Método de detección de la estanqueidad en depósitos, de utilidad en la detección de la estanqueidad en depósitos y tanques contenedores de carburantes,

para lo que 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.

Así, el método comprende unos medios de detección asociados al micrófono de la parte aérea del depósito, que se constituyen por un amplificador al que se comunica el micrófono, un filtro paso bajo antialiasing, un digitalizador y un microprocesador, dividiéndose las dos fases de captura de señal, contaminada por ruido, en un primer periodo de "calibración" y un segundo periodo de "detección" para la eliminación del ruido ultrasónico interferente externo impulsivo, previo al cálculo de la Densidad Espectral de Potencia (PSD) en tiempo real por el microprocesador

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 un método de detección de la estanqueidad en depósitos, siendo de especial utilidad en la detección de la estanqueidad en depósitos y tanques contenedores de carburantes, teniendo por objeto esencial poder detectar perdidas de fluido de hasta 100 ml/h. en la parte aérea del depósito.

Campo de aplicación

En la presente memoria se describe un método de detección de la estanqueidad en depósitos, cuyo método es de aplicación especial en la detección de perdidas de fluido en depósitos de carburantes.

Antecedentes de la invención

Como es conocido, los depósitos y tanques contenedores de cualquier tipo de producto, entre los que se encuentran los de carburantes, pueden tener perdidas de fluido que resultan en una merma económica y en una degradación del medio ambiente. Estas perdidas pueden ser de varios caudales y tamaños y son debidas principalmente a los orificios producidos por la corrosión.

Además, los vertidos causados por estas perdidas reducen la seguridad de los recintos donde los depósitos o tanques están instalados pudiendo ser la causa de accidentes graves. En muchas instalaciones los depósitos o tanques se encuentran enterrados o semienterrados y resulta imposible la detección visual de las perdidas por lo que se necesitan equipos de detección adecuados.

En la actualidad existen equipos de detección basados en dos tipos de técnicas: despresurización temporal y ultrasónica.

Los equipos basados en despresurización temporal parten de un depósito o tanque presurizado artificialmente y miden la pérdida de presión a lo largo del tiempo.

Los equipos basados en ultrasonidos despresurizan artificialmente el depósito o tanque lo que produce que el aire exterior tienda a penetrar en el interior del depósito o tanque a través de los posibles orificios. El paso del aire por los orificios produce un sonido ultrasónico que es capturado por transductores que se colocan en el interior del depósito o tanque.

Pueden darse dos casos: que el orificio se encuentre por debajo del nivel de líquido en cuyo caso se producirán burbujas cuya formación produce un sonido característico y en segundo lugar que el orificio se encuentre por encima de este nivel en cuyo se presentará un silbido característico producido por el paso del aire a través de él.

Así, podemos considerar la patente británica GB 2250820 en la que se describe un método y aparato para detectar perdidas acústicamente en tanques de almacenamiento de líquido, cuyo método esta basado en la introducción de una pareja de detectores ultrasónicos quedando dispuestos uno en la parte líquida y otro en la parte aérea.

Asimismo, el método comprende un reductor de presión, de forma que al crear una baja presión en el interior del tanque se provocará la entrada de aire a través de cualquier orificio existente en el tanque y el consiguiente sonido ultrasónico, con cuya detección se demostrará la existencia de perdidas.

Cuando las perdidas son pequeñas (del orden 100 ml/h) los orificios asociados son muy pequeños y las dos técnicas expuestas sufren dificultades importantes.

Así, en el caso de despresurización temporal el tiempo necesario para observar una caída de la presión puede ser bastante alto (días), mientras que en el caso de detección ultrasónica el nivel de sonido producido por el paso del aire a través de los orificios es muy bajo por lo que se necesita la utilización de transductores ultrasónicos muy sensibles además de la adecuación y procesado de la señal capturada.

Por otra parte, se ha podido comprobar que el sistema de detección de ruido como consecuencia de perdidas de un líquido del interior de un depósito, puede verse influido por ruidos externos independientes del sonido producido por las perdidas por lo que además de lo expuesto anteriormente el sistema de detección tiene que ser robusto frente a estos ruidos externos que se produzcan dentro de la banda de trabajo, como, por ejemplo, sonidos producidos por sistemas de aire acondicionado, paso de camiones, maquinas rotativas próximas u otros que pueden perturbar las medidas tomadas por el sistema.

Descripción de la invención

En la presente memoria se describe un método de detección de la estanqueidad en depósitos, siendo de especial utilidad en la detección ultrasónica de perdidas de líquido en depósitos y tanques de carburantes, 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 aérea 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.

De acuerdo a estos fundamentos el sistema se caracteriza porque las dos fases de captura de señal, contaminada por ruido, se dividen en un primer periodo de "calibración" y un segundo periodo de "detección" para la eliminación del ruido ultrasónico interferente externo impulsivo, previo al cálculo de la Densidad Espectral de Potencia (PSD) en tiempo real por el microprocesador, en cuyo periodo de "calibración" se obtiene la energía media de unos tramos temporales en los que se ha segmentado la señal recibida, seleccionando el máximo (Max) y el mínimo (Min) energético durante el tiempo de calibrado, calculando un umbral igual a (Max + (R-1)xMin)/R, siendo "R" un factor de severidad para la discriminación de ruido, posterior al cálculo de la Densidad Espectral de Potencia (PSD) por filtrado paso bajo durante la fase con vacío y sobre el resultado de la Substracción Espectral, en tanto que en el periodo de "detección" los tramos de energía menores al umbral obtenido en el periodo de "calibración" serán incorporados para el cálculo de la Densidad Espectral de Potencia (Power Spectral Density, PSD).

Los PSDs (Power Spectral Density) de primera fase y de la segunda fase son restados (Substracción Espectral) para obtener una señal limpia de los ruidos estacionarios y cuyo resultado de la resta es filtrado paso bajo a una frecuencia 300 Hz que es la anchura estimada promedio de los pulsos; esto se realiza para eliminar posibles ruidos introducidos por picos de ruido muy estrecho (frecuencias muy altas) que formen parte del ruido estacionario y que hayan podido desplazarse ligeramente en frecuencia entre la primera fase y la segunda fase.

El proceso completo se resume a continuación:

Primera fase: A PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Segunda fase: VACIO

Periodo de calibración de la primera fase > > Umbral (Max + (R-1)xMin)/R.

Periodo de calibración de la segunda fase > > Umbral (Max + (R-1)xMin)/R. (Lo mismo).

Periodo de "detección" de la primera fase: Densidad Espectral de Potencia 1 PSDfase1(f) (Obtención y estimación del ruido estacionario).

Periodo de "detección" de la segunda fase: Densidad Espectral de Potencia 2 (PSDfase2(f)) + Substracción Espectral DPSD(f) = PSDfase2(f) - PSDfase1 (f) + Filtrado paso-bajo (actuando sobre la resta).

Los ruidos ultrasónicos externos interferentes uniformes, así como los ruidos térmicos de los elementos electrónicos y de cuantificación del digitalizador son eliminados mediante la técnica de Sustracción Espectral de Potencia durante el periodo de "detección".

El resultado de PSD de la primera fase (a presión atmosférica) se considera una estimación del ruido uniforme del sistema, mientras que el resultado del PSD de la segunda fase (vacío) es restado por el PSD de la primera fase con el fin de eliminar este ruido de la señal a detectar.

DPSD(f) = PSDfase2(f) - PSDfase1(f)

Siendo "f" la frecuencia de la señal.

Además, los ruidos ultrasónicos externos son filtrados durante el periodo de "calibración" y "detección" midiendo la potencia media de cada intervalo de procesado, obteniendo un valor máximo (Max) y un valor mínimo (Min), dejando pasar solamente los tramos temporales cuya potencia cumple la siguiente ecuación:

P < (Max + (R-1)xMin)/R