Procedimiento y sistema para supervisar el comportamiento de una tubería que contiene un fluido a presión.

Procedimiento para supervisar el comportamiento de una tubería de hormigón armado que contiene un fluido a presión,

comprendiendo esta tubería al menos una zona corriente y zonas singulares, comprendiendo dicho procedimiento:

- una supervisión, denominada estática, de un número predeterminado de zonas singulares y/o de zonas corrientes, para proporcionar información de las dilataciones circunferenciales, y

- un cálculo, a partir de dicha información de las dilataciones circunferenciales, de la rigidez eficaz K(ti) de la tubería y de su sección residual de acero As(ti), a partir de leyes predeterminadas que definen la relación entre dichas dilataciones circunferenciales y la rigidez y entre la rigidez y la sección residual de acero, siendo dichas leyes características intrínsecas de dicha tubería.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2004/000596.

Solicitante: Oxand.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 49 avenue Franklin Roosevelt 77210 Avon FRANCIA.

Inventor/es: BERNARD, OLIVIER, GERARD,BRUNO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01B17/02 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01B MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES ANALOGAS; MEDIDA DE ANGULOS; MEDIDA DE AREAS; MEDIDA DE IRREGULARIDADES DE SUPERFICIES O CONTORNOS.G01B 17/00 Disposiciones de medida caracterizadas por la utilización de vibraciones infrasonoras, sonoras o ultrasonoras. › para la medida del espesor.
  • G01H13/00 G01 […] › G01H MEDIDA DE VIBRACIONES MECANICAS O DE ONDAS ULTRASONORAS, SONORAS O INFRASONORAS.Medida de la frecuencia de resonancia.
  • G01M5/00 G01 […] › G01M ENSAYO DEL EQUILIBRADO ESTATICO O DINAMICO DE MAQUINAS O ESTRUCTURAS; ENSAYO DE ESTRUCTURAS O APARATOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR.Examen de la elasticidad de estructuras, p. ej. flechas de puentes o alas de aviones (G01M 9/00 tiene prioridad).
  • G01N29/04 G01 […] › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 29/00 Investigación o análisis de materiales por el empleo de ondas ultrasonoras, sonoras o infrasonoras; Visualización del interior de objetos por transmisión de ondas ultrasonoras o sonoras a través del objeto (G01N 3/00 - G01N 27/00 tienen prioridad). › Análisis de sólidos (utilizando técnicas de emisión acústica G01N 29/14).

PDF original: ES-2543161_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento y sistema para supervisar el comportamiento de una tubería que contiene un fluido a presión

La invención presente se refiere a un procedimiento para supervisar (monitorizar) el comportamiento de una 5 tubería que contiene un fluido a presión. También se refiere a un sistema que aplica este procedimiento.

** (Ver fórmula) **

** (Ver fórmula) **

Esta invención se está dentro del cuadro general de la gestión del envejecimiento de las tuberías, en particular de hormigón armado o pretensado que contiene un fluido a presión cuya cara externa es accesible (en galería, o por despeje) . 10

Estas tuberías de hormigón armado o pretensado están provistas de varillas de acero que pueden someterse a un fenómeno de corrosión que se traduce con el tiempo en una disminución de su sección. A continuación, se hará referencia al concepto, que se conoce bien en este campo, de sección residual de acero.

El documento DE 35 31 975 A1 describe un sistema y un procedimiento de supervisión del espesor de la pared de una tubería.

Una preocupación principal de los operadores de sistemas de transporte de fluido a presión es dominar el riesgo de estallido de las tuberías que contienen estos fluidos a presión. 20

Este objetivo se obtiene con un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 para supervisar (monitorizar) el comportamiento de una tubería de hormigón armado que contiene un fluido a presión, comprendiendo esta tubería al menos una zona corriente y zonas singulares.

En una forma particular completa de la invención, el procedimiento de supervisión comprende adicionalmente una supervisión (monitorización) dinámica de la tubería, para proporcionar información de modos y de frecuencias propias de la vibración de dicha tubería. Esta información de modos y de frecuencias propias se explota entonces de este modo, con la información de las dilataciones circunferenciales, para el cálculo de la rigidez eficaz y de la sección residual de acero medida. 30

El procedimiento de acuerdo con la invención además puede comprender ventajosamente:

- Un proceso de predicción de la evolución temporal A's (t> ti) de un estimador A's (ti) de la sección residual de acero, realizándose esta predicción en base a un modelo de la corrosión y de la resistencia mecánica de la tubería, 35

- Una comparación entre la sección residual de acero medida (As (ti) y el estimador A's (ti) de la sección residual de acero, y - Una actualización del modelo de corrosión, cuando la diferencia entre dicha sección residual de acero medida As (ti) y dicho estimador de sección residual de acero A's (ti) es superior a una precisión predeterminada.

En una versión ventajosa de la invención, el proceso de predicción se dispone para integrar, en la fase de actualización del modelo de corrosión, una información que proviene de una fuente externa.

El procedimiento de supervisión (monitorización) de acuerdo con la invención puede comprender adicionalmente una comparación del valor medido As (ti) de la sección residual de acero con un criterio límite de 45 resistencia (CL) , estando esta comparación seguida de:

- una emisión de una información de sustitución inmediata de una parte de dicha tubería correspondiente a las zonas supervisadas, cuando este valor medido As (ti) es inferior a dicho criterio límite de la resistencia mecánica (CL) , - un cálculo de una vida útil restante D (ti) de dicha tubería. 50

El procedimiento de acuerdo con la invención puede comprender adicionalmente una comparación del valor medido As (ti) de la sección residual de acero con un criterio de alarma (CA) asociado con la resistencia mecánica de dicha tubería, estando esta comparación seguida de:

- una emisión de una información de refuerzo y reemplazo posterior de una parte de dicha tubería correspondiente a las zonas supervisadas, cuando este valor medido As (ti) es inferior a dicho criterio de alarma (CA) , - un cálculo de una duración de explotación antes de la alarma Da (ti) de dicha tubería.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se propone un sistema de acuerdo con la reivindicación 7 para 60 supervisar (monitorización) el comportamiento de una tubería que contiene un fluido a presión, conteniendo esta tubería al menos una zona corriente y zonas singulares.

En una realización particular de la invención, este sistema comprende además un dispositivo de supervisión (monitorización) dinámica de la tubería, para proporcionar información de modos y de frecuencias propias de la 65

vibración de esta tubería, usándose esta información de modos y de frecuencias propias por los medios para calcular la rigidez eficaz y la sección residual de acero de la tubería.

El sistema de acuerdo la invención puede además comprender ventajosamente:

- Medios para predecir la evolución temporal A's (t> ti) de un estimador A's (ti) de la sección residual de acero, 5 realizándose esta predicción en base a un modelo de la corrosión y de la resistencia mecánica de la tubería, - Medios para comparar la sección residual de acero medida (As (ti) y el estimador A's (ti) de la sección residual de acero, y - Medios para actualizar el modelo de corrosión, cuando la diferencia entre dicha sección residual de acero medida As (ti) y dicho estimador de sección residual de acero A's (ti) es superior a una precisión predeterminada. 10

El dispositivo de supervisión (monitorización) estática puede comprender medios para medir deformaciones longitudinales de una parte de la tubería y medios para medir deformaciones circunferenciales de dicha parte.

El dispositivo de supervisión (monitorización) dinámica comprende medios de sismometría para medir en un 15 número predeterminado de puntos sobre la tubería las velocidades de desplazamiento.

El sistema de acuerdo con la invención puede además comprender medios para pretratar datos brutos proporcionados por el dispositivo de supervisión (monitorización) estática y por el dispositivo de supervisión (monitorización) dinámica, estando estos medios de pretratamiento dispuestos para calcular una deformación media 20 durante un período dado y frecuencias propias medias en fase de explotación.

La presente invención combina técnicas de monitorización permanente del comportamiento en servicio de este tipo de tuberías y la modelización predictiva de su envejecimiento con el fin de dominar el riesgo de estallido de estas tuberías y de optimizar sus períodos de reemplazo. 25

El comportamiento a largo plazo de las zonas singulares (por ejemplo, el paso sobre bloques de apoyo, codos, conos de reducción) de este tipo de tubería debe diferenciarse del comportamiento a largo plazo de la zona corriente, como se ilustra en la Tabla 1. Por consiguiente, el sistema de supervisión inteligente de acuerdo con la invención debe integrar esta diferencia de comportamiento y de prioridad en la supervisión. 30

Zonas singulares Zonas corrientes

Corrosión interna general

+

+

Corrosión externa

+

Defectos iniciales

++

+

Prioridad

+++

+

Monitorización "estática"

XX

Monitorización "dinámica"

x

(Otros modos de vibración)

XX

(Modo I de vibración)

Por lo tanto, el procedimiento de acuerdo con la invención, en su versión completa, consiste en: 35

- instrumentar con la ayuda de una monitorización "estática" un número limitado de zonas singulares (soportes, codos) previamente definidas;

- y completar este dispositivo instrumentando una parte de tubería que comprende zonas corrientes y zonas singulares con la ayuda de una monitorización "dinámica". 40

Sin embargo, cabe señalar que el procedimiento de acuerdo con la invención únicamente puede funcionar muy bien usando únicamente una monitorización estática.

Una contribución significativa proporcionada por el procedimiento y el sistema de acuerdo con la invención en 45 su versión completa se refiere a la combinación de dos tipos de monitorización (estática y dinámica) , cuya originalidad la capacidad de supervisar permanentemente la resistencia mecánica de la zona corriente y la de las zonas singulares.

La segunda contribución proporcionada por el procedimiento y el sistema de acuerdo con la invención consiste en elaborar una solución que combina los métodos de control (seguido de las deformaciones 5 circunferenciales y longitudinales, seguido de los modos y las frecuencias propias) de una parte de una... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para supervisar el comportamiento de una tubería de hormigón armado que contiene un fluido a presión, comprendiendo esta tubería al menos una zona corriente y zonas singulares, comprendiendo dicho procedimiento: 5

- una supervisión, denominada estática, de un número predeterminado de zonas singulares y/o de zonas corrientes, para proporcionar información de las dilataciones circunferenciales, y - un cálculo, a partir de dicha información de las dilataciones circunferenciales, de la rigidez eficaz K (ti) de la tubería y de su sección residual de acero As (ti) , a partir de leyes predeterminadas que definen la relación entre 10 dichas dilataciones circunferenciales y la rigidez y entre la rigidez y la sección residual de acero, siendo dichas leyes características intrínsecas de dicha tubería.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende además de una supervisión, denominada dinámica, de la tubería, para proporcionar información de modos y de frecuencias propias de vibración 15 de dicha tubería, y por que esta información de modos y de frecuencias propias son así explotadas para calcular la rigidez K (ti) y la sección residual de acero medida As (ti) de la tubería.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que comprende además:

- Un proceso de predicción de la evolución temporal A's (t> ti) de un estimador A's (ti) de la sección residual de acero, realizándose esta predicción teniendo como base un modelo de la corrosión y de la resistencia mecánica de la tubería, - Una comparación entre la sección residual de acero medida (As (ti) y el estimador A's (ti) de la sección residual de acero, y 25

- Una actualización del modelo de corrosión, cuando la diferencia entre dicha sección residual de acero medida As (ti) y dicho estimador de sección residual de acero A's (ti) es superior a una precisión predeterminada.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que el proceso de predicción se dispone 30 para integrar, en la fase de actualización del modelo de corrosión, una información que proviene de una fuente externa.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado por que comprende adicionalmente una comparación del valor medido As (ti) de la sección residual de acero con un criterio límite de 35 resistencia mecánica (CL) , estando seguida esta comparación de:

- O de una emisión de una información de sustitución inmediata de una parte de dicha tubería correspondiente a las zonas supervisadas, cuando este valor medido As (ti) es inferior a dicho criterio límite de resistencia mecánica (CL) , 40

- O de un cálculo de una vida útil residual D (ti) de dicha tubería.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que comprende adicionalmente una comparación del valor medido As (ti) de la sección residual de acero con un criterio de alarma (CA) asociada a la resistencia mecánica de dicha tubería, estando esta comparación seguida de: 45

- O de una emisión de una información de refuerzo y de reemplazo posterior de una parte de dicha tubería correspondiente a las zonas supervisadas, cuando este valor medido As (ti) es inferior a dicho criterio de alarma (CA) , - O de un cálculo de una duración de explotación antes de la alarma Da (ti) de dicha tubería. 50

7. Sistema para supervisar el comportamiento de una tubería de hormigón armado que contiene un fluido a presión, conteniendo esta tubería al menos una zona corriente y zonas singulares, comprendiendo el sistema:

- Un dispositivo de supervisión, llamado estático, de un número predeterminado de zonas singulares y/o 55 zonas corrientes, configurado para proporcionar información de las dilataciones circunferenciales, y - Medios configurados para calcular, a partir de dicha información de las dilataciones circunferenciales, la rigidez eficaz K (ti) de la tubería y su sección residual de acero As (ti) , a partir de leyes predeterminadas que definen las relaciones entre dichas dilataciones circunferenciales y la rigidez y entre la rigidez y la sección residual de acero, siendo dichas leyes características intrínsecas de dicha tubería. 60

8. Sistema de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que comprende adicionalmente un dispositivo de supervisión, llamada dinámica, de la tubería, para proporcionar información de modos y de frecuencias propias de vibración de dicha tubería, explotándose esta información de modos y de frecuencias propias por los medios de cálculo de la rigidez eficaz K (ti) y de la sección residual de acero medida As (ti) . 65

9. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado por que comprende adicionalmente:

- Medios para predecir la evolución temporal A's (t> ti) de un estimador A's (ti) de la sección residual de acero, realizándose esta predicción en base a un modelo de la corrosión y de la resistencia mecánica de la tubería, 5

- Medios para comparar la sección residual de acero medida (As (ti) y el estimador A's (ti) de la sección residual de acero, y - Medios para actualizar el modelo de corrosión, cuando la diferencia entre dicha sección residual de acero medida As (ti) y dicho estimador de sección residual de acero A's (ti) es superior a una precisión predeterminada. 10

10. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que el dispositivo de supervisión estática comprende medios para medir deformaciones longitudinales de una parte de la tubería y medios para medir deformaciones circunferenciales de dicha parte.

11. Sistema de acuerdo con la reivindicación 8 y una de las reivindicaciones 9 o 10, caracterizado por que el dispositivo de supervisión dinámica comprende medios de sismometría para medir en un número predeterminado de puntos sobre la tubería la velocidad de desplazamiento.

12. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado por que comprende adicionalmente 20 medios para pretratar datos brutos proporcionados por el dispositivo de supervisión estática y/o dinámica, estando diseñados estos medios de pretratamiento para calcular una deformación media en un período dado y frecuencias propias medias en la fase de explotación.


 

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