Método y dispositivo para el análisis de fallos y la conmutación de redundancia en una fuente de alimentación eléctrica para un cable de instrumento tendido en el agua.

Método para la detección de fallos y el control de un cable de instrumento de múltiples secciones,

por ejemploun cable marino sísmico (streamer), comprendiendo dicho cable de instrumento de múltiples secciones un ciertonúmero de pares de conductores para el suministro energético y la transmisión de datos, de modo que sedisponen dispositivos para el análisis de fallos y la conmutación de redundancia en conexión con una fuente dealimentación para las distintas secciones del cable de instrumento, caracterizado por comprender las etapassiguientes:

(a) suministro de energía al número x del dispositivo de análisis de fallos y conmutación de redundancia yal número y de la sección del cable de instrumento, a lo largo del cable de instrumento.(b) medición del nivel total de corriente y voltaje suministrado por parte de una fuente principal dealimentación para el cable de instrumento y realización de mediciones locales de voltaje y corriente porparte de los dispositivos para el análisis de fallos y conmutación de redundancia dispuestos a lo largodel cable de instrumento.

(c) evaluación de dicho nivel de corriente medido considerando los valores predeterminados, y

c1) si el nivel de corriente medido, el nivel de voltaje o ambos valores no están conformes con losvalores predeterminados, conmutación del suministro energético a otro par de conductoresmediante el dispositivo para el análisis de fallos y conmutación de redundancia y repetición de lospasos (a) - (c), o bien

c2) si el nivel de corriente y voltaje medidos están conforme con los valores predeterminados,incremento en una unidad del valor de x y del valor de y, y repetición de las etapas (a) - (c),

(d) repetición de las etapas (a) - (c) para todos los dispositivos para el análisis de fallos y conmutación deredundancia y secciones del cable de instrumento.

Método y dispositivo para el análisis de fallos y la conmutación de redundancia en una fuente de alimentación eléctrica para un cable de instrumento tendido en el agua.

La presente invención se refiere a un método para el análisis de fallos y la conmutación de redundancia en una fuente de alimentación eléctrica para un cable de instrumento tendido en el agua, según el preámbulo de la reivindicación 1.

La presente invención se refiere asimismo a un dispositivo para el análisis de fallos y la conmutación de redundancia, en especial un dispositivo con redundancia para el control de energía y la transmisión de datos, conforme al preámbulo de la reivindicación 8.

ANTECEDENTES

En un procedimiento para la obtención de datos sísmicos sobre la estructura terrestre por debajo del lecho marino se emplean hidrófonos en cables de instrumento tendidos mediante una embarcación de exploración, conocidos como cables sísmicos, a fin de registrar las reflexiones procedentes de la estructura terrestre tras utilizar una pistola neumática para generar una onda de choque en el subsuelo. Dichos cables sísmicos comprenden un cierto número de pares conductores que se emplean para la transmisión de datos y la alimentación eléctrica de equipos electrónicos a lo largo del cable sísmico.

A intervalos regulares a lo largo del cable sísmico, normalmente se dispone un dispositivo de control denominado sensor aéreo ("bird") , que se utiliza para guiar el cable del instrumento en el agua. Los sensores aéreos avanzados pueden presentar un máximo de cuatro alas móviles, que se utilizan para el control de la posición del cable del instrumento en el agua. Por otra parte, los sensores aéreos avanzados comprenden unas baterías internas que se pueden emplean para controlar dicho dispositivo en el caso de que se pierda la alimentación energética procedente de la fuente principal que alimenta los cables del instrumento. Asimismo, los sensores aéreos generalmente comprenden piezas más o menos sofisticadas, como motores, engranajes, transductores acústicos o circuitos electrónicos de control, que son capaces de comunicarse con un ordenador central dispuesto a bordo de la embarcación de exploración.

La longitud de un cable de instrumento puede llegar a comprender varios miles de metros y dicho cable puede estar constituido por un cierto número de segmentos de cable de instrumento y sensores aéreos. Generalmente, los sensores aéreos están unidos a los cables de instrumento entre dos segmentos, es decir a intervalos comprendidos entre 200 y 300 metros. Los cables de instrumento presentan típicamente más de doce conductores dispuestos en más de seis pares simétricos conductores, que se emplean para la alimentación energética y para la transmisión de datos.

Debido a las pérdidas de los cables de instrumento, resulta habitual la operación de los cables de instrumento para unos niveles de voltaje bastante elevados. Generalmente, se emplean voltajes de valores comprendidos entre 400 y 600 voltios, por lo que dicho voltaje puede resultar letal para las personas si se aplica directamente a su cuerpo. Las condiciones del entorno, mojado y conductivo, a bordo de un barco sísmico contribuyen a incrementar el riesgo de electrocución, por lo que resulta muy importante controlar la integridad de los cables y equipos sísmicos antes de aplicar dichos voltajes elevados a los equipos. Las fuentes de alimentación de dicho tipo de equipos comprenden generalmente un Indicador de Desviación a Tierra (GFI) , que proporciona una indicación del estado del sistema.

Se pone de manifiesto que los cables de instrumento quedan sometidos a fuerzas elevadas al tenderse a una cierta velocidad a través del agua. Tanto las fuerzas de rozamiento en el cable de instrumento, como las fuerzas de control procedentes del sensor aéreo, contribuyen a una cierta tensión que el cable de instrumento debe soportar.

Teniendo en cuenta la longitud del cable de instrumento, se pueden originar tensiones de valor muy elevado en los primeros segmentos del cable de instrumento.

A medida que el cable de instrumento se tiende en el agua marina, es posible que una cierta cantidad de agua penetre en su interior. En el caso de que el cable de instrumento presente asimismo daños mecánicos menores, el flujo de entrada de agua salada puede derivar en un problema de mayor magnitud. La fuga de agua a través de conectores puede resultar un problema adicional que degrade la integridad y calidad del sistema de cable de instrumento.

El agua salada presenta una conductancia elevada y asimismo puede penetrar en los propios pares conductores básicos. Si se desarrolla un puente de agua salada o un camino de humedad entre los conductores de un par o bien entre pares de conductores, las características del cable de instrumento pueden quedar esencialmente alteradas. La humedad o el agua en el cable de instrumento puede originar corrientes de fuga incontroladas que pueden alterar el funcionamiento básico de la electrónica o provocar corrientes de fuga a tierra incontroladas que puedan derivarse en situaciones peligrosas a bordo de la embarcación de exploración. Por este motivo, resulta esencial detectar y eliminar dichos fallos tan pronto como sea posible.

Los cables de instrumento, por ejemplo cables sísmicos marinos (streamer) , se almacenan generalmente en bobinas de grandes dimensiones a bordo de la embarcación de exploración antes de ser lanzados al mar. Un método que sea susceptible de detectar fallos en cables de instrumento antes de que se lancen al mar resultará muy útil a fin de minimizar su tiempo de mantenimiento. Si no se detecta el fallo hasta que el cable de instrumento ya esté en el agua, el tiempo de mantenimiento y reparación se incrementará considerablemente. Por otra parte, durante el tiempo necesario para la reparación, la embarcación de exploración no puede funcionar normalmente.

A partir de la patente US n.º 2008310298, se conoce un cable marino sísmico o un cable para aplicaciones de prospecciones subterráneas, que comprende un enlace de comunicaciones, una pluralidad de nodos de red interconectados mediante dicho enlace de comunicaciones, de modo que cada uno de los nodos de red se configura para efectuar una autocomprobación a fin de detectar el fallo del nodo de red correspondiente, así como conmutadores de derivación para filtrar uno o más nodos de red defectuosos.

En la patente US n.º 2008100307 se describe un componente para la detección de fallos de un cable que recibe datos de entrada que revelan la existencia de un fallo en un sistema de alimentación eléctrica. Dicho componente analiza los datos de entrada a fin de determinar si el fallo revela la existencia de un fallo de cable con eliminación automática (“self-clearing”) y genera los datos de salida correspondientes.

A partir de la patente US n.º 5883856, se conoce un cable de fondo marino perfeccionado para un sistema de adquisición de datos marinos sísmicos. En una sección del cable se dispone un bus de interconexión. El cable, junto con la sección de cable y el bus, se emplea para conectar eléctricamente una unidad máster de control a un primer y a un segundo módulo. El bus de interconexión comprende un primer y un segundo conmutador, dispuestos cerca de sus extremos opuestos. De este modo, si se produce una fuga en el bus de interconexión, se puede abrir el primero y el segundo conmutador y por consiguiente aislar eléctricamente el bus y detener la fuga.

En la patente US n.º 2003117025 se describe una instalación de cable submarino que comprende unos sistemas y un procedimiento para la distribución y/o transferencia de energía y/o datos a dispositivos internos y dispositivos externos dispuestos a lo largo de dicho cable submarino. Existen aplicaciones con sistemas de acoplamiento submarinos y sistemas eléctricos submarinos para la distribución y/o transferencia de energía y/o datos.

La técnica anterior no proporciona satisfactoriamente un dispositivo o un método para detectar situaciones peligrosas que puedan producirse debido a secciones de cable de instrumento defectuosas o fallos en los equipos. Asimismo, la técnica anterior no proporciona satisfactoriamente un dispositivo o método para afrontar el problema del reconocimiento anticipado de fallos, así como un dispositivo y un método para proseguir las tareas incluso si se detecta un fallo en un cable de instrumento durante el funcionamiento.

Por consiguiente, existe la necesidad de disponer de un dispositivo y un método que contribuya considerablemente a obtener una seguridad más elevada, un análisis de fallos perfeccionado y un tiempo de mantenimiento y reparación más reducido de los cables de instrumento.... [Seguir leyendo]

1. Método para la detección de fallos y el control de un cable de instrumento de múltiples secciones, por ejemplo un cable marino sísmico (streamer) , comprendiendo dicho cable de instrumento de múltiples secciones un cierto número de pares de conductores para el suministro energético y la transmisión de datos, de modo que se disponen dispositivos para el análisis de fallos y la conmutación de redundancia en conexión con una fuente de alimentación para las distintas secciones del cable de instrumento, caracterizado por comprender las etapas siguientes:

(a) suministro de energía al número x del dispositivo de análisis de fallos y conmutación de redundancia y al número y de la sección del cable de instrumento, a lo largo del cable de instrumento.

(b) medición del nivel total de corriente y voltaje suministrado por parte de una fuente principal de alimentación para el cable de instrumento y realización de mediciones locales de voltaje y corriente por parte de los dispositivos para el análisis de fallos y conmutación de redundancia dispuestos a lo largo del cable de instrumento.

(c) evaluación de dicho nivel de corriente medido considerando los valores predeterminados, y

c1) si el nivel de corriente medido, el nivel de voltaje o ambos valores no están conformes con los valores predeterminados, conmutación del suministro energético a otro par de conductores mediante el dispositivo para el análisis de fallos y conmutación de redundancia y repetición de los pasos (a) – (c) , o bien c2) si el nivel de corriente y voltaje medidos están conforme con los valores predeterminados, incremento en una unidad del valor de x y del valor de y, y repetición de las etapas (a) – (c) ,

(d) repetición de las etapas (a) – (c) para todos los dispositivos para el análisis de fallos y conmutación de redundancia y secciones del cable de instrumento.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa (a) , cada uno de los dispositivos para el análisis de fallos y conmutación de redundancia aplica un retraso temporal de valor predeterminado antes de que se suministre energía a la siguiente sección del cable de instrumento mediante una conmutación retrasada de los pares de conductores antes de suministrar tensión a la siguiente sección de cable.

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa (b) , se efectúa la medición total del nivel de corriente y voltaje en un intervalo temporal correspondiente a fin de detectar si el dispositivo para el análisis de fallos y conmutación de redundancia y la siguiente sección del cable de instrumento consumen el nivel correcto y especificado de corriente y voltaje.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en la etapa (c) , se puede efectuar adicionalmente la evaluación de las medidas locales de corriente y voltaje a fin de establecer si el fallo existe en la sección del cable de instrumento, en un dispositivo de control o bien en otro equipo dispuesto en dicho cable.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en la etapa (c) , se puede establecer asimismo que si se detecta un fallo, se verifique si el par de conductores se puede utilizar para la transmisión de datos.

6. Dispositivo (21) para el análisis de fallos y la conmutación de redundancia para un cable de instrumento de múltiples secciones, por ejemplo un cable marino sísmico (streamer) , comprendiendo dicho cable de instrumento de múltiples secciones un cierto número de pares de conductores (20a-b) para el suministro energético y la transmisión de datos, de modo que se dispone dicho dispositivo (21) para el análisis de fallos y conmutación de redundancia en conexión con una fuente de alimentación para el cable de instrumento, caracterizado porque el dispositivo (21) para el análisis de fallos y conmutación de redundancia está dotado de:

- unos medios (22a-b) para el control del suministro energético de la distintas secciones del cable de instrumento, y porque una unidad de retraso temporal (24) está conectada con dichos medios (22a-b) , estando dispuestos dichos medios (22a-b) y unidad de retraso temporal (24) para suministrar energía sucesivamente a la secciones del cable de instrumento y a los dispositivos (21) para el análisis de fallos y conmutación de redundancia a lo largo del cable de instrumento,

- unos medios (23a-b) para la conmutación del suministro energético a otro par de conductores (20a-b) en la sección del cable de instrumento en el caso de que se detecte un fallo, y

- unos medios para la medición local de corriente y voltaje en los pares de conductores (20a-b) .

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque los medios (22a-b) para el control del suministro energético constituyen uno o más conmutadores principales, uno para cada par de conductores (20a-b) , o bien uno o más multiselectores principales para un cierto número de pares de conductores (20a-b) .

8. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque los medios (23a-b) para la conmutación entre pares de conductores (20a-b) en el cable de instrumento constituyen una o más matrices de conmutación cruzada,

una para cada par de conductores (20a-b) , o bien una o más matrices múltiples de conmutación cruzada destinadas a un cierto número de pares de conductores (20a-b) .

9. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque la unidad de retraso temporal (24) está implementada por software o por hardware.

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque el dispositivo (21) para el análisis de fallos y conmutación de redundancia comprende una unidad de control (25) , en la que se disponen unos medios (22a-b) para el control del suministro energético, unos medios (23a-b) para la conmutación entre pares de conductores (20a-b) y una unidad de retraso temporal (24) .

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque el dispositivo (21) para el 10 análisis de fallos y conmutación de redundancia está

- integrado o dispuesto en un dispositivo de control (13) para el control de la posición del cable de instrumento,

- integrado o dispuesto en el cable de instrumento, en relación con los conectores para la conexión de las

secciones del cable de instrumento, o bie.

15. integrado o dispuesto en los equipos dispuestos en el cable de instrumento.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizado porque el dispositivo (21) para el análisis de fallos y conmutación de redundancia está dotado de unos medios para la comunicación con una unidad central de control, dispuesta para el control del suministro energético y de la transmisión de datos al cable de instrumento, y para la medición del nivel total de corriente y voltaje del cable de instrumento.

Figura 1.

Figura 2.

REFERENCIAS CITADAS EN LA MEMORIA DESCRIPTIVA

La lista siguiente de los documentos mencionados por parte del solicitante ha sido realizada exclusivamente a fin de informar al lector y no forma parte del documento de patente europeo. Ha sido elaborada con mucho esmero; sin embargo, la Oficina Europea de Patentes no asume ninguna responsabilidad en el caso de errores u omisiones eventuales.

Documentos de patente citados en la memoria descriptiva

• US 2008310298 A • US 2003117025 A

• US 2008100307 A • NO 328856

• US 5883856 A • NO 329190