ES2328012T3 - Control de fugas en conductos. - Google Patents

Abstract

Un método para controlar las fugas de fluido desde un conducto (7) a lo largo del cual dicho fluido está obligado a fluir, en donde una pluralidad de elementos de sellado (6, 11) con la característica de que cada elemento de sellado (6, 11) se introduce en el conducto (7) y se transporta a lo largo del conducto por medio del flujo de dicho fluido; y en donde en la ubicación de una fuga, al menos uno de dichos elementos de sellado (6, 11) se capta por el diferencial de presión asociado con la fuga y por tanto se conduce a y se mantiene en una posición en la fuga para detenerla o sellarla, con la característica de que cada elemento de sellado (6, 11) tiene la forma de membrana.

Description

Control de fugas en conductos.

La presente invención se refiere al control de fugas en conductos, como las canalizaciones que transportan fluidos, y pretende proporcionar un método para reducir o prevenir las fugas desde aperturas que comprometan la integridad de los conductos y pueda atribuirse a causas como fallos de fabricación o imperfecciones, óxido o cualquier otra actividad corrosiva, daños por perforaciones, envejecimiento de las canalizaciones o juntas.

Por una u otra razón, suele ocurrir que zonas importantes de conductos que transportan fluidos, cuando se instalan como parte del sistema de canalizaciones, se convierten en prácticamente inaccesibles. Por ejemplo, los sistemas de distribución de conducciones de agua emplean extensas longitudes de canalizaciones enterradas que incluyen una excavación costosa en tiempo y dinero para exponer, examinar y/o reparar, zonas de tuberías desde donde se supone que está la fuga.

Por tanto, se requiere una técnica eficaz para localizar la fuga sin tener que recurrir a una excavación más grande y dicha técnica se describe, por ejemplo, en la Solicitud de Patente Internacional núm. PCT/GB 99/03742.

Esa solicitud describe una técnica en donde se proporciona un medio sensor dentro de la tubería para detectar las características del fluido. Las características detectadas se registran y se utilizan para evaluar unas características del campo de flujo del fluido que se compara con una característica del campo de flujo del fluido para que esa tubería obtenga ahí datos relativos a esa fuga. La comparación puede efectuarse de manera útil por medios que incluyan la red neuronal.

US 3 298 399 también describe un aparato para localizar una fuga en una tubería. En este caso, un dispositivo PIG se encaja en una tubería con fugas y luego puede conducirse a través de la tubería por medio de la presión de flujo detrás de ella. En el sitio de la fuga, una bota tubular en el dispositivo PIG se expande hacia afuera, debido a la diferencia en una presión provocada por la fuga, para sellar temporalmente la fuga y hacer que el dispositivo PIG se detenga. Cuando la bota se haya expandido, el fluido puede fluir a través de una turbina en el dispositivo PIG, de manera que accione un traqueteo con martillos que golpean la parte interna de la tubería. La acción de los martillos golpeando la tubería produce un elevado sonido que puede escucharse fuera de la tubería. El dispositivo PIG, y por tanto, la fuga, pueden localizarse de manera que pueda excavarse la sección de la tubería y pueda repararse la tubería. Cuando se haya reparado la fuga, la bota se suelta de la parte interna de la tubería, y de ahí libera el PIG para proceder a lo largo de la tubería.

Se sabe, pues, que la fuga puede localizarse sin necesidad de excavación ni de ninguna otra costosa técnica de investigación. Sin embargo, aún puede ser necesario excavar o destapar de cualquier otra forma las canalizaciones con fugas con el fin de controlar la fuga y la presente invención pretende reducir o eliminar la necesidad de dichas actividades.

Además, hay ocasiones, especialmente en las industrias nucleares, del gas y del petróleo, donde resulta esencial una rápida respuesta a las fugas (o a una falta de contención generalmente). Además, a menudo existe la necesidad, habiendo detenido el flujo inicial del fluido de una fuga, de localizar con precisión la fuga para que pueda realizarse una reparación permanente, o pueda tomarse cualquier otra acción. Es más, puede haber una necesidad en algunas circunstancias operativas de cubrir o proteger de las pérdidas de fluidos a los trabajadores encargados de localizar fugas y/o reparaciones asociadas.

Algunas realizaciones de la invención están concebidas para tratar al menos uno de los requisitos anteriores.

GB-A-1 101 873 describe un método para controlar la fuga de un fluido en un conducto según el preámbulo de la reivindicación 1.

Según la presente invención, se proporciona un método para controlar las fugas de fluidos en un conducto a lo largo del cual dicho fluido sea obligado a fluir, en donde una variedad de elementos de sellado, cada uno con la forma de membrana, se introducen en el conducto y son transportados a o largo del conducto por el flujo de dicho fluido; y

en donde, en la ubicación de la fuga, al menos uno de los mencionados elementos de sellado se capta por medio de un presión diferencial asociada con la fuga y de ahí es arrastrado a y sostenido en una posición en el lugar de la fuga para detenerlo o sellarlo.

Para que la invención pueda entenderse claramente y se ponga en marcha rápidamente, las realizaciones relativas a ella se describirán a continuación, sólo por medio de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, de los cuales:

La Figura 1 muestra un elemento de sellado;

La Figura 2 muestra esquemáticamente el elemento de la Figura 1 en el lugar para sellar o detener una fuga;

Las Figuras 3(a) y 3(b) muestran los elementos de sellado para utilizar en una primera realización de la invención;

La Figura 4 muestra esquemáticamente un elemento de sellado del tipo que se muestra en las Figuras 3(a) y 3(b) en el lugar para sellar o detener una fuga.

La Figura 5 muestra esquemáticamente el aparato de un sistema de localización de fugas;

La Figura 6 muestra la relación entre el aparato de la Figura 5 cuando se proporciona en una tubería con una fuga y una medición del campo de flujo.

La Figura 7 ilustra una selección de agrupamiento de sensores diferenciales para utilizar en el aparato que se muestra en la Figura 5;

La Figura 8 ilustra un ejemplo de características de presión detectada en una fuga utilizando un agrupamiento de sensores de la Figura 7; y

La Figura 9 ilustra esquemáticamente la sección transversal de una tubería, un elemento de sellado compuesto para utilizar en ciertas realizaciones de la invención.

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La presente invención puede aplicarse generalmente a fluidos, por ejemplo, petróleo, agua, gas natural, etc. La presente realización se describirá con relación al agua.

Al tiempo que un fluido pasa a través de una canalización, puede representarse como un campo de flujo que varía según la localización espacial dentro de la tubería. Las características del campo del flujo fluido variarán según un gran número de parámetros, incluyendo, por ejemplo, el tamaño de las tuberías (diámetros), presión de fluido, características de la superficie de la tubería, el tipo de fluido, pasajes laterales, variación direccional de la tubería, etc. Otro parámetro que modificará las características del campo del flujo del fluido es la presencia de una fuga. De hecho el grado de modificación de las características del campo del flujo del fluido variará según la forma de la fuga, por ejemplo su tamaño, tipo, geometría y localización dentro de la tubería.

Sin embargo, se ha hallado que uno de los problemas concretos en la detección de fugas es que los efectos de la fuga en el campo del flujo del fluido son muy difíciles de detectar. Existen varias razones para esto. Una razón es que el flujo global del agua en la tubería no es laminar. En su lugar, existe una turbulencia de fondo continua dentro del flujo global. Esto tiende a enmascarar las modificaciones en el campo del flujo de fluido que resultan de la fuga. Otra razón es que las modificaciones en el campo del flujo del fluido resultantes de la fuga son extremadamente pequeñas y altamente localizadas. Por ejemplo, la caida localizada en la presión relativa a la presión ambiente o presión bruta en la tubería que resulta de una fuga con diámetro a es del orden del 1/4% con efecto de que la fuga desaparezca dentro de una longitud de la tubería de 5a a 10a antes y después de la fuga. Esto hace que resulte extremadamente difícil detectar una fuga en todos y en particular para marcar la localización de dicha fuga.

El inventor considera que una parte de la razón del pequeño efecto muy localizado de una fuga es que el flujo dentro de la tubería se recupera muy rápidamente después de la fuga. De hecho, la interrupción en la característica del campo de flujo deriva probablemente de un componente de velocidad del agua que se filtra al tiempo que fluye a través de la fuga, este componente de la velocidad será esencialmente normal a la dirección del flujo bruto del agua en la tubería. El efecto de este componente será pequeño dentro de los términos del flujo de agua bruto y desparecerá rápidamente en cualquier lado de la fuga.

Al variar los parámetros indicados anteriormente con formas variadas de fugas mientras se supervisan las características del campo del flujo del fluido y utilizando varias técnicas de procesado, es posible correlacionar la forma de la fuga con las características del campo del flujo del fluido permitiendo la localización de fugas y la determinación de una forma de fuga.

Con referencia a la Figura 5, un sistema de localización de fugas incluye un medio sensor, con la forma de la cápsula 2, que se localiza en una sección 1 de una tubería a través del cual el agua fluye en la dirección de una flecha. La sección de la tubería tiene parámetros preestablecidos. La cápsula ha dispersado alrededor de su periferia una pluralidad de sensores 3 para medir una característica del campo de flujo del fluido dentro del interior de la tubería. Las mediciones tomadas por los sensores 3 se comunican a un ordenador remoto. A este respecto, las mediciones pueden comunicarse en tiempo real, por ejemplo por medio de una transmisión en la cápsula y un receptor idóneo para el ordenador. De manera alternativa, las mediciones pueden almacenarse en una memoria sobre la cápsula, por ejemplo sobre una tarjeta inteligente, cuyos datos pueden transferirse al ordenador siguiendo un pasaje de la cápsula dentro de la sección de la tubería.

La cápsula 2 se dispone para atravesar a lo largo del interior de la tubería en el flujo de agua. A este respecto, la cápsula puede depender del flujo de agua para transportarla a través de una sección designada de la tubería o puede proporcionarse con un medio de propulsión para permitirle un movimiento independiente dentro del flujo. La cápsula se proporciona con los medios de localización por donde la localización de la cápsula dentro de la sección de la tubería puede determinarse. Los medios de localización pueden incluir, por ejemplo, sensores ultrasónicos para medir distancias con precisión a las paredes de la tubería y/o tecnología GSM para determinar con precisión la posición del sensor dentro, por ejemplo, un largo extendido de una tubería.

También puede proporcionarse un medio de control de movimiento para ajustar la posición espacial de la cápsula. Dicho medio de control de movimiento incluye paletas o álabes controlados por radio o similares para guiar la cápsula dentro del flujo.

Los datos de las mediciones de los sensores se procesan mediante un medio de proceso y se almacenan en la memoria. Una serie de datos se obtienen de las secciones de la tubería con diferentes parámetros y con y sin fugas de formas variadas por donde se construye una biblioteca de características de campo de flujo del fluido que puede ser diferenciado de acuerdo con estos parámetros. Al utilizar redes neuronales artificiales y repitiendo la toma de datos bastantes veces, la red neuronal artificial aprende a clasificar las características del campo del flujo del fluido cada vez con más precisión.

El uso del sistema descrito anteriormente se describe ahora con relación a la figura 6.

Para examinar una sección de una tubería, un dispositivo de entrada adecuado en la tubería se necesita para la inserción de la cápsula en el flujo. Cuando esté insertado, la cápsula 2 atraviesa a lo largo de la tubería tomando mediciones de presión separadas desde los sensores 3 de presión individual. Dichas mediciones se registran dentro de la cápsula. Las características del campo de flujo del fluido tal y como se representan por las mediciones de presión se modifican por la presencia de una fuga tal y como se muestra en el contorno de presión 6. Por tanto, las mediciones de presión tomadas por los sensores en la cápsula aportan información sobre la presencia de la fuga según el plano gráfico de presión en relación con la distancia a lo largo de la sección de la tubería, tal y como se muestra en la figura. Una fuga 5 se posiciona en el punto x = L a lo largo de toda la longitud de la tubería, el plano muestra que esto es una zona de fluctuación de presión. El plano sólo es ilustrativo y variará según la geometría de la fuga.

Cuando se analicen las mediciones, los datos de la geometría de la tubería pueden introducirse en el ordenador. De esta forma, la relevancia de una modificación de la característica del campo de flujo del fluido puede considerarse de manera más precisa.

Por tanto, las mediciones tomadas por la cápsula no son necesarias y particularmente de ayuda por su cuenta a la hora de establecer condiciones dentro de la tubería, por ejemplo, la posición y la geometría de la fuga. Para interpretar las mediciones en detalle, se comparan con mediciones similares de otras secciones de tuberías habiendo conocido sus condiciones internas. Dichas mediciones conocidas puede conservarlas el ordenador en una biblioteca de mediciones anteriores y datos asociados sobre el estado interno de la tubería. A este respecto, las mediciones pueden utilizarse para formar una firma del campo del flujo del fluido de la tubería que se está examinando tal y como muestra generalmente el plano de la Figura 6. Cuando se clasifica o se categoriza idóneamente, dicha firma puede compararse rápidamente con firmas formadas para configuraciones internas de tuberías conocidas anteriormente para extraer las características relevantes.

Como tal, las propias mediciones no necesitan entenderse completamente, meramente se comparan con anteriores datos de medición que tenían características conocidas de la tubería asociada.

Al desarrollar el análisis de las mediciones, pueden emplearse las redes neuronales. El tratamiento previo de las mediciones puede desarrollarse utilizando varias técnicas como los análisis del componente principal, transformaciones de óndulas y un análisis espectral de orden superior. Con el uso del tratamiento previo de la señal, es posible extraer la cantidad máxima del detalle sobre aspectos pertinentes de las firmas al tiempo que se minimiza la información no deseada y el ruido.

La Figura 7 ilustra una agrupación de sensores que proporcionan una forma más sensible de medio sensor que puede aplicarse a la cápsula 2 mostrada en la figura 5. En concreto, cuatro sensores de presión diferencial (por ejemplo, Honeywell 24 PCA) se suministran en la cápsula para detectar la presión diferencial entre los cuatro dispositivos de salida de sensores o puntos de derivación A a D distribuidos radialmente alrededor del cuerpo de la cápsula. Por tanto, la presión diferencial entre las tomas A-B, B-C, C-D y D-A puede detectarse. Dado que no se detectan las presiones absolutas, los sensores pueden resolver pequeños diferenciales de presión localizados que permiten la detección de gotas pequeñas de presión derivadas de las fugas. Además, debido a la disposición angular de los dispositivos de salida se suministra la localización espacial de la fuga.

Respecto al término del diferencial de presión, se apreciará que la presión dependerá de la profundidad del dispositivo de salida en el agua. Por ejemplo, cada 10 mm de profundidad representan 100 Pa. Por tanto, los sensores pueden detectar fácilmente la presión diferencial entre las tomas de salida en presencia de una fuga.

El campo de presión en las proximidades de la fuga puede describirse por la siguiente ecuación:

\Delta P = 1/4 (a/r)^{4} [p_{0}-p_{a}]

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Donde

\DeltaP es la magnitud de la variación de presión debido a la fuga

a es la escala de longitud en la fuga (por ejemplo el radio para un agujero circular)

r es la distancia desde la fuga

p_{0} es la presión ambiente en la tubería

p_{a} es la presión fuera de la tubería (ésta podría ser cercana a la atmosférica)

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Por tanto, por ejemplo, si p_{0} = 10 bar = 10^{6} Pa, p_{a} = 1 bar = 10^{5} Pa, a = 0.01 m, r = 0.05 m, entonces \DeltaP = 360 Pa.

La Figura 8 ilustra un ejemplo de características de flujo fluido detectado en la forma de presión. En particular, esta figura muestra los resultados de una tubería de 0.2 m de diámetro con una tasa de flujo de agua en él de 20 l/s a la presión de 1 bar (10^{5} Pa). En la tubería se ha realizado un agujero con un diámetro 0.01 m en una localización específica facilitando una fuga de 0.7 l/s. La cápsula 2 se mueve de forma incrementada a lo largo de la tubería para tomar las lecturas. En esta figura, los incrementos son de 0.1 m. La cápsula se mueve incrementadamente en este caso de manera que la turbulencia localizada ocasionada por la cápsula decrezca para proporcionar unas lecturas más estables. Sin embargo, el tamaño del incrementado puede reducirse y por aplicación de técnicas de tratamiento previo adecuadas como se menciona anteriormente, la inestabilidad de las lecturas resultantes de turbulencias localizadas pueden filtrarse hacia fuera para proporcionar una característica global más limpia o firma.

En la Figura 8 puede verse que una comparación de las características detectadas para el detector diferencial para dispositivos de salida A-B y el detector diferencial para tomas D-A muestra un efecto marcado alrededor de la localización de la fuga. De hecho, desde un punto aproximadamente 0.1 m aguas arriba de la fuga, la presión diferencial se reduce a un mínimo en la fuga y después de que la fuga se pase, la presión diferencial se recupera en aproximadamente 0.03 m. La caída en la presión diferencial es casi el 50% como mínimo.

La diferencia en la presión diferencial entre las líneas para los sensores A-B y A-D en la figura 8 podría ser o bien una desviación intrínseca del instrumento o un traqueteo relativo de los sensores.

Se ha averiguado que la magnitud de la fuga está relacionada con la caída de presión medida por los sensores de presión diferencial. Además, se observará que dado que los dispositivos de salida D-A están alejados de la posición de la fuga, no se detecta ninguna presión diferencial. Esto ilustra, además, la naturaleza localizada de la interrupción en la característica del campo del fluido. Mientras que la magnitud detectada de la caída de presión es relativa a la magnitud de la fuga, es aparente que cuanto más alejado esté de la fuga, menor será la magnitud de la caída de presión. Sin embargo, al utilizar la presión diferencial desde las aperturas B-C (que no se muestran en la figura 8 por comodidad) aún es posible resolver una caída de presión que sea representativa de la magnitud de la fuga.

Mientras que los resultados de la Figura 8 muestran una simple caída de presión para puntos de derivación A-B comparada con la caída de presión de referencia para los puntos de derivación D-A, se apreciará que al utilizar las técnicas analíticas mencionadas anteriormente, podrá obtenerse una mayor precisión en la detección de fugas e información sobre la fuga en relación en canalizaciones específicas.

Con referencia ahora a la Figura 1, se muestra un elemento de sellado 1 en la forma de una membrana flexible que comprende una hoja de plástico o cualquier otro material idóneo que tenga un par de lados opuestos unidos juntos y cortados de manera que los extremos presentes abiertos 2 y 3 y para adoptar una forma frustocónica cando se rellene con el fluido en una tubería (no se muestra en la Figura 1).

En este ejemplo, se asume que la localización de una fuga se conoce como un resultado, por ejemplo, del uso del sensor descrito con referencia a las figuras 5 y 8 y como se describe en la Solicitud de Patente Internacional y el elemento de sellado 1 está concebido para transportarse a la zona de la fuga, por ejemplo, al ser remolcado a través de las canalizaciones detrás del sensor utilizado realmente para localizar la fuga o detrás de otro dispositivo guiado a la zona relevante, por medio del propio sensor o por un medio de transmisión remota.

Cuando el elemento de sellado 1 se haya transportado suficientemente cerca de las proximidades de la fuga, la presión diferencial asociada con la fuga, que, en una tubería de conducción de agua puede ser como mucho de 16 bares, resulta efectivo extraer el elemento 1 hacia la propia apertura de la fuga tal y como se muestra en la Figura 2 y la hoja doble se arrastra hacia la pared interna 4 de la tubería, se muestra en parte en 5. Esto sella eficazmente, o al menos detiene, la fuga. Preferiblemente la hoja del elemento de sellado 1 transporta un aglutinante idóneo que permite que el elemento se adhiera firmemente a la pared interna 4. El agente aglutinante puede estar contenido en microcápsulas que estallan en respuesta a la presión impartida al elemento 1 cuando está en posición para sellar la fuga.

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Los medios de presión de liberación sensible pueden incorporarse en el enlace de remolque que permita al vehículo remolcador abandonar el elemento de sellado detrás del lado de la fuga y proceder solo a un punto de idóneo de recogida. De manera alternativa, el vehículo de remolque (suponiendo que el propio sensor de fuga no se utiliza para ese fin) puede considerarse desechable y permanecer unido al elemento de sellado con cualquier fuerza motriz desactivada por control remoto.

En lugar de utilizar un elemento de sellado de la forma "cono de viento" mostrado en la Figura 1, uno o más banderines simples pueden utilizarse de acuerdo con una realización de la presente invención. Si se utilizan los banderines, pueden ser de utilidad varios, teniendo estos diferentes grados de flotabilidad negativa y positiva y también flotabilidad neutra que puede desviarse de lado a lado. Por este medio, se proporciona una probabilidad incrementada para que uno o más banderines se posicionen dentro de la tubería de manera que sean "capturados" por el diferencial de presión asociado con la fuga y, por tanto, puede moverse hacia la zona de la fuga y efectuar la detención o el sellado deseado.

En cualquier caso, cuando el elemento o elementos de sellado se hayan desplegado para sellar o detener la fuga, se prevé que el dispositivo sensor de la fuga se reutilice para investigar el punto hasta el cual haya tenido éxito la acción. Si la acción no ha tenido éxito y/o sólo ha tenido éxito en una parte, podrá llevarse a cabo una operación de seguimiento, utilizando cualquiera de los procedimientos descritos anteriormente. En el caso de que se exija una operación de seguimiento para mejorar o completar el sellado, podrán utilizarse elementos de sellado de dimensiones diferentes y/o materiales diferentes a los utilizados en la primera operación. Además, los elementos de sellado utilizados en una operación de seguimiento puede transportar un medio de unión diferente al transportado por el elemento(s) utilizado en la operación original, teniendo en cuenta que necesitarán unirse en primer lugar al material de los elementos que ya estén en el sitio, en lugar de la pared 4 del tubo 5. En algunos casos, especialmente donde el grado de la fuga que permanece después de una primera operación es relativamente pequeño, los elementos utilizados en una operación pueden no ser exigidos para transportar ningún material de unión en absoluto, especialmente si el material o elementos muestran un grado de aspereza en la superficie que proporcione una interconexión friccional.

Es posible que los elementos de sellado del banderín del tipo descrito anteriormente se introduzcan en las canalizaciones sin ningún conocimiento de la localización de la fuga y/o sin el uso de dispositivos de remolque o de guiado, por lo que se transportarán a lo largo de la tubería mediante el flujo de fluido dentro y atraído al sitio de la fuga por el diferencial de presión mencionado anteriormente. Sin embargo, si se adopta este acercamiento, se prefiere que los elementos de sellado del tipo mostrado en 6 y 11 en la Figura 3 se empleen.

Con referencia a la Figura 3(a) y de acuerdo con una primera realización de la invención, los elementos que se mueven libremente, como 6 de la membrana flexible se liberan una tubería 7, parte de la pared inferior que se muestra en el punto 8. La superficie de la pared 8 se muestra áspera debido a la presencia de un sedimento, escamas y/u otros depósitos.

Los elementos como 6 se parecen a cabezales y normalmente adquieren la forma de pequeños banderines o calcetines de flujo. En este ejemplo, cada elemento como 6 se mejora con uno o más flotadores como 9 y 10. Preferiblemente varios elementos como 6 se proporcionan con los pares respectivos de flotadores con diferentes características de flotabilidad, de manera que los diferentes elementos se sostengan a diferentes alturas dentro de la tubería y, por tanto, incrementar la probabilidad de que, en cualquier parte, alrededor de la circunferencia de una tubería, pueda existir una fuga, uno o más elementos se dispongan y se presenten de manera que sean captados por el diferencial de presión localizada atribuible a la fuga y arrastrado a la relación de sellado con la apertura de la fuga.

En la Figura 3(a), el elemento 6 se proporciona con un flotador 9 relativamente grande de flotabilidad negativa y un flotador 10 relativamente pequeño de flotabilidad positiva. En estas circunstancias, la flotabilidad neta es negativa, de manera que el elemento 6 tiende a chocar a lo largo de la pared inferior 8 conducida por el flujo de fluido. Sin embargo, el flotador 10 pequeño con flotabilidad positiva, permite que las fuerzas de inercia basadas en el flujo dentro de la tubería muevan el elemento 6 en caso de que se haya atrapado en la aspereza sobre la pared de la tubería. Cuando está cerca de la fuga, las fuerzas de presión diferencial dominarán sobre las fuerzas de la inercia de manera que el elemento (siempre que esté dimensionado adecuadamente) sea conducido a la posición para sellar la fuga y se mantenga allí. Como antes, un agente idóneo de unión puede ser sujetado por el elemento 6 para asegurar su firme adhesión en la ubicación deseada. De manera útil, los elementos como 6 de diferentes tamaños pueden introducirse en la tubería 7, y en algunas circunstancias se prefiere introducir los elementos en grupos por tamaños, comenzando por el más grande. Esta estrategia reduce el riesgo de que elementos pequeños sean sacados a través de una apertura de la fuga y, por tanto, perdidos en el sistema.

La Figura 3(b) muestra otro elemento 11 parecido a un renacuajo que se construye de manera inversa en cuanto a la flotabilidad del elemento 6 y, por tanto, choca a lo largo de la pared superior 12 de la tubería 7. El elemento 11 tiene un flotador 13 relativamente grande 13 y con flotabilidad positiva y un flotador 14 pequeño con flotabilidad negativa, pero funciona de una manera similar al flotador 6.

En el funcionamiento, un gran número de elementos como 6 y 11, incluyendo otros, como se indica anteriormente, con diferentes características de flotabilidad, se libera en aguas arriba del flujo del fluido de una zona de las canalizaciones a tratar. Estos elementos viajan aguas abajo con el flujo del fluido y uno o más de ellos serán atraídos a y sellarán, o al menos detendrán cualquier fuga en esa zona. Esto se ilustra esquemáticamente en la Figura 4.

Estos elementos que no pueden captarse por el diferencial de presión asociado con una fuga viajan aguas abajo y, si es necesario, se recopilan por medio de una red o cualquier otra trampilla idónea instalada en toda la tubería y en una localización de acceso adecuada, como por ejemplo un punto de acceso de la válvula.

Para poder tratar eficazmente las fugas localizadas en un lado o en otro (aproximadamente a media altura) en algunos tipos de canalizaciones, puede resultar ventajoso unir juntos dos o más dispositivos de sellado de una flotabilidad relativa predeterminada o igual; los dispositivos enlazados se impulsan para fluir a una posición seleccionada dentro de la tubería, dependiendo en parte de la longitud del enlace. La conexión de enlace también puede construirse para que disuelva o cambie en longitud durante la exposición, durante un periodo de tiempo prescrito, al contenido fluido de la tubería.

La Figura 9 muestra que la posición de equilibrio para los elementos de sellado 90, 91 estarían a media altura de la tubería 4 ya que los elementos tienen una flotabilidad igual y debido a la longitud de la conexión de enlace 92, no pueden posicionarse de ninguna otra manera. Del mismo modo, los elementos con flotabilidad positiva enlazados con una conexión más corta que la conexión 92 flotarán naturalmente más cerca a la pare superior de la tubería 1.

Si la conexión como 92 es de tal forma que se disuelva por el flujo que fluye en la tubería, entonces, en caso de que uno de los elementos 90 o 91 sea atraído a una fuga, el otro se soltará eventualmente y se alejará eliminando cualquier tendencia del flujo de fluido pasados los elementos enlazados para sacar el elemento de sellado del enlace al que se haya unido. Si, por otro lado, el enlace 92 fuera construido de manera que se acortara significativamente, el enlace puede configurarse para que se doble, permitiendo que dos elementos 90 y 91 se conecten y de manera conjunta contribuyan al sellado.

De hecho, es posible utilizar elementos de sellado de un número de configuraciones, como rectangular, con rigidez de material variante y algunos enlaces de interconexión como acaba de describirse, de manera que se cree una estructura de bola de enclavamiento. Esta estructura puede, en respuesta a una fuga, contraerse en un compuesto circular plano que selle eficazmente la fuga.

La eficacia del proceso de sellado puede mejorarse al reducir la tasa de flujo del fluido en la zona de la tubería a tratar, mientras se mantiene la presión operativa. Esto aumenta la probabilidad de que entren elementos en la apertura de la fuga por el diferencial de presión asociado con la fuga, dado que la presión en esas circunstancias, llega a ser una fuerza mucho más dominante que actúa sobre los elementos correspondientes.

En un ensayo práctico, un circuito de canalizaciones que contiene agua presurizada a 1.4 bares se suministró con una fuga con un diámetro de 10 mm, dando una tasa de filtración de 0.7 l/s. Un elemento de sellado con forma de cono de viento como el que se muestra en la Figura 1 del diámetro delantero de 80 mm; diámetro trasero de 20 mm y el largo de 300 mm se unió a un dispositivo sensor o "fish" (pez) como se denomina normalmente, utilizando cuatro longitudes de cable, cada una de 400 mm de largo. Cuando el pez se arrastró pasada la fuga, el elemento con forma de cono de viento fue absorbido a la fuga y sellado completamente, reduciendo su filtración a cero.

Cuando se arrastró después pasada la fuga, se encontró realmente que la punta del cono de viento se introdujo en el orificio de la filtración.

El rendimiento en el sellado de la fuga indicada anteriormente es impresionante, concretamente cuando se tiene en cuenta que la presión en las tuberías de canalización de agua estándar puede ser tan alta como de 16 bares, de manera de que la captación del elemento mediante el goteo y posterior su efecto de sellado puede esperarse que sea incluso más efectivo bajo dichas condiciones.

Todos o algunos de los elementos de sellado se construyen preferentemente para que sean capaces de utilizarse con un sistema de sellado para la fuga y/o propósitos de detección de posición. Dichos elementos (en lo sucesivo denominados "elementos marcados") pueden o bien transmitir con su propia potencia a una localización remota fuera de la tubería; transmitir a un transpondedor que soporte canalizaciones que a su vez transmita (o bien automáticamente o en respuesta a un estímulo de interrogación) a la localización remota; o se transmita dentro de la tubería para la detección por medio de una unidad inteligente que atraviese la tubería. Como alternativa adicional, un elemento marcado puede contener meramente un circuito conductivo eléctricamente que sea captado por una unidad inteligente que atraviese la tubería y/o mediante sensores externos, en un sentido técnico en lugar de ser en la forma de marcas de seguridad utilizadas en los grandes almacenes y similares.

En general, la tecnología de marcado utilizada puede ser activa (que exija una fuente de potencia a bordo) o pasiva (que no exija una fuente de potencia a bordo). Es más, puede adoptarse cualquier tecnología de señalización conveniente, según varios criterios como el fluido que fluye en la tubería, los materiales, dimensiones y el estado de las canalizaciones, el entorno alrededor la canalización y otros. Las tecnologías candidatas incluyen la transmisión y/o recepción de señales ultrasónicas, acústicas, vibracionales, ópticas, electromagnéticas, magnéticas, electrónicas o eléctricas y marcadores químicos o radioactivos.

Cuando se emplea el marcado pasivo, se prefiere que una unidad inteligente (a veces denominada PIG de la tubería) tenga que atravesar la tubería y provista con sensores para detectar la presencia de una marca pasiva. Cuando se ha detectado, esta información es correlaciona con la distancia viajada del PIG y/u otra información que proporcione una posición precisa de la fuga. La información sobre la posición puede transmitirla el PIG en tiempo real a una localización externa donde pueda detectarse y la información se utiliza inmediatamente, o se almacena en un PIG para un análisis posterior.

Si la marca es activa, puede utilizarse por sí mismo para transmitir señales a través de cualquier medio conveniente, como a lo largo o a través de la pared de la tubería, a través del fluido en la tubería y/o a través del entorno que rodee las canalizaciones. Si se transmiten señales pulsadas, los procesos de temporización pueden utilizarse para evaluar la distancia. Cualquier información transmitida externamente de las canalizaciones puede ser remitidas a un receptor remoto a través de transpondedores soportados en o, cerca de las canalizaciones, o pueden ser recogidos directamente por el detector/receptor colocados cerca de las canalizaciones. En el caso de canalizaciones enterradas, los detectores/receptores pueden reducirse en sondeos de ensayos realizados cerca de una zona de goteo sospechosa.

Claims (1)

1. Un método para controlar las fugas de fluido desde un conducto (7) a lo largo del cual dicho fluido está obligado a fluir, en donde una pluralidad de elementos de sellado (6, 11) con la característica de que cada elemento de sellado (6, 11) se introduce en el conducto (7) y se transporta a lo largo del conducto por medio del flujo de dicho fluido; y

en donde en la ubicación de una fuga, al menos uno de dichos elementos de sellado (6, 11) se capta por el diferencial de presión asociado con la fuga y por tanto se conduce a y se mantiene en una posición en la fuga para detenerla o sellarla, con la característica de que cada elemento de sellado (6, 11) tiene la forma de membrana.