primeira operação. Além disso, os elementos de vedação para uma segunda operação podem levar um meio de adesão diferente ao levado pelo(s) elemento(s) usado(s) na operação inicial, tendo em conta que terão necessidade de aderir primariamente ao material do elemento já no lugar e não à 14/21 parede 4 do tubo 5. Em alguns casos, especialmente quando o grau de fuga que permanece depois de uma primeira operação é relativamente pequeno, o(s) elemento(s) usado(s) numa segundo operação podem não necessitar de levar qualquer material de adesão, especialmente se o material do elemento apresenta um grau de dureza superficial que proporciona interligação por atrito. É possível introduzir na tubagem elementos de vedação com flâmulas do tipo descrito mais acima sem qualquer conhecimento da localização de uma fuga e / ou sem o uso de dispositivos rebocadores ou de condução, sendo neste caso levadas ao longo do tubo pelo fluxo de fluído contido e atraídas ao local de uma fuga pelo diferencial de pressão já mencionado. No entanto, no caso de se adoptar este processo, é preferível que sejam usados elementos de vedação do tipo apresentado em 6 e 11 na Figura 3.

Fazendo agora referência à Figura 3 (a) e em conformidade com a primeira incorporação da invenção, elementos móveis livres, tais como 6, de membranas flexíveis são libertados para dentro de um tubo 7 da qual se apresenta em 8 parte da parede de fundo. A superfície da parede 8 é apresentada como tendo ficado áspera devido à presença de sedimento, calcário e / ou outros depósitos.

Os elementos tais como em 6 parecem larvas de batráquios e tomam tipicamente a forma de pequenas flâmulas ou mangas de fluxo. Neste exemplo, cada elemento, tal como 6, é fornecido com um ou mais flutuadores tais como 9 e 10. De preferência, os diversos elementos tais como 6 são fornecidos respectivamente com pares de flutuadores com 15/21 diferentes características de capacidade de flutuação, de modo que os diferentes elementos sejam levados a alturas diferentes dentro do tubo, aumentando assim a probabilidade que onde quer que uma fuga exista em volta da periferia do tubo, um ou mais elementos ficam dispostos e apresentados de modo a serem capturados pelo diferencial de pressão localizado que se atribui à fuga e puxados para uma relação de vedação com o orificio da fuga.

Na Figura 3 (a), o elemento 6 é fornecido com um flutuador relativamente grande 9 com capacidade de flutuação negativa e um flutuador relativamente pequeno 10 com capacidade de flutuação positiva. Nestas circunstâncias, a capacidade de flutuação liquida é negativa, de modo que o elemento 6 tende a bater ao longo da parede de fundo 8, conduzido pelo fluxo de fluido. No entanto, a bóia pequena de capacidade positiva 10 permite que as forças de inércia com base no fluxo dentro do tubo movam o elemento 6 se este ficar preso devido à aspereza da parede do tubo. Uma vez próximo de uma fuga, as forças de pressão diferencial tornam-se mais fortes do que as forças de inércia e desta maneira o elemento (desde que seja de dimensão apropriada) será conduzido a uma posição para vedar a fuga e lá permanecerá. Como antes, um agente de adesão apropriado pode ser transportado pelo elemento 6 para assegurar a sua adesão firme na localização desejada. Pode ser útil introduzir elementos tais como 6 com dimensões diversas dentro do tubo 7; e em algumas circunstâncias é preferível introduzir os elementos em grupos de dimensões, começando com o maior. Esta estratégia reduz o risco de elementos mais pequenos serem sugados através de um orificio de fuga e assim perdidos para o sistema. 16/21 A Figura 3 (b) apresenta um outro elemento tipo larva de batráquio 11, que é construído inversamente ao elemento 6 no que respeita a capacidade de flutuação e é por isso levado a bater ao longo da parede de topo 12 do tubo 7. 0 elemento 11 tem um flutuador relativamente grande de capacidade positiva 13 e um flutuador relativamente pequeno de capacidade negativa 14, mas funciona de uma maneira semelhante ao flutuador 6.

Em funcionamento, são libertados para dentro do fluxo de fluído a montante da zona de tubagem a ser tratada diversos elementos tais como o 6 e 11 e ainda outros como indicado anteriormente, com características de flutuação diferentes. Estes elementos viajam para jusante com o fluxo de fluído e um ou mais deles será atraído e vedará, ou pelo menos estancará, qualquer fuga nessa zona. Isto é indicado esquematicamente na Figura 4.

Os elementos que não forem capturados por um diferencial de pressão associado com uma fuga viajam mais para jusante e, se for necessário, são recolhidos por meio de uma rede ou outro meio de captura instalado num local de acesso conveniente, como por exemplo um ponto de acesso a uma válvula.

Para se poder lidar com eficácia com fugas localizadas de um lado ou de outro (a cerca de meia altura) em alguns tipos de tubagem, pode ser vantajoso juntar dois ou mais dispositivos de vedação de capacidade de flutuação relativa igual ou predeterminada; sendo os dispositivos assim unidos encorajados a passar numa posição seleccionada dentro do tubo, que depende em parte do comprimento da união. A união de ligação pode ser 17/21 construída de tal forma a dissolver-se ou a mudar de comprimento durante a exposição, durante um período de tempo determinado, no conteúdo fluido do tubo A Figura 9 mostra que a posição de equilíbrio para os elementos de vedação 90 e 91 seria a meia altura do tubo 4 já que os elementos têm capacidades de flutuação iguais e, por causa do comprimento da união de ligação 92, eles não se podem posicionar em qualquer outra disposição. Da mesma maneira, os elementos de vedação com capacidade de flutuação positiva unidos com uma ligação mais curta que a ligação 92 vão naturalmente flutuar mais junto do topo do tubo 1.

Se a ligação tal como a 92 é do tipo que será dissolvido pelo fluído a passar no tubo, então na eventualidade de um dos elementos 90 ou 91 ser atraído a uma fuga, o outro ficará eventualmente desprendido e será afastado, desta forma removendo qualquer tendência para o fluxo de fluído que passa pelos elementos unidos a puxar o elemento de vedação para fora da fuga à qual ficou presa. Se, por outro lado, a ligação 92 for construída de modo a encurtar significativamente, a ligação pode ser configurada de modo a dobrar, permitindo que os dois elementos 90 e 91 aderem e contribuem em conjunto para a vedação. É de facto possível utilizar os elementos de vedação de uma série de configurações, tais como rectangular, com rigidez de material diferente e com alguns com ligações de união como se acabou de descrever, de maneira a criar uma estrutura de esfera de interligação. Esta estrutura pode, em resposta a uma fuga, contrair para um composto circular plano que veda a fuga com eficiência. 18/21 A eficiência do processo de vedação pode ser melhorada ao reduzir-se o fluxo de fluido na zona do tubo a ser tratada, enquanto se mantém a pressão de funcionamento. Isto aumenta a probabilidade dos elementos serem levados para o orifício de fuga pelo diferencial de pressão associado à fuga, já que aquela pressão, em tais circunstâncias, se torna largamente a força dominante a actuar sobre os elementos relevantes.

Num ensaio prático, um círculo de tubagem contendo água a uma pressão de 1,4 bar foi instalada com uma fuga com diâmetro de 10 mm dando um caudal de fuga de 0,7 1/s. Um elemento de vedação em forma de manga de vento como o que se mostra na Figura 1 com diâmetro de frente de 80 mm; diâmetro traseiro de 20 mm e comprimento de 300 mm foi ligado a um dispositivo sensor, ou "peixe" como é tipicamente denominado, usando quatro comprimentos de cabo, cada um com 400 mm de comprimento. Quando o peixe foi arrastado para além da fuga, o elemento em forma de manga de vento foi aspirado para a fuga e vedou-a por completo, reduzido o caudal de fuga a zero.

Quando arrastado mais para além da fuga, verificou-se que o nariz da manga de vento entrou mesmo no orifício de fuga. O rendimento na vedação da fuga citada é impressionante, especialmente quando se tenha em mente que a pressão nos tubos normalizados de água da rede pode ser tão elevada como 16 bar, por isso a captura do elemento pela fuga e o seu subsequente efeito de vedação pode ser antecipada como sendo ainda mais eficiente em tais condições. 19/21

Alguns ou todos os elementos de vedação são de preferência construídos de maneira a serem capazes para uso com um sistema de sinalização para propósitos de detecção de posição e / ou fugas. Tais elementos (doravante referidos como "elementos marcados"), podem transmitir pela sua própria energia para um local remoto fora do tubo; transmitir para um transmissor/receptor dentro da tubagem que por sua vez transmite (ou de modo automático ou em resposta a um estímulo de interrogação) a um local remoto; ou transmitir dentro do tubo para detecção por uma unidade inteligente que atravessa o tubo. Como outra alternativa ainda, um elemento marcado pode conter meramente um círculo de condução eléctrica que é detectada por uma unidade inteligente que atravessa o tubo e / ou por sensores externos, num sentido técnico algo parecido como a maneira das etiquetas de segurança utilizadas nas grande lojas e semelhantes.

No geral, a tecnologia de marcação com etiquetas usada pode ser activa (necessitando de uma fonte de energia a bordo) ou passiva (não necessitando de uma fonte de energia a bordo). Além disto, qualquer tecnologia de sinalização pode ser adoptada, dependente dos diversos critérios tais como o fluído que passa no tubo, os materiais, dimensões e condição da tubagem, o ambiente em volta da tubagem etc. Tecnologias candidatas incluem a transmissão e / ou recepção de sinais eléctricos, electrónicos, magnéticos, electromagnéticos, ópticos, de vibração, acústicos ou ultrasónicos e de marcadores químicos ou radioactivos.

Quando se emprega marcação passiva, prefere-se que uma unidade inteligente (por vezes designado uma tubagem PIG) seja levada a atravessar o tubo e fornecida com sensores 20/21 para detectar a presença da marcação passiva. Uma vez detectada, esta informação é correlacionada com a distância de viagem da PIG e / ou outro informação que proporciona uma posição precisa para a fuga. A informação de posição pode ser transmitida pela PIG em tempo real para um local externo onde pode ser detectada e os dados imediatamente usados, ou então armazenada na PIG para análise mais tarde.

Se a marcação for activa, ela pode ser usada por si só para transmitir sinais através de qualquer meio conveniente, tal como ao longo ou através de a parede do tubo, através do fluido do tubo e / ou através do ambiente em volta da tubagem. Se forem transmitidos sinais de pulsação, pode usar-se processos de temporização para avaliar a distância. Qualquer informação transmitida externamente da tubagem pode ser conduzida até um receptor remoto através de transmissores / receptores apoiados sobre, ou junto da tubagem, ou pode ser captada directamente por detectores / receptores colocados junto da tubagem. No caso de tubagens enterradas, os detectores / receptores podem ser baixados em furos de ensaio feitos juntos de um local de suspeita de fuga.

Lisboa, 21/21

Claims (1)

1. REIVINDICAÇÕES : 1. Um método de controlar fugas de fluído de uma tubagem (7) ao longo da qual o dito fluído está inibido de passar, em que uma pluralidade de elementos de vedação (6, 11) (na forma de uma membrana) são introduzidos na tubagem (7) e transportados ao longo da tubagem pelo fluxo do dito fluído; e em que, na localidade de uma fuga, pelo menos um dos ditos elementos de vedação (6, 11) é capturado pelo diferencial de pressão associado à fuga e é por isso puxado e mantido em posição no local da fuga para a vedar ou estancar, caracterizada porque cada elemento de vedação (6, 11) tem a forma de uma membrana. Lisboa, 1/1