METODO PARA EVALUAR LA INTEGRIDAD DE UNA ESTRUCTURA.

Método para evaluar la integridad de una estructura, que comprende las etapas de:

i) recoger datos referentes a las dimensiones iniciales de la estructura (20),

ii) crear un modelo informático de la estructura (20),

iii) recoger datos referentes a la carga estimada en la estructura (20),

iv) analizar la estructura, utilizando el modelo informático de la estructura (20) y los datos de la carga, para definir las zonas de alto estrés, en cuyas zonas de la estructura pueden esperarse problemas futuros,

v) instalar, en las zonas de alto estrés, un primer conjunto de sensores (11) para medir las dimensiones de la estructura (20) en dichas zonas de alto estrés,

vi) medir, después de un intervalo de tiempo, las dimensiones de la estructura (20) en las zonas de alto estrés,

vii) actualizar el modelo informático de la estructura (20), utilizando los resultados de la etapa vi),

viii) instalar, en las zonas de alto estrés, un segundo conjunto de sensores (11) para medir la carga en la estructura (20) en dichas zonas de alto estrés,

ix) medir la carga real en la estructura (20),

x) actualizar los datos referentes a la carga en la estructura (20), y después de eso,

xi) volver a analizar la estructura (20), utilizando el modelo informático actualizado y los datos de carga actualizados, para calcular un valor para la integridad de la estructura (20)

Método para evaluar la integridad de una estructura.

La presente invención se refiere a un método para evaluar la integridad de una estructura. El método según la presente invención implica medir las dimensiones de la estructura y la carga y después de eso analizar los resultados de esas mediciones para calcular un valor para la integridad de la estructura.

En la industria de transformación, una de las mayores fuentes de error y parada de las plantas de transformación está en los sistemas de tuberías y recipientes a presión. En la técnica anterior, se conocen sistemas que monitorizan y evalúan plantas para poder predecir un fallo. Según la técnica anterior, el espesor de las paredes de las estructuras, como las tuberías, simplemente se monitoriza para llevar a cabo cálculos simples y predecir una tendencia, por ejemplo en el desgaste y/o la corrosión de una estructura de ese tipo. De manera alternativa, se utilizan sistemas de monitorización de la vibración y corrosión basados en máquinas. Estos sistemas son sumamente imprecisos ya que más del 85% de los fallos se dan en zonas de tubería no rectas, debido a las cargas estructurales, corrosión/erosión, fatiga, pulsación o vibración (revista "Hydrocarbon"). Las tecnologías de monitorización y evaluación según la técnica anterior se basan en el "análisis de riesgos". Estos sistemas utilizan la probabilidad para estimar un fallo, y al hacerlo predicen los intervalos de inspección adecuados. Una desventaja importante de un enfoque de ese tipo es que estos sistemas no utilizan mediciones en tiempo real para calcular la carga y los mecanismos de cambio de carga en tiempo real.

US 4.852.397 se refiere a un aparato y método para medir sobre el terreno las propiedades físicas y mecánicas de las estructuras metálicas.

Este es un procedimiento para medir una serie de Propiedades de los Materiales, no la Integridad estructural. El método utilizado es para probar las "Propiedades de los Materiales" de una "Estructura Fallida". A continuación otros utilizan esto, como el comportamiento real de los materiales para determinar si es seguro desmantelar la estructura que queda o incluso mantenerla parcialmente en servicio. Este sistema no indica de ninguna manera, cómo medir las cargas o la geometría de cualquier sistema o establecer los estreses dentro de cualquier sistema, y aún menos cómo predecir adicionalmente la Integridad de una estructura de ese tipo.

En "Concept and Applications of finite element análisis" (1.989, John Wiley & Sons, Nueva York, Robert D. Cook and Al.) se estudia el análisis del elemento conjugado como medio de aproximación por segmentos de una estructura. Esto implica un análisis computacional de diversas propiedades para visualizar la transferencia de calor y estrés en una estructura.

No existen descripciones de cómo esto puede llevarse a cabo ni cómo se hace una determinación de la integridad de una estructura, si se lleva a cabo tal transferencia de calor y estrés.

Un sistema para monitorizar un segmento de tuberías se conoce por ejemplo por la solicitud de patente europea EP 0358994. El método según la EP 0358994 se adapta para medir la tendencia a una corrosión/erosión. El sistema está confinado al cambio en el espesor de las paredes de la tubería principal para predecir el futuro espesor de la pared de la tubería. Según este documento el énfasis se hace en medir la tasa de corrosión/erosión y utilizar técnicas estadísticas para predecir futuras tendencias y tasas.

El estrés estimado en una pared de tubería se calcula utilizando la siguiente ecuación:

Estrés = frac{presión x radio}{espesor} x factor estimado

Esta ecuación sólo calcula la carga de presión en tuberías rectas. No se consideran otras cargas. Conforme el espesor disminuye existe peligro de ruptura de la pared de la tubería. Por lo tanto se utiliza la información para predecir el intervalo de tiempo máximo antes de la siguiente inspección de las soldaduras de las tuberías. La información recogida según EP0358994, en la práctica, no resulta muy útil, ya que muy pocos fallos de las plantas son causados por la ruptura de las paredes de la tubería principal. Esto significa que la información recogida por medio de EP0358994 sólo tiene un valor limitado.

Además, según la técnica anterior es conocido que se utiliza la monitorización de la pulsación acústica, la vibración y el estado para monitorizar y evaluar la integridad de una estructura. La desventaja de esas técnicas es el hecho de que esas técnicas son tareas de especialistas y extremadamente caras. Debido a los altos costes implicados con esas técnicas normalmente estas técnicas sólo se utilizan si se espera tener o se ha producido algún fallo.

En vista de las desventajas y limitaciones de los métodos para evaluar la integridad de una estructura según la técnica anterior, es un objeto de la presente invención proporcionar un método según la introducción en el que se tengan en cuenta los mecanismos de cambio de carga y los mecanismos de cambio de dimensiones, tal como que se dan, en los cálculos de integridad de la estructura.

Según un aspecto de la presente invención se proporciona un Método para evaluar la integridad de una estructura, que comprende las etapas de:

En la presente descripción se utiliza la expresión "modelo informático". La expresión "modelo informático" se refiere a un conjunto de datos que representan una estructura, cuyo conjunto de datos puede analizarse por medio de una tecnología de análisis del elemento conjugado apropiada. Por medio de esta tecnología de análisis del elemento conjugado pueden calcularse las deformaciones y los estreses que se dan en la estructura.

En la presente descripción se hace referencia a "un valor para la integridad de la estructura". La expresión "valor para la integridad de la estructura" se refiere a si una estructura está o no "en condiciones". Cuando se calcula el valor para la integridad de una estructura, se evalúa si la estructura está en condiciones de llevar a cabo sus tareas normales. Eso significa que el valor para la integridad de una estructura puede hacer referencia a un espesor de pared mínimo, un estrés máximo en el material de la pared, una deformación máxima en el material de una pared, o una característica similar.

Según la presente invención se recogen los datos referentes a las dimensiones iniciales de una estructura. Estos datos se utilizan para crear un modelo informático de la estructura. Eso significa que resulta posible utilizar un método de elementos finitos...

1. Método para evaluar la integridad de una estructura, que comprende las etapas de:

2. Método según la Reivindicación 1, en el que el método comprende la etapa de:

3. Método según las Reivindicaciones 1 ó 2, en el que el método comprende la etapa de:

4. Método según las Reivindicaciones 1-3, en el que el método comprende la etapa de conectar los sensores (11) a un medio de procesamiento (14), como un ordenador, para transmitir los datos desde los sensores (11) hasta el medio de procesamiento (14) en tiempo real.

5. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el método comprende la etapa de antes de la etapa iv), recoger los datos referentes a los defectos conocidos (23, 24) de la estructura (20) y después de eso utilizar dichos datos de defectos, el modelo informático de la estructura (20) y los datos de carga para definir zonas que están sometidas a cargas relativamente altas.

6. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el método comprende la etapa de antes de la etapa iv), estimar el tamaño mínimo de los defectos (23, 24) en la estructura (20) y después de eso utilizar dichos datos de defectos estimados, el modelo informático de la estructura (20) y los datos de carga para definir las zonas que están sometidas a cargas relativamente altas.

7. Método según la Reivindicación 6, en el que el tamaño mínimo de los defectos (23, 24) se estima que es igual a la precisión del equipo de medición, utilizado para medir las dimensiones de la estructura (20).

8. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el método comprende la etapa de antes de la etapa iv), recoger los datos referentes al histórico de carga en la estructura (20) y después de eso utilizar, dicho histórico de carga, el modelo informático de la estructura (20) y los datos de carga para definir las zonas que están sometidas a cargas relativamente altas.

9. Sistema (10) para evaluar la integridad de una estructura (20), dotado de un medio de procesamiento (14), como un ordenador, que contiene un modelo informático de la estructura (20) a ser analizado y datos referentes a la carga en la estructura (20) ambos utilizados en un cálculo de un valor que representa la integridad de la estructura (20), en el que el sistema (10) cuenta con unos primeros sensores (11) para medir los datos referentes a las dimensiones de la estructura (20) en zonas de alto estrés en cuyas zonas de la estructura pueden esperarse problemas futuros y unos segundos sensores (11) para medir la carga en la estructura (20) en dichas zonas de alto estrés, estando los sensores (11) conectados a un registrador de datos o "data logger" (13) conectado al medio de procesamiento (14) para transmitir dichos datos en tiempo real al medio de procesamiento (14) y en el que el medio de procesamiento (14) se adapta para actualizar el modelo informático de la estructura (20) y para recalcular un valor que representa la integridad de la estructura (20), utilizando dichos datos.

10. Sistema (10) según la Reivindicación 9, en el que el sistema de procesamiento (10) está provisto de unos medios de representación (15) para visualizar el resultado del cálculo del valor que representa la integridad de la estructura (20).

11. Sistema (10) según las Reivindicaciones 9 ó 10, en el que los sensores (11) se adaptan para medir la presión ejercida sobre la estructura (20).

12. Sistema (10) según las Reivindicaciones 9 ó 10, en el que los sensores (11) se adaptan para medir la temperatura.

13. Sistema (10) según las Reivindicaciones 9 ó 10, en el que los sensores (11) se adaptan para medir la carga mecánica en la estructura (20).

14. Sistema (10) según las Reivindicaciones 9 ó 10, en el que los sensores (11) se adaptan para medir la carga del fluido en la estructura (20).

15. Sistema (10) según las Reivindicaciones 9 ó 10, en el que los sensores (11) se adaptan para medir la vibración.

16. Sistema (10) según las Reivindicaciones 9 ó 10, en el que los sensores (11) se adaptan para medir la aceleración experimentada por la estructura.

17. Programa informático que comprende datos e instrucciones para llevar a cabo el método según las Reivindicaciones 1-9, cuando el programa informático se ejecuta en un sistema informático.

18. Portador de datos que comprende un producto de programa informático según la Reivindicación 17.