Método de detección de la estanqueidad en depósitos, perfeccionado.

Mejoras introducidas en la Patente de Invención P200803003 por: método de detección de la estanqueidad de depósitos

, siendo de utilidad en la detección ultrasónica de pérdidas de productos líquidos en depósitos, para lo cual se introduce un micrófono en la parte aérea y otro micrófono en la parte líquida del depósito, habiendo una primera fase de captura de ruido a presión atmosférica y una segunda fase con vacío en el depósito, y dividiéndose ambas fases en un periodo de "calibración" y un periodo de "detección", estando dirigidas las mejoras a la detección de fugas en la zona líquida, de forma que en el periodo de "calibración", tanto en la fase a presión atmosférica como en la fase de vacío, se calculan las energías máximas y mínimas de las tramas capturadas y se obtienen dos valores de "severidad" en función de si la relación entre el máximo y el mínimo energético del análisis de las tramas de este periodo supera un cierto umbral "T" y a continuación se procede a la "detección" de la primera y segunda fase indicadas.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201330580.

Solicitante: RUIZ BLANCO, Francisco Borja.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: PEREZ ABADIA, MARIANO, RUIZ BLANCO,Francisco Borja.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > ENSAYO DEL EQUILIBRADO ESTATICO O DINAMICO DE MAQUINAS... > Examen de la estanqueidad de estructuras ante un... > G01M3/24 (utilizando vibraciones infrasónicas, sónicas o ultrasónicas)
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Método de detección de la estanqueidad en depósitos, perfeccionado.

Fragmento de la descripción:

Mejoras introducidas en la patente de invención P200803003 por: Método de detección de la estanqueidad en depósitos.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a unas mejoras introducidas en el objeto de la Patente de Invención P200803003 por: método de detección de la estanqueidad de depósitos, siendo de especial utilidad para la detección de la estanqueidad de depósitos contenedores de productos líquidos, tales como carburantes, aceite, etc., que tienen una parte líquida y otra aérea, de forma que las mejoras hacen referencia a la detección de fugas en la zona líquida del depósito o contenedor.

CAMPO DE APLICACIÓN

En la presente memoria se describen unas mejoras introducidas en el objeto de la patente P200803003 por: método de detección de la estanqueidad de depósitos, las cuales son de aplicación en depósitos contenedores de productos líquidos y en especial de carburantes, para la detección de fugas en la zona líquida del mismo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Como ya se indica en la patente principal P200803003, en la actualidad existen equipos de detección de fugas en depósitos basados en dos técnicas: la despresurización temporal y ultrasónica, de forma que los equipos basados en ultrasonidos despresurizan artificialmente el depósito lo que hace que el aire exterior tienda a penetrar en el interior del depósito a través de posibles orificios.

Así, el paso del aire por los posibles orificios produce un sonido ultrasónico que puede ser captado por transductores colocados en el interior del depósito, de manera que si el orificio se encuentra en la parte aérea, por encima del nivel del líquido, se produce un característico continuo silbido en el tiempo por lo que técnicas de promediado en frecuencia como el PSD (Power Spectral Density) son las más adecuadas para caracterizar el sonido producido, mientras que si el orificio se encuentra en la parte líquida se produce un burbujeo cuyo sonido corresponde a un impulso temporal (impulso concentrado en el tiempo), por lo que su análisis más adecuado será mediante un análisis temporal.

Así, cuando la fuga se encuentra en la zona líquida el burbujeo ascendente desde el orificio de la fuga hasta la superficie, produce un sonido impulsivo no constante en el tiempo, sino circunscrito en un periodo muy corto de tiempo, que puede estimarse menor a 800 ms. que al ascender a la superficie produce un característico sonido puntual y discontinuo.

Asimismo, otra incidencia a tener presente, tal y como igualmente se hacía referencia en la patente principal P200803003, es la debida a los sonidos producidos en el exterior del depósito, tales como los referidos al paso de vehículos, máquinas trabajando en las proximidades y otros ruidos que pueden perturbar las medidas a realizar en la detección de posibles fugas en depósitos.

Igualmente, podemos indicar que, tal como se expresa en la patente principal, para la detección de posibles fugas en la zona aérea de un depósito, se distinguían dos fases, una primera fase de captura de datos a presión atmosférica y una segunda fase de captura de

datos a presión negativa o vacío, de forma que en ambas fases se distinguen también dos periodos de tiempo definidos por un periodo de calibración y un periodo de detección.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

De esta forma, en la presente memoria se describen unas mejoras referidas al objeto de la Patente de Invención P200803003 y cuyas mejoras están dirigidas a la detección de fugas en la zona líquida de un depósito o tanque contenedor de productos líquidos, tales como combustibles, aceites u otros, de forma que, partiendo de que en la zona aérea y en la zona líquida se ha introducido el correspondiente micrófono, en este caso, los medios de detección están asociados al micrófono de la zona líquida y, al igual que el método relativo a la zona aérea, el método utilizado en la zona líquida se basa en una primera fase de captura de señal de ruido a presión atmosférica en el depósito y una segunda fase con vacío en el depósito, estando constituidos los medios de detección, igualmente, por un amplificador, comunicado con el micrófono de la zona líquida, un filtro paso bajo antialiasing, un digitalizador y un microprocesador.

Asimismo, las dos fases de captura de señal, contaminada por ruido, se divide en un primer periodo de "calibración" y un segundo periodo de "detección" con un significado similar.

Así, en una primera fase de captura de datos a presión atmosférica se establece el nivel de referencia (base) de ruido de fondo estacionario y en la segunda fase se realiza la captura en vacío de manera que el aire externo al depósito o tanque tiende a introducirse por los posibles indeseados orificios por los que se producen las fugas de líquido, de forma que el aire que penetra por dichos indeseados orificios produce un burbujeo asociado a un característico ruido que, como hemos indicado previamente, es un impulso concentrado en el tiempo (pico).

Por otra parte, así como en el caso de las fugas en la zona aérea estas condiciones de vacío producían un sonido constante en el tiempo (silbido), en el caso de fuga en la zona líquida el burbujeo produce un sonido impulsivo no constante en el tiempo, sino circunscrito en un periodo muy corto de tiempo (las pruebas realizadas indican que este tiempo es menor de 800 ms).

Por esta diferencia de naturaleza del sonido producido, se ha podido constatar que el análisis tanto para la detección de fugas como para la eliminación de ruidos externos al sistema debe hacerse de forma temporal, a diferencia de como se hacía en la detección en la parte aérea donde se realizó un análisis frecuencias mediante la obtención de la Densidad Espectral de Potencia (PSD, Power Spectral Density).

Asimismo, como ya se ha comentado, en cada una de las fases se distinguen dos periodos de tiempo, de forma que en el primer periodo se realiza una estimación de las potencias recibidas calculando el máximo (Max) y mínimo (Min) en términos de energía, mediante la fórmula ya descrita en la patente principal P200803003 de: P<(Max+(R-1) x Min)/R (siendo "R" el factor de severidad) y se realiza una discriminación de las tramas capturadas en el segundo periodo (detección) que será descrito seguidamente.

Así, la presente invención se basa, precisamente, en introducir una mejora en el periodo de detección de la zona líquida, de forma que se distinguen dos valores diferentes de severidad (R1 y R2) que dependerán de la relación entre energía máxima del registro temporal (Max) y energía mínima (Min).

Así, tal como hemos indicado en la presente memoria, se describen unas mejoras en la

detección de fugas en depósitos contenedores de productos líquidos, de utilidad en la detección ultrasónica de pérdidas de líquido en depósitos y tanques contenedores de productos líquidos, siendo entre otros posibles productos, carburantes, aceites u otros, para lo cual se introduce un micrófono en la parte aérea y otro micrófono en la parte líquida del depósito, habiendo una primera fase de captura de ruido a presión atmosférica en el depósito y una segunda fase con vacío en el depósito, por unos medios de detección asociados al micrófono de la parte líquida del depósito, cuyos medios de detección se constituyen por un amplificador al que se comunica el micrófono, un filtro paso bajo antialiasing, un digitalizador y un microprocesador, y dividiéndose ambas fases en un primer periodo de "calibración" y un segundo periodo de "detección" para la eliminación del ruido ultrasónico interferente.

Partiendo de esta técnica las mejoras hacen referencia...

 


Reivindicaciones:

1a.- MÉTODO DE DETECCIÓN DE LA ESTANQUEIDAD EN DEPÓSITOS, siendo de utilidad en la detección ultrasónica de pérdidas de líquido en depósitos, tales como de carburantes, aceite y otros, para lo cual se introduce un micrófono en la parte aérea y otro micrófono en la parte líquida del depósito, habiendo una primera fase de captura de ruido a presión atmosférica y una segunda fase con vacío en el depósito, por unos medios de detección asociados al micrófono de la parte líquida del depósito, cuyos medios de detección se constituyen por un amplificador al que se comunica el micrófono, un filtro paso bajo antialiasing, un digitalizador y un microprocesador, y dividiéndose ambas fases en un periodo de "calibración" y un periodo de "detección" para eliminar el ruido ultrasónico interferente, caracterizado por que:

> en el periodo de "calibración", tanto en la fase a presión atmosférica como en la fase de vacío, se calculan las energías máximas y mínimas (12) de las tramas capturadas y se obtienen dos valores de "severidad" (13) en función de si la relación entre el máximo y el mínimo energético del análisis de las tramas de este periodo supera un cierto umbral "T", de forma que:

S si Max/Min < T el valor de "severidad" es R1 y está asociado a un ambiente "silencioso", y;

S si Max/Min > T el valor de "severidad" es R2 y está asociado a un ambiente "ruidoso", calculando un umbral igual a:

S (Max+(R-1) x Min)/R, donde R corresponderá al valor de R1 o R2 obtenido previamente,

> en el periodo de "detección" de la primera fase se obtiene una base de referencia que servirá de estimación del ruido estacionario del sistema promediando los valores energéticos de las tramas (18) que han superado un primer proceso de discriminación (15) fijado por el parámetro de severidad obtenido durante el periodo de "calibración" de la primera fase realizando el cálculo energético por trama (17) para obtener una primera FFT (Transformada Rápida de Fourier) (16),

> en el periodo de "detección" de la segunda fase para realizar el cálculo energético por trama se obtiene una segunda FFT (Transformada Rápida de Fourier) (20) a partir de las tramas de un segundo proceso de discriminación (19) y para el análisis de registro temporal (23) se parte del registro temporal obtenido (22) y es restado punto a punto por el valor de la base calculada durante el periodo de detección de la primera fase.

2a.- MÉTODO DE DETECCIÓN DE LA ESTANQUEIDAD EN DEPÓSITOS, según la 1a reivindicación, caracterizado por que en el periodo de detección de la primera fase a presión atmosférica se obtiene una base de referencia que servirá de estimación del ruido estacionario del sistema promediando los valores energéticos de las tramas (18) que han superado un primer proceso de discriminación (15) fijado por el parámetro de severidad R1 o R2 obtenido durante el periodo de calibración en esta primera fase, de manera que para realizar el cálculo energético por trama (17) se obtiene una segunda FFT (Transformada Rápida de Fourier) y se integra entre los valores de frecuencia establecidos por configuración.

3a- MÉTODO DE DETECCIÓN DE LA ESTANQUEIDAD EN DEPÓSITOS, según la 1a reivindicación, caracterizado por que en el periodo de detección de la segunda fase en vacío para realizar el cálculo energético por trama se obtiene una segunda FFT (Transformada Rápida de Fourier) (20) a partir de las tramas de un segundo proceso de discriminación (19) obteniéndose la muestra de energía de las tramas recibidas (21) entre

los valores de frecuencia establecidos por configuración, de manera que cada muestra de energía obtenida de esta forma formará parte del registro temporal (22) (array de muestras) de longitud configurable.

4a- MÉTODO DE DETECCIÓN DE LA ESTANQUEIDAD EN DEPÓSITOS, según la reivindicación 1a, caracterizado por que para el análisis de registro temporal en el periodo de detección de la segunda fase en vacío, se parte del registro temporal (23) obtenido en la fase anterior y es restado punto a punto por el valor de la base (24) calculada durante el periodo de detección de la primera fase, consistiendo dicho registro temporal (23) en una secuencia de valores alrededor de un valor de energía promedio que se ve incrementado cuando el segundo micrófono (3) sumergido detecta, o bien un ruido externo al sistema, o bien un burbujeo debido a una fuga en la parte líquida del tanque, manifestándose estos sonidos capturados como picos en el registro temporal.

5a- MÉTODO DE DETECCIÓN DE LA ESTANQUEIDAD EN DEPÓSITOS, según la reivindicación 1a, caracterizado por que los picos en el registro temporal son detectados por un proceso de binarización (25) por umbral, establecido en 2dB, y el posterior análisis de las transiciones del registro resultante (26), cuyas transiciones marcarán el comienzo y el final de cada pico (26), permitiendo conocer tanto el número de picos producidos en el registro temporal como la anchura (27) y amplitud de cada uno de ellos, de forma que los picos menores en anchura de un valor predeterminado discriminados en el bloque (28) se considerarán asociados a burbujeo, el resto se considerará ruido externo indeseado.

6a- MÉTODO DE DETECCIÓN DE LA ESTANQUEIDAD EN DEPÓSITOS, según las reivindicaciones 4a y 5a, caracterizado por que el proceso creará un nuevo registro temporal donde se indique las potencias (amplitud) de cada pico asociado al burbujeo (punto medio de picos) en el bloque (29) habiéndose eliminado los picos derivados de un ruido externo indeseado, así como los picos menores en anchura del valor predeterminado próximos a los bordes del registro inicial y los próximos temporalmente a un pico identificado como ruido externo, resultando un perfil formado por una secuencia de picos estrechos, de forma que los picos cuya amplitud superen un primer umbral intermedio son promediados en amplitud con el fin de obtener un valor medio de la energía de burbujeo y este valor promedio es de nuevo comparado con un umbral final, y si el valor promedio es superior al umbral final se considerará que el sistema analizado sufre de una fuga en la parte líquida.