METODOS Y SISTEMAS PARA REALIZAR ANALISIS DE ESTANQUEIDAD EN DEPOSITOS DE FLUIDOS.
Métodos y sistemas para realizar análisis de estanqueidad en depósitos de fluidos que comprenden los siguientes pasos:
a) introducir en el depósito un gas traza a una presión y temperatura predeterminadas; b) tomar imágenes exteriores del depósito mediante una cámara IR en una franja predeterminada de la banda espectral en la que dicho gas traza es ópticamente activo; c) localizar poros o defectos del depósito a partir de las fugas de gas detectadas mediante la visualización de dichas imágenes o de imágenes obtenidas a partir de ellas. Los sistemas comprenden una cámara IR dotada de un filtro para la toma de imágenes del exterior del depósito y un computador conectado a ella provisto de un "software" para la visualización de las imágenes tomadas por la cámara o imágenes procesadas a partir de ellas. La invención también se refiere a un programa de ordenador para la ejecución del método
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200803104.
Solicitante: EADS CONSTRUCCIONES AERONAUTICAS, S.A..
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: MADRID.
Inventor/es: LOPEZ MARTINEZ,FERNANDO, MELENDEZ SANCHEZ,JUAN, ARANDA GALLEGO,JOSE MANUEL, SANCHEZ TIRADO,JOAQUIN, DE CASTRO GONZALEZ,ANTONIO J.
Fecha de Solicitud: 31 de Octubre de 2008.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 24 de Octubre de 2011.
Clasificación Internacional de Patentes:
- G01M3/22G
- G01M3/38 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01M ENSAYO DEL EQUILIBRADO ESTATICO O DINAMICO DE MAQUINAS O ESTRUCTURAS; ENSAYO DE ESTRUCTURAS O APARATOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR. › G01M 3/00 Examen de la estanqueidad de estructuras ante un fluido. › por utilización de la luz (G01M 3/02 tiene prioridad).
Clasificación PCT:
Fragmento de la descripción:
Métodos y sistemas para realizar análisis de estanqueidad en depósitos de fluidos.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a métodos y sistemas para realizar análisis de estanqueidad en depósitos de fluidos y más en particular en tanques de combustibles de aviones.
Antecedentes
Cuando se quieren conseguir depósitos con garantía de estanqueidad, es necesario controlar e identificar las posibles fugas que se puedan producir por defectos de fabricación o poros en los materiales utilizados, especialmente si se tratan de depósitos de combustible en aviones, por lo que es esencial contar con métodos apropiados para la detección de posibles poros o fisuras en los depósitos.
En la técnica conocida, el procedimiento utilizado para analizar la estanqueidad de los depósitos de combustible de aviones consiste en aplicar, en primer término, presión al aire contenido en los mismos y analizar posteriormente eventuales pérdidas de presión que se pueden producir por la existencia de poros y fisuras y, en segundo término, aplicar al depósito un recubrimiento de una composición apropiada (por ejemplo, agua jabonosa) para detectar los puntos de fuga.
En ese aspecto específico, como en muchos otros, la industria demandar métodos mejorados y la presente invención está orientada a la satisfacción de esa demanda aplicando técnicas basadas en imagen espectral infrarroja (IR) como las consideradas en las siguientes siguientes publicaciones.
- S. Briz, de Castro A.J., López F., and Schäfer K.,"Remote Sensing of Ozone by Open-Path FTIR Spectroscopy. Analysis and Validation of Different Analysis Techniques" Proc. of Chemical Industry and Environment IV. Vol. 2. A. Macías & J. Umbría Eds., 2003, pp 313-323, España.
- J.M. Aranda, S. Briz, J. Meléndez, A. J. de Castro, F. López, "Flame analysis by IR thermography and IR hyperspectral imaging". Proc. of Quantitative Infrared Thermography V-QIRT2000, 337-342. (2000).
- S. Briz, A.J. de Castro, F. López "Moderate resolution study of the ground-based passive emission of ozone" Applied Optics, 39, 1980-1988 (2000).
- A.J. de Castro, J. Meneses, S. Briz, F. López "Non dispersive infrared monitoring of NO emissions in exhaust gases of vehicles" Rev. Sci. Instrum., 70, 3156-3159 (1999).
- J. Meneses, S. Briz, A.J. de Castro, J. Meléndez and F. López. "New spectral selection system for infrared imaging of carbon monoxide in combustión environments". Combustión Diagnostics. M. Tacke Ed. SPIE Proc. 3106, 105 (1997).
Sumario de la invención
Un objeto de la presente invención es proporcionar métodos y sistemas para la detección de fallos de estanqueidad en depósitos de almacenamiento de fluidos que puedan ponerse en práctica tanto en su lugar de fabricación como en el de su uso.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar métodos y sistemas no intrusivos para la detección de fallos de estanqueidad en depósitos de almacenamiento de fluidos y, particularmente, en depósitos de combustible de aviones.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar métodos y sistemas para la detección en tiempo real de fallos de estanqueidad en depósitos de almacenamiento de fluidos y, particularmente, en depósitos de combustible de aviones.
En un primer aspecto, esos y otros objetos se consiguen con un método de análisis de la estanqueidad de un depósito destinado al almacenamiento de fluidos, que comprende los siguientes pasos:
a) introducir en el depósito un gas traza a una presión y temperatura predeterminadas;
b) tomar imágenes exteriores del depósito mediante una cámara IR en una franja predeterminada de la banda espectral en la que dicho gas traza es ópticamente activo;
c) localizar poros o defectos de fabricación del depósito a partir de las fugas de gas detectadas mediante la visualización de dichas imágenes ó de imágenes obtenidas a partir de ellas.
En un segundo aspecto, esos y otros objetos se consiguen con un sistema para la detección de fallos de estanqueidad en depósitos de almacenamiento de fluidos mediante la detección de fugas de un gas traza introducido en dicho depósito, que comprende:
a) una cámara IR dotada de un filtro para la toma de imágenes del exterior del depósito en una franja predeterminada de la banda espectral en la que dicho gas traza es ópticamente activo;
b) un computador conectado a dicha cámara IR provisto de un "software" que permite localizar poros o defectos de fabricación del depósito mediante la visualización de las imágenes tomadas por la cámara o imágenes obtenidas a partir de ellas mediante uno o más de los siguientes procesos:
En los métodos y sistemas según la presente invención se puede utilizar tanto la capacidad de absorción IR como la capacidad de emisión IR del gas traza fijando, en cada caso, las temperaturas correspondientes para el gas traza introducido en el depósito y para adecuar el depósito como fuente IR.
En una realización preferente de la presente invención la detección de fugas se lleva a cabo en etapas dirigidas específicamente a la localización de fugas grandes, fugas pequeñas y fugas muy pequeñas o intermitentes utilizando, respectivamente, las imágenes tomadas por la cámara IR, imágenes obtenidas aplicando a las imágenes tomadas por la cámara IR un proceso de optimización de contraste e imágenes obtenidas mediante un procesado temporal de las imágenes anteriores. Se consigue con ello optimizar el proceso de detección de las fugas utilizando medios específicos para cada tipo de fuga.
En otra realización preferente de la presente invención se utilizan, para la detección de fugas pequeñas, imágenes obtenidas aplicando a las imágenes tomadas por la cámara IR un proceso de optimización de su contraste consistente en un proceso de control de ganancia seleccionado entre los de tipo lineal, logarítmico, exponencial, potencia de 2, raíz cuadrada, potencia de 3 y 1/3 y con los métodos típicos de organización del rango dinámico (RD): "RD completo" y "porcentaje seleccionable del RD". Se facilita con ello que el usuario del sistema disponga de imágenes apropiadas para detectar fugas en cada zona del depósito atendiendo al nivel de resolución requerido.
En otra realización preferente de la presente invención se utilizan, para la detección de fugas intermitentes y fugas muy pequeñas, imágenes obtenidas mediante procesos de comparación de imágenes de momentos temporales distintos en los que puede seleccionar la separación temporal entre las imágenes comparadas y el escalado de fondo de la imagen resultante de la comparación. Se facilita con ello que el usuario del sistema disponga de imágenes apropiadas para la detección de ese tipo de fugas.
En otra realización preferente, el depósito de fluidos es un depósito de combustible de una avión y el gas traza es CO2. Se consigue con ello un método y un sistema de análisis de la estanqueidad aplicable en un entorno como el de una planta de montaje de aviones ya que el CO2 es un gas inocuo dado que su posible emisión al ambiente por las eventuales fugas del depósito no afecta a su concentración habitual más de lo que lo hacen otras actividades habituales en dicha planta. Por su parte, no se produce ninguna contaminación visual ya que el CO2 es un gas transparente en el espectro visible, por lo que no afecta en ninguna medida a otros métodos que se desarrollen en fábrica que utilicen dicha banda espectral y, a su vez, el CO2 es un gas inerte que no mancha ni contamina ninguna superficie o intersticio por contacto directo.
Una de las características fundamentales del sistema objeto de la presente invención es el de ser un sistema de imagen, incluso de visión, ya que permite detectar fenómenos mediante el proceso de la imagen y tomar decisiones en base a parámetros cuantitativos sobre los mismos. La otra característica fundamental es la de que dicha imagen tiene...
Reivindicaciones:
1. Método de análisis de la estanqueidad de un depósito destinado al almacenamiento de fluidos, caracterizado porque comprende los siguientes pasos:
a) introducir en el depósito un gas traza a una presión y temperatura predeterminadas;
b) tomar imágenes exteriores del depósito mediante una cámara IR en una franja predeterminada de la banda espectral en la que dicho gas traza es ópticamente activo;
c) localizar poros ó defectos de fabricación del depósito a partir de las fugas de gas detectadas mediante la visualización de dichas imágenes ó de imágenes obtenidas a partir de ellas.
2. Método de análisis de la estanqueidad de un depósito según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho paso c) comprende una o más de las siguientes etapas:
c1) detección de las fugas de gas de mayor tamaño mediante la visualización directa de las imágenes tomadas por la cámara IR;
c2) detección de las fugas de gas de menor tamaño mediante la visualización de imágenes obtenidas sometiendo las imágenes tomadas por la cámara IR a un proceso en el que se optimiza su contraste;
c3) detección de fugas de gas muy pequeñas o intermitentes mediante la visualización de las imágenes obtenidas sometiendo las imágenes tomadas por la cámara IR a un proceso de comparación que permite identificar variaciones temporales en las mismas.
3. Método de análisis de la estanqueidad de un depósito según la reivindicación 2, caracterizado porque el proceso de optimización del contraste de la etapa c2) es un proceso de control de ganancia seleccionado entre los de tipo lineal, logarítmico, exponencial, potencia de 2, raíz cuadrada, potencia de 3 y 1/3 y los de método "Rango Dinámico completo", "RD determinado", "90% del RD" y "RD de un porcentaje determinado".
4. Método de análisis de la estanqueidad de un depósito según cualquiera de las reivindicaciones 2-3, caracterizado porque el proceso de comparación de imágenes de la etapa c3) incluye la selección de la separación temporal entre las imágenes comparadas y del escalado de fondo de la imagen resultante de la comparación.
5. Método de análisis de la estanqueidad de un depósito según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque dicho paso a) comprende una etapa de adecuación del depósito como fuente IR.
6. Sistema para analizar la estanqueidad de un depósito destinado al almacenamiento de fluidos mediante la detección de fugas de un gas traza introducido en dicho depósito, caracterizado porque comprende:
a) una cámara IR dotada de un filtro para la toma de imágenes del exterior del depósito en una franja predeterminada de la banda espectral en la que dicho gas traza es ópticamente activo;
b) un computador conectado a dicha cámara IR provisto de un "software" para localizar poros o defectos de fabricación del depósito mediante la visualización de las imágenes tomadas por la cámara o imágenes obtenidas mediante uno o más de los siguientes procesos:
7. Sistema para analizar la estanqueidad de un depósito según la reivindicación 6, caracterizado porque dicho depósito es un depósito de combustible de un avión.
8. Sistema para analizar la estanqueidad de un depósito según cualquiera de las reivindicaciones 6-7, caracterizado porque dicho gas traza es CO2.
9. Un programa de ordenador adaptado para ejecutar el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
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