ES2946946T3 - Sensor para un elemento giratorio - Google Patents

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ES2946946T3 ES17758922T ES17758922T ES2946946T3 ES 2946946 T3 ES2946946 T3 ES 2946946T3 ES 17758922 T ES17758922 T ES 17758922T ES 17758922 T ES17758922 T ES 17758922T ES 2946946 T3 ES2946946 T3 ES 2946946T3
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Alan Patrick John Finlay
John Mark Newton
Andrew Henry John Larkins
Mathew William Davis
Grant Nicholls
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Abstract

Una unidad de sensor (10) se puede montar en un elemento giratorio (5) en una plataforma (3) que es a su vez móvil, y comprende un sensor de orientación dispuesto para tomar medidas que dependen de la orientación de la unidad de sensor, un procesador dispuesto para derivar una señal de posición rotacional que representa la orientación del elemento giratorio a partir de las mediciones, y una memoria intermedia dispuesta para amortiguar una serie de mediciones recientes tomadas por el sensor de orientación durante un período de tiempo predeterminado. El procesador deriva la señal de posición rotacional haciendo una corrección para compensar el efecto del movimiento de la plataforma sobre las mediciones sobre la base de la serie general de mediciones almacenadas en la memoria intermedia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sensor para un elemento giratorio
La presente invención se refiere a un sensor para un elemento giratorio.
En muchas aplicaciones es deseable sentir la orientación de un elemento giratorio que es giratorio, por ejemplo, para proporcionar seguridad durante la operación del elemento giratorio. En caso de fallo mecánico o fallo en un sistema de accionamiento del elemento giratorio, que puede ser, por ejemplo, neumático, a continuación, es posible que el elemento giratorio no esté en la posición esperada, lo que puede crear problemas de seguridad.
Hay diversos tipos de tecnología de detección que se usan para detectar el giro de un elemento giratorio que gira continuamente. Sin embargo, tal tecnología de detección generalmente se basa en mediciones periódicas que resultan del movimiento continuo y, como tal, no es directamente aplicable a un elemento giratorio que gira dentro de un intervalo limitado de rotación o donde los cambios de orientación ocurren típicamente esporádicamente.
La presente invención aborda una dificultad potencial cuando el elemento giratorio está montado en una plataforma que es a su vez móvil, tal como una plataforma flotante, un vehículo en movimiento o un contenedor que se balancea, por ejemplo, una plataforma flotante como la que se puede usar para la perforación o exploración en alta mar. Teóricamente, si una unidad de sensor estuviera provista de un sensor de orientación para detectar la orientación absoluta del elemento giratorio, a continuación, las mediciones tomadas por ella se ven afectadas por el movimiento de la plataforma, no solamente la orientación (posición de rotación) del elemento giratorio con respecto a la plataforma. Esto puede conducir a dificultades al detectar la orientación del elemento giratorio y, potencialmente, a una detección errónea.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona una unidad de sensor que se puede montar en un elemento giratorio en una plataforma que es por sí misma móvil a una velocidad más lenta que el movimiento de rotación del elemento giratorio con respecto a la plataforma, comprendiendo la unidad de sensor: un sensor de orientación dispuesto para tomar mediciones que dependen de la orientación absoluta de la unidad de sensor; y un procesador dispuesto para derivar una señal de posición de rotación que representa la posición de rotación del elemento giratorio con respecto a la plataforma a partir de las mediciones; y una memoria intermedia dispuesta para almacenar en memoria intermedia una serie de mediciones recientes tomadas por el sensor de orientación durante un período de tiempo predeterminado, en donde el procesador está dispuesto para derivar la señal de posición de rotación haciendo una corrección para compensar el efecto del movimiento de la plataforma sobre las mediciones basándose en la serie total de mediciones almacenadas en la memoria intermedia.
La unidad de sensor está montada en el elemento giratorio e incluye un sensor de orientación que toma mediciones que dependen de la orientación de la unidad de sensor. En principio, tales mediciones permiten una detección sencilla y fiable de la posición de rotación del elemento giratorio. En particular, esto permite el uso de un tipo de sensor que es más sencillo que un sensor externo típico con detección suficientemente fiable. De manera similar, la unidad de sensor puede tener un consumo de energía relativamente bajo, lo que permite el uso de una fuente de alimentación interna, tal como una batería, y puede funcionar durante largos períodos de tiempo.
La dificultad potencial cuando el elemento giratorio está montado en una plataforma que es a su vez móvil, como se ha analizado anteriormente, se soluciona almacenando en memoria intermedia una serie de mediciones recientes tomadas durante un período de tiempo predeterminado en una memoria intermedia y usando la serie global de mediciones almacenadas en memoria intermedia para hacer una corrección para compensar el efecto del movimiento de la plataforma en las mediciones.
Se ha apreciado que el movimiento de la plataforma se puede caracterizar por la serie global de mediciones almacenadas en memoria intermedia durante el período de tiempo predeterminado, a pesar del hecho de que la unidad de sensor está montada en el elemento giratorio. Esto se debe a que la plataforma se mueve con la plataforma y, por lo tanto, este movimiento típicamente ocurre a una velocidad relativamente lenta en comparación con el movimiento del elemento giratorio con respecto a la plataforma, por ejemplo, causándose principalmente por olas en el caso de una plataforma flotante. Por tanto, la serie global de mediciones tomadas durante el período de tiempo predeterminado caracteriza el movimiento de la plataforma, y puede usarse para hacer una corrección que compensa ese movimiento cuando se deriva la señal de posición de rotación de las mediciones.
El procesador puede estar dispuesto además para asociar metadatos con la señal de posición de rotación. Tales metadatos pueden incluir uno o más de información de tiempo; identidad de sensor, identidad de elemento giratorio, número de ciclos de elemento giratorio, recuento de elementos giratorios que están en posición abierta, recuento de elementos giratorios que están en posición cerrada, velocidad de elemento giratorio, aceleración de elemento giratorio, ángulo de elemento giratorio, nivel de batería, nivel de señal de sensor de orientación; polarización de señal, intensidad de señal de antenas, ubicación de sensor, triangulación de señal y ubicación, que pueden detectarse por una unidad de geolocalización en la unidad de sensor.
La unidad de sensor puede comprender además una interfaz de comunicación inalámbrica dispuesta para comunicar de forma inalámbrica la señal de posición de rotación. Esto permite la ubicación remota de la unidad de sensor, sin necesidad de realizar una conexión alámbrica. Eso reduce las dificultades de instalación y evita los riesgos asociados con el daño a los cables.
La unidad de sensor puede comprender además una fuente de luz y estar dispuesta para modular la salida de luz por la fuente de luz para representar la orientación del elemento giratorio. Esto permite que se proporcione una unidad de sensor inalámbrico que sea adecuada para su uso en ubicaciones remotas sin la necesidad de realizar una conexión eléctrica, ya que puede monitorizarse la salida de la fuente de luz.
Además, de acuerdo con la presente invención, se proporciona un método correspondiente a la operación de la unidad de sensor.
Las realizaciones de la presente invención se describirán ahora a modo de ejemplo no limitativo con referencia a los dibujos adjuntos, de los cuales
La Figura 1 es una vista lateral de un primer tipo de ensamblaje que incluye un elemento giratorio y un elemento de sensor;
La Figura 2 es una vista lateral de un segundo tipo de ensamblaje que incluye un elemento giratorio y un elemento de sensor;
La Figura 3 es una vista esquemática de una plataforma flotante en la que se puede montar el ensamblaje;
Las Figuras 4 a 8 son vistas en perspectiva de unidades de sensor que tienen diferentes disposiciones de montaje; La Figura 9 y 10 son vistas en perspectiva de una unidad de sensor montada en un volante de válvula;
La Figura 11 es una vista en perspectiva de una unidad de sensor montada en una correa de trinquete; La Figura 12 es una vista en perspectiva de una unidad de sensor montada en un mango de puerta; La Figura 13 es una vista en perspectiva de una unidad de sensor montada en un brazo de grúa; La Figura 14 es una vista en perspectiva de una unidad de sensor plural montada en un contenedor de envío; La Figura 15 es una vista en sección transversal de una unidad de sensor montada en una tubería;
La Figura 16 es una vista en sección transversal de las unidades de sensor montadas en un tanque que contiene fluidos;
La Figura 17 es una vista en perspectiva del ensamblaje de pestillo de porta-dedos que tiene una unidad de sensor montada sobre el mismo;
La Figura 18 es una vista en sección transversal del alojamiento de la unidad de sensor;
La Figura 19 es una vista en sección transversal de los componentes electrónicos de la unidad de sensor, tomada perpendicular a la vista en sección transversal de la Figura 17;
La Figura 20 es un diagrama de un circuito de sensor de la unidad de sensor;
La Figura 21 es un diagrama detallado de un chip de acelerómetro en una implementación del circuito de sensor; La Figura 22 es un diagrama de flujo de un método de detección realizado por el circuito de sensor;
La Figura 23 es un diagrama de flujo de una etapa para derivar una señal de posición de rotación en el método de detección; y
La Figura 24 es un diagrama de un sistema de monitorización.
La Figura 1 muestra un primer tipo de ensamblaje 2 que comprende un elemento de montaje 3 y un elemento giratorio 5 montado de forma giratoria en el elemento de montaje 3 mediante una bisagra 6. El elemento giratorio 6 puede girar dentro de un intervalo limitado de rotación. En este ejemplo no limitativo, el elemento giratorio 5 se extiende generalmente linealmente desde la bisagra 6 y tiene un intervalo limitado de rotación de aproximadamente 90°, que se extiende entre una posición abierta O y una posición cerrada C. Una unidad de sensor 10 está montada en el elemento giratorio 5.
La Figura 2 muestra un segundo tipo de ensamblaje 2 que comprende un elemento de montaje 3 y un elemento giratorio 5 montado de forma giratoria en el elemento de montaje 3 mediante un eje 6. El elemento giratorio 6 puede girar dentro de un intervalo limitado de rotación. En este ejemplo no limitativo, el elemento giratorio 5 tiene una forma circular y tiene un intervalo limitado de rotación que puede ser una vuelta completa o varias vueltas (no necesariamente varias vueltas completas). En la Figura 2 se ilustra una primera posición V en la que el elemento de sensor 10 está alineado verticalmente y una segunda posición H en la que el elemento de sensor está alineado horizontalmente, pero estos no son los límites del intervalo de rotación. Una unidad de sensor 10 está montada en el elemento giratorio 5.
En ambos de estos ejemplos, el elemento giratorio 2 está montado en un elemento de montaje 3, pero la unidad de sensor 10 podría ser igualmente un elemento giratorio 2 que no esté así montado, si no que puede girar en uso para que su orientación cambie, algunos ejemplos de los cuales se dan a continuación. Por tanto, más generalmente, el elemento giratorio 2, puede ser cualquier elemento giratorio cuya orientación puede cambiar.
La unidad de sensor 10 se puede montar en el elemento giratorio 5 de cualquier manera adecuada. La unidad de sensor 10 se puede montar en el elemento giratorio 5 usando una fijación mecánica, por ejemplo, una tuerca y arandela, una abrazadera o ajuste a presión. La unidad de sensor 10 se puede montar en el giratorio de manera integrada. La unidad de sensor 10 se puede montar en el elemento giratorio 5 mediante adhesivo.
La disposición de montaje usada para montar la unidad de sensor 10 en el elemento giratorio 5 puede incluir un sello, por ejemplo, una junta tórica, que puede ser un miembro elástico que se comprime cuando se monta la unidad de sensor 10. Los materiales adecuados para un sello de este tipo incluyen Viton o caucho.
La unidad de sensor 10 puede montarse de manera que permita su retroactividad a un elemento giratorio 5. Como alternativa, la unidad de sensor 10 se puede montar en el elemento giratorio 5 durante la fabricación del elemento giratorio 5.
Las diversas unidades de sensores 10 se pueden montar en un conjunto de diversos ensamblajes 2, para proporcionar detección del sistema global de ensamblajes 2.
El ensamblaje 2 se puede montar en una plataforma móvil. La Figura 3 ilustra una plataforma flotante 11 como ejemplo de una plataforma en la que se puede montar el ensamblaje 2. La plataforma flotante 11 puede ser cualquier tipo de plataforma, incluyendo un barco, que típicamente es una plataforma adecuada para operaciones de exploración o perforación de petróleo y gas en alta mar. La plataforma flotante 11 puede incluir una torre de perforación 12 y otros módulos 13. Dependiendo de la naturaleza del elemento giratorio 5, el ensamblaje 2 se puede montar en cualquier lugar de la plataforma flotante, por ejemplo, en la torre de perforación 12 o en los otros módulos 13.
Aunque las Figuras 1 y 2 muestran dos tipos de ensamblaje 2 con elementos giratorios 5 de diferentes formas, en general, el ensamblaje 2 puede incluir un elemento giratorio 5 de cualquier tipo con un intervalo de rotación limitado. El ensamblaje 2 puede tener típicamente una aplicación marina.
A continuación, se describirán algunos ejemplos no limitativos de montajes para la unidad de sensor 10. En cada uno de estos ejemplos, la unidad de sensor 10 comprende un alojamiento 11 que aloja los componentes de la unidad de sensor 10, como se describe más adelante, y una disposición de montaje 14 a la que se fija la unidad de sensor 10. En cada ejemplo, el alojamiento 11 es idéntico, pero la disposición de montaje 14 es diferente. Esto simplifica la fabricación permitiendo que el alojamiento 10 y sus componentes internos se fabriquen con un diseño común, mientras que permite seleccionar el tipo de disposición de montaje 14 para diferentes tipos de elementos giratorios 5 y diferentes aplicaciones.
La Figura 4 muestra un ejemplo en el que la disposición de montaje 14 es una correa o eslinga 15 que tiene dos porciones de correa 16 que pueden conectarse entre sí mediante una hebilla 17 (u otro conector, tal como un broche) para montar la correa 15 alrededor de un objeto.
La Figura 5 muestra un ejemplo en el que la disposición de montaje 14 es un clip de montaje 18 que se puede enganchar en un elemento de recepción (no mostrado) que se monta en el elemento giratorio 5.
La Figura 6 muestra un ejemplo en el que la disposición de montaje 14 es una base 19 que tiene un adhesivo provisto en la superficie inferior (no mostrado) que permite que la unidad de sensor 10 se monte con adhesivo en el elemento giratorio 5.
La Figura 7 muestra un ejemplo en el que la disposición de montaje 14 es una abrazadera 20 que comprende dos porciones de abrazadera 21 que tienen una abertura central 22. Las porciones de abrazadera 21 se pueden sujetar a un elemento, por ejemplo, una tubería, dispuesto en la abertura 21.
La Figura 8 muestra un ejemplo en el que la disposición de montaje 14 es una base 23 que tiene pestañas 24 provistas de aberturas 25 para recibir sujetadores convencionales, por ejemplo, un perno, tornillo, remache, o clavo, por lo que la unidad de sensor 10 puede montarse en un elemento giratorio.
La unidad de sensor 20 se puede montar en una amplia gama de tipos de elementos giratorios 2, sin limitación a aquellos ilustrados en las Figuras 1 y 2. Los ejemplos no limitativos de elementos giratorios 5 en los que se puede montar la unidad de sensor 10 incluyen:
• escotillas, mangos, ruedas o puertas herméticas usadas para proporcionar integridad marina a los compartimentos alrededor de un depósito, para monitorizar su posición y condición para demostrar que el depósito está seguro;
• válvulas de rueda en una aplicación marina o cualquier otra aplicación de ingeniería;
• válvulas o líneas presurizadas (por ejemplo, hidráulicas, neumáticas) en aplicaciones donde la monitorización de la posición y otros aspectos como la presión, el flujo y la temperatura pueden ser críticos;
• bisagras, compuertas, puertas, persianas y/o soportes, realimentación sobre cuya orientación o estado puede ser necesario para la monitorización de integridad o seguridad;
• elevadores usados para manipular tuberías que pueden desalinearse entre sus rieles superior e inferior; • pestillos de los ensamblajes de pestillo de porta-dedos;
• garras usadas para sujetar o asegurar tubulares durante las operaciones de manejo de tuberías, para asegurar que se conoce la posición (estado abierto/cerrado), y para monitorizar otras características tales como la tensión, vibración y temperatura;
• abrazaderas usadas para asegurar equipos pesados grandes tales como preventores de reventones, patines, camiones, plataformas rodantes o bombas;
• ganchos usados para sujetar tubulares en el mecanismo de tiro o en la transmisión superior;
• grúas, o brazos de grúas, para proporcionar realimentación sobre la orientación y monitorizar la operación segura y/o la operación dentro de los parámetros de diseño, por ejemplo, levantamiento de cargas en alta mar;
• soportes y/puertas de contenedor, para proporcionar datos sobre seguridad e integridad de la carga;
• trabajos de tracción, de corona, de transmisión superior o bloques usados para aplicar carga y par torsión a los tubulares durante la perforación, para monitorizar su condición y posición, vibración, oscilación, desgaste y temperatura;
• correas, eslingas o soportes usados para levantar cargas o asegurar objetos, para monitorizarlos para orientación, vibración u oscilación y proporcionar una alarma o realimentación en caso de operación insegura, condiciones peligrosas, balanceo excesivo, deshilachamiento de correas o cargas que superan la masa especificada, por ejemplo, la integración de un dispositivo de monitorización para monitorizar la orientación de las correas mientras se levantan o aseguran las cargas;
Algunos ejemplos no limitativos de aplicaciones donde la unidad de sensor 10 está montada en diferentes elementos giratorios 5 son los siguientes.
Las Figuras 9 y 10 ilustran dos ejemplos de una unidad de sensor 10 montada en un volante 26 que se usa para operar una válvula 27. En el ejemplo de la Figura 9, la unidad de sensor 10 tiene una disposición de montaje 14 que es una abrazadera 20 del tipo mostrado en la Figura 7. En el ejemplo de la Figura 10, la unidad de sensor 10 tiene una disposición de montaje 14 que es una base 23 del tipo mostrado en la Figura 8. En estos ejemplos, la válvula ilustrada 27 es una válvula de mariposa, pero, en general, la válvula 27 podría ser cualquier tipo de válvula controlada por un volante, por ejemplo, una válvula de bola, válvula de compuerta, válvula de globo, etc.
La Figura 11 ilustra una unidad de sensor 10 montada en el mango 28 de un mecanismo de trinquete 29 de una correa de trinquete 30. En este ejemplo, la unidad de sensor 10 tiene una disposición de montaje 14 que es una abrazadera 20 del tipo mostrado en la Figura 7.
La Figura 12 ilustra una unidad de sensor 10 montada en un mango de puerta 31. En este ejemplo, la unidad de sensor 10 tiene una disposición de montaje 14 que es una abrazadera 20 del tipo mostrado en la Figura 7. De manera similar, la unidad de sensor 10 podría montarse en otros mangos, tales como una ventana o mango de escotilla.
La Figura 13 ilustra una unidad de sensor 10 montada en un brazo de grúa 32. En este ejemplo, la unidad de sensor 10 tiene una disposición de montaje 14 que es una base 23 del tipo mostrado en la Figura 8.
La Figura 14 ilustra varias unidades de sensor 10 montadas en un contenedor de envío 33 que es la carga de una grúa (no mostrada). Algunas de las unidades de sensor 10 están montadas en elementos giratorios del propio contenedor de envío 33, en particular, en una bisagra 34, un mango 35 y una cerradura 36. Algunas de las unidades de sensor 10 están montadas en los cables de la grúa o eslingas 37. De manera similar, las unidades de sensor 10 podrían montarse en cualquier otra carga de grúa. La orientación de los cables de la grúa 37 y el propio contenedor 33 cambia a medida que se opera la grúa y tal rotación puede monitorizarse por la unidad de sensor 10.
La Figura 15 ilustra una unidad de sensor 10 montada en una tubería 38 que puede contener un fluido 39 que fluye a lo largo de la tubería 38. En general, la tubería 38 puede ser de cualquier tamaño y tipo, y el fluido 39 puede ser de cualquier tipo, por ejemplo, un fluido en la extracción o producción de petróleo y gas, que puede ser una emulsión. La orientación de la tubería 38 puede cambiar con el uso, y tal rotación puede monitorizarse por la unidad de sensor 10.
La Figura 16 ilustra varias unidades de sensor 10 montadas en un contenedor 40 que contiene fluidos 41, que en este ejemplo no limitativo comprende dos componentes 42 y 43 que son inmiscibles. En general, el contenedor 40 puede ser cualquier tipo de contenedor, y los fluidos 41 pueden ser de cualquier tipo. Por ejemplo, el contenedor 40 puede ser un contenedor usado en la extracción, producción o almacenamiento de petróleo y gas. El contenedor 40 puede ser un separador.
La Figura 17 ilustra una unidad de sensor 10 montada en un pestillo 44 de un ensamblaje 2 que es un ensamblaje de pestillo de porta-dedos. Varios de tales ensamblajes pueden montarse a lo largo de un porta-dedos 101 para retener un tubular de cualquier tipo, por ejemplo, una tubería de perforación, un collar de perforación o una carcasa. El pestillo 44 está montado de forma giratoria en un soporte 45 y es un ejemplo de un ensamblaje del primer tipo mostrado en la Figura 1. El pestillo 44 es accionado por un cilindro neumático 46. La unidad de sensor 10 está montada en el pestillo 44, en este ejemplo, dentro de una abertura 47 en el pestillo 44, estando retenida la unidad de sensor 10 en la misma por un miembro de retención 48 que se acopla con la unidad de sensor 10. En el documento WO2018/007804 se hace referencia a más detalles de las posibles configuraciones del alojamiento 11 para permitir el montaje en un pestillo 105.
La unidad de sensor 10 se describirá ahora con más detalle. Como se muestra en las Figuras 18 y 19, el alojamiento 11 aloja un circuito de sensor 50 como se describirá ahora.
La construcción del alojamiento 11 es como sigue.
El alojamiento 11 comprende una base 76 y un tapón 79 que se fija sobre la base 76.
La base 76 y el tapón 79 forman un espacio cerrado 78 en el que están contenidos los componentes electrónicos del circuito de sensor 50. El espacio cerrado 78 sella los componentes electrónicos y no tiene conexiones eléctricas externas que puedan comprometer la integridad. El espacio cerrado 78 es resistente a los fluidos y la luz ultravioleta según los estándares adecuados, por ejemplo, el estándar IP67.
El espacio cerrado 78 contiene una batería 77 que actúa como fuente de alimentación para el circuito de sensor 50. Una placa de circuito 80 en la que se forma el circuito de sensor 50 se proporciona encima de la batería 77. Un condensador 81 está fijado a la placa de circuito 80 adyacente a la batería 77, y un primer separador 82 al lado del condensador 81 separa la placa de circuito 80 de la batería 77.
Un primer emisor de luz 83, que es típicamente un diodo emisor de luz, está dispuesto en la parte inferior del alojamiento 11, debajo de la batería 77, separado de la batería 77 por un segundo separador 84. El primer emisor de luz 83 es una fuente de luz que puede usarse como se describe más adelante. Un circuito flexible 85, como se muestra mejor en la Figura 19, conecta el primer emisor de luz 83 a la placa de circuito 80.
Adicionalmente o como alternativa, un segundo emisor de luz 87, que es típicamente un diodo emisor de luz, está dispuesto en la parte superior del alojamiento 11, en la parte superior de la placa de circuito 80. El tapón 79 es suficientemente delgado o transparente y delgado para permitir la salida de luz de modo que el segundo emisor de luz 87 forme una fuente de luz adicional o alternativa desde el primer emisor de luz 83.
El alojamiento 11 puede fabricarse a partir de cualquier material adecuado, típicamente un material no metálico. El alojamiento 11 puede estar fabricado de un material resistente, duradero, para soportar choques, vibración, temperaturas extremas, hielo, luz solar directa, degradación UV y lavado con un chorro de agua a alta presión a más de 200 Psi. El alojamiento 11 puede fabricarse a partir de cualquier material adecuado. Los materiales adecuados incluyen, sin limitación: fibra de carbono; fibra de vidrio (plástico reforzado con vidrio); un material fibroso tal como Kevlar; un plástico, por ejemplo, poliéter éter cetona (PEEK) o cualquier tipo de poliaril éter cetona (PAEK); un elastómero, por ejemplo, un caucho; u otros termoplásticos de ingeniería. El material puede ser un material reforzado, por ejemplo, PEEK reforzado con fibra de carbono o fibra de vidrio. El material puede ser un compuesto.
El alojamiento 11 también puede incorporar al menos un revestimiento no metálico. Un revestimiento de este tipo puede proporcionar un acoplamiento de compresión entre la unidad de sensor 10 y su montaje para acomodar las tolerancias de las dimensiones del elemento giratorio 5, que pueden ser amplias, aumentando así la fricción y la integridad. Tal revestimiento puede proporcionar, y/o sellar, por ejemplo, para evitar petróleos y residuos. Tal revestimiento puede ser una junta tórica o un manguito. A modo de ejemplo de dicho revestimiento en la segunda configuración de la unidad de sensor 10, el alojamiento 11 comprende revestimientos en forma de junta tórica.
El material del revestimiento puede ser de un tipo que se sabe que es adecuado para su uso como revestimiento en aplicaciones de petróleo y gas. Los materiales adecuados para el revestimiento no metálico pueden incluir: poliisopreno, caucho de estireno-butadieno, caucho de monómero de etileno propileno dieno, caucho de policloropreno, caucho de polietileno clorosulfonado, 'Viton', caucho de nitrilo butadieno. Esta lista no es limitativa y podrían usarse otros elastómeros. El material también puede ser una mezcla de estos y/u otros materiales.
En el ejemplo anterior, se proporciona una batería 77 como fuente de alimentación. Más generalmente, la batería 77 puede sustituirse por cualquier tipo de fuente de alimentación independiente conocida en la técnica que sea capaz de proporcionar energía a la unidad de sensor 10. Por ejemplo, la fuente de alimentación puede comprender una batería, célula solar, celda de combustible, supercondensador o condensador. La fuente de alimentación puede comprender opcionalmente un dispositivo de captación de energía que está configurado para captar energía del ensamblaje 2. Por ejemplo, la fuente de alimentación puede configurarse para captar energía del movimiento, choque o vibración del elemento giratorio 5. La fuente de alimentación se puede proporcionar integral con la unidad de sensor 10, o unida de forma desmontable a la unidad de sensor 10. De este modo, se puede proporcionar una unidad de sensor 10 que se mantiene fácilmente.
En un ejemplo donde la fuente de alimentación es una batería 77, preferentemente, la batería 77 tiene características de larga duración. La batería 77 es idealmente compacta en formato para caber dentro de la unidad de sensor 10. Para evitar un reemplazo frecuente de la unidad de sensor 10, idealmente, la batería 77 tendrá suficiente capacidad para alimentar el circuito de sensor 50 durante decenas de miles de ciclos de rotación durante varios años (por ejemplo, 20.000 ciclos y cinco años). Opcionalmente, la batería 77 puede ser una batería de cloruro de litio-tionilo que ha sido seleccionada y configurada para durar toda la vida útil del equipo.
El circuito de sensor 50 puede estar dispuesto como se muestra en la Figura 20 como se describirá ahora.
El circuito de sensor 50 incluye un sensor de orientación 18 (o varios sensores de orientación), un procesador 52, una interfaz de comunicación inalámbrica 57, el primer emisor de luz 83 y/o el segundo emisor de luz 87, que actúan como fuentes de luz, y una fuente de alimentación 56, que puede ser la batería 77 en la descripción anterior o cualquier otro tipo conocido de fuente de alimentación como se discutió anteriormente.
El sensor de orientación 18 toma mediciones que dependen de la orientación de la unidad de sensor 10. En general, el sensor de orientación 18 puede ser cualquier tipo de sensor adecuado para detectar la orientación del elemento giratorio 5. El sensor 18 puede ser preferentemente un sensor de baja potencia, tal como un sensor MEMS, que puede configurarse, por ejemplo, como un inclinómetro, acelerómetro, magnetómetro o giroscopio. Los ejemplos de tipos alternativos de sensores que podrían usarse incluyen: sensor de bola de inclinación; infrarrojo; láser; óptico, de formación de imágenes digital, acústico; capacitivo; magnético, de polarización de antena o sensores de efecto Hall. Como la unidad de sensor 10 está montada en el elemento giratorio 5, el sensor 10 puede ser de un tipo relativamente sencillo y de baja potencia en comparación con un sensor montado en el elemento de montaje 3 que detecta indirectamente el elemento giratorio 5. Por tanto, la unidad de sensor 10 es económica y puede funcionar donde la fuente de alimentación 56 tiene una capacidad limitada, por ejemplo, ser una batería.
El procesador 52 recibe las mediciones del sensor de orientación 18 y las procesa. El procesador 52 deriva, a partir de las mediciones, una señal de posición de rotación que representa la posición de rotación del elemento giratorio 5 con respecto al elemento de montaje 3. En términos generales, esto es posible debido a que la unidad de sensor 10 se monta en el elemento giratorio 5 y, por lo tanto, la orientación de la unidad de sensor 10 es indicativa de la orientación del elemento giratorio 5.
En el ejemplo de la Figura 1 y otros ejemplos donde el intervalo de rotación es menor que una vuelta completa, a continuación, la posición de rotación se identifica de manera única por la orientación indicada por las mediciones del acelerómetro 53. En el ejemplo de la Figura 2 y otros ejemplos donde el intervalo o rotación es una vuelta completa o más, a continuación, la posición de rotación puede derivarse de la orientación indicada por las mediciones del acelerómetro 53 para proporcionar la posición de rotación dentro de una vuelta y del historial de la orientación indicada por las mediciones del acelerómetro 53 para derivar la posición de rotación entre diferentes vueltas, por ejemplo, determinando y contando el número de vueltas indicadas por el cambio de orientación.
La señal de posición de rotación puede representar el valor de la posición de rotación actual del elemento giratorio 5 a través de su intervalo de movimiento con respecto al elemento de montaje 3.
Como alternativa, la señal de posición de rotación puede representar simplemente que la posición de rotación actual del elemento giratorio 5 es un estado abierto correspondiente a un límite del intervalo de rotación, un estado cerrado correspondiente al otro límite del intervalo de rotación, o un estado intermedio correspondiente a cualquier posición intermedia a los límites del intervalo de rotación. Por ejemplo, el estado abierto y el estado cerrado pueden corresponder a que el elemento giratorio 5 esté dentro de un intervalo predeterminado de ángulos, por ejemplo, 6 grados, de los respectivos límites del intervalo de rotación. En este caso, el estado abierto y cerrado pueden derivarse aplicando una condición umbral adecuada en la posición de rotación indicada por las mediciones sucesivas. En este caso, una señal de posición de rotación que representa el valor de la posición de rotación del elemento giratorio 5 puede derivarse o no explícitamente, pero la condición umbral está relacionada con las mediciones basándose en un cálculo geométrico similar.
La interfaz de comunicación inalámbrica 57 proporciona comunicación inalámbrica y puede ser una interfaz de comunicación por radio dispuesta para transmitir señales usando ondas electromagnéticas de radiofrecuencia. Se puede seleccionar una frecuencia que tenga una longitud de onda que sea adecuada para el campo de uso. La frecuencia seleccionada no debe interferir con el equipo de comunicaciones marinas, Opcionalmente, la frecuencia seleccionada puede estar entre 2 y 3 GHz.
Como alternativa al uso de ondas EM de radiofrecuencia, la interfaz de comunicación inalámbrica 57 puede emplear cualquier otra forma de comunicación inalámbrica para comunicar la señal de orientación, por ejemplo, acústica, microondas, comunicación ultrasónica u óptica.
La interfaz de comunicación inalámbrica 57 puede ser unidireccional y simplemente transmitir información desde la unidad de sensor 10, o puede ser bidireccional y transmitir y recibir información. La interfaz de comunicación inalámbrica 57 puede implementar cualquier protocolo de transmisión adecuado.
La interfaz de comunicación inalámbrica 57 se usa para comunicar de forma inalámbrica la señal de posición de rotación a un sistema de monitorización 65 que se describe más adelante, bajo el control del procesador 52.
Además, el procesador puede asociar metadatos con la señal de posición de rotación. Tales metadatos asociados pueden comunicarse de forma inalámbrica con la señal de posición de rotación.
Los metadatos pueden generarse por las unidades de sensor 10 que monitorizan los elementos giratorios 5 a través de una serie de ensamblajes 2. Los metadatos pueden incluir información de tiempo, por ejemplo, fecha y hora. Los metadatos pueden incluir características de elemento giratorio, tal como la identidad del sensor, identidad de elemento giratorio, número de ciclos de elemento giratorio, recuento de elementos giratorios que están en posición abierta, recuento de elementos giratorios que están en posición cerrada, velocidad de elemento giratorio, aceleración de elemento giratorio, nivel de batería de sensor, nivel de señal de sensor de orientación, polarización de señal, intensidad de señal de antena, ubicación de sensor o información de autodiagnóstico, por ejemplo, choques o vibraciones relacionadas o anomalías registradas o advertencias registradas.
El circuito de sensor 50 puede incluir una unidad de geolocalización 58 dispuesta para detectar la ubicación de la unidad de sensor 50, por ejemplo, una unidad de sistema de posición global (GPS). En este caso, los metadatos pueden incluir la ubicación detectada por la unidad de geolocalización 58. Esto puede ser útil para indicar la ubicación de varias unidades de sensor 10 dispuestas a través de una serie de ensamblajes 2.
El circuito de sensor 50 puede incluir un sensor adicional 59, que, en general, puede ser cualquier tipo de sensor que se use para monitorizar otra característica del elemento giratorio 5 para monitorizarse en paralelo con su posición de rotación. Puede incluirse más de uno de tal sensor adicional 59.
A modo de ejemplo no limitativo, el sensor adicional 59 puede ser cualquiera de los siguientes:
• un sensor que detecta los contenidos de un elemento giratorio 5 que es un contenedor o tubería, por ejemplo, un sensor que detecta propiedades de material o un sensor que mide un nivel de una superficie o interfaz; • una celda de carga o galgas extensométricas, etc.;
• un sensor de proximidad, que puede ser opcionalmente un sensor óptico;
• un sensor de presión;
• un sensor de temperatura;
• un sensor de intensidad de luz;
• un sensor;
• un sensor de corrosión;
• un sensor de dureza;
• un sensor magnético;
• carreras de rodamientos de bolas
• un sensor de desgaste superficial
Un sensor adicional 59 de este tipo puede proporcionar un dispositivo de monitorización de condición combinado que opera de forma inalámbrica en entornos hostiles, tal como una plataforma flotante usada para el transporte marítimo, producción de hidrocarburos, producción y almacenamiento flotante en alta mar (FPSO), perforación o exploración;
Un sensor 59 de este tipo adicional, opcionalmente en combinación con la unidad de geolocalización 58, puede proporcionar monitorización de la ubicación, el estado, integridad, seguridad y orientación de la carga, por ejemplo, contenedores ISO, soportes de retención, sellos y puertas.
Un sensor 59 adicional de este tipo puede monitorizar fluidos, que incluyen la composición de fluidos (petróleo, sólidos y agua), pH, conductividad, salinidad, electromagnetismo, resonancia magnética, viscosidad, densidad y tensión superficial, por ejemplo, monitorizar el nivel de fluido (que puede ser necesario cuando se mide con precisión la composición) en tanques, separadores, tuberías, conductos, colectores, cajas de cabecera del agitador, canales u otros depósitos con respecto a la orientación de una plataforma flotante 11.
A modo de ejemplo, en el caso de una unidad de sensor 10 montada en una tubería 38 como se muestra en la Figura 15, el sensor adicional 59 puede monitorizar el nivel 44 o la composición del fluido 39, que puede variar con la orientación de la tubería 38.
A modo de ejemplo, en el caso de una unidad de sensor 10 montada en un contenedor 40 como se muestra en la Figura 16, el sensor adicional 59 puede monitorizar el nivel de una superficie 45 y/o una interfaz 46, que puede variar con la orientación del contenedor 40. Esto podría ser importante, por ejemplo, en almacenamiento y producción de petróleo y agua.
El sistema del circuito de sensor 50 puede incluir otros componentes electrónicos y capacidad de procesamiento, incluyendo memoria para almacenar software, firmware, datos y registros.
Como alternativa a la interfaz de comunicación inalámbrica 57, se puede usar cualquier otro método para comunicar la señal de posición de rotación.
El primer emisor de luz 83 y/o el segundo emisor de luz 87 actúan como una o más fuentes de luz como se describirá ahora. En general, la provisión de fuentes de luz es opcional, pero se pueden proporcionar las fuentes de luz, además de, o como alternativa a, el uso de la interfaz de comunicación inalámbrica 57 para la comunicación de la señal de posición de rotación y otra información, tal como los metadatos.
En general, también se pueden usar otras formas de fuente de luz, como alternativa al primer emisor de luz 83 y/o al segundo emisor de luz 87. Las fuentes de luz se pueden proporcionar en cualquier ubicación en la unidad de sensor 10 que sea visible o tenga una línea de visión en uso
La unidad de sensor 10 puede montarse de modo que las fuentes de luz se dirijan hacia abajo en el caso de ensamblajes 2 que estén montados en una ubicación alta, de modo que sean visibles desde abajo. También se mantienen más limpios, reduciendo el riesgo de oscurecer la luz de salida.
Las fuentes de luz pueden emitir luz en cualquier banda de longitud de onda adecuada, por ejemplo, infrarroja, visible o ultravioleta.
La salida de luz de la una o más fuentes de luz se modula de acuerdo con la orientación del elemento giratorio 5 detectada por el sensor 18, bajo el control del procesador 52. Por lo tanto, se puede proporcionar una indicación fiable de la orientación del elemento giratorio 5.
La modulación de una fuente de luz para representar la orientación del elemento giratorio 5 permite que se proporcione una unidad de sensor inalámbrico que sea adecuada para su uso en ubicaciones remotas sin la necesidad de hacer una conexión eléctrica. Las fuentes de luz pueden proporcionar una indicación instantánea de la posición, seguridad o condición, del elemento giratorio o el dispositivo de control.
La modulación de las fuentes de luz puede implementarse de varias maneras, siendo algunos ejemplos no limitativos los siguientes.
En el caso más sencillo, las fuentes de luz pueden estar en un estado encendido o apagado correspondiente a dos posiciones de rotación diferentes del elemento giratorio 5, por ejemplo, posiciones abiertas y cerradas. Por ejemplo, una fuente de luz encendida puede identificar que el elemento giratorio 5 está en una posición cerrada, y una fuente de luz apagada puede indicar que el elemento giratorio 5 está en una posición abierta.
Como alternativa, la modulación puede ser un cambio en los tiempos de iluminación (por ejemplo, la velocidad de parpadeo) de las fuentes de luz. Por ejemplo, dos (u opcionalmente más) tiempos de iluminación pueden indicar dos (u opcionalmente más) posiciones de rotación del elemento giratorio 5, por ejemplo, una posición cerrada y una posición abierta (y opcionalmente una o más posiciones de rotación intermedias).
En un ejemplo, la salida de las fuentes de luz se enciende y apaga intermitentemente, pero se modula variando el período. Esto es ventajoso porque se ahorra energía en comparación con una salida continua de luz.
En este caso, el tiempo durante el cual se enciende intermitentemente la fuente de luz en cada período, en cada uno de los diferentes tiempos de iluminación, puede ser lo suficientemente largo para ser detectado por un observador humano o un sistema de cámara, dependiendo de cuál se use para monitorizar la salida. Para un observador humano, el tiempo durante el cual se enciende intermitentemente la fuente de luz es lo suficientemente largo como para ser visible teniendo en cuenta la persistencia de la visión, por ejemplo, al menos 5 ms, preferentemente, al menos 8 ms, al menos 10 ms, o al menos 20 ms. Para un sistema de cámara, el tiempo durante el cual se enciende intermitentemente la fuente de luz es lo suficientemente largo como para ser detectado de manera fiable, teniendo en cuenta la cámara y la tecnología de procesamiento usadas.
Para minimizar el consumo de energía, el tiempo durante el cual se enciende intermitentemente la fuente de luz puede ser el mismo para cada modulación, es decir, independientemente de la duración del período. En ese caso, la modulación se puede lograr cambiando el tiempo durante el cual no se emite luz (es decir, para el cual la fuente de luz está apagada). Por ejemplo, el tiempo durante el cual no se emite luz puede ser de 48 ms para una orientación del elemento giratorio 5 y puede ser de 480 ms para indicar otra orientación del elemento giratorio 5.
Como alternativa, la modulación puede ser un cambio en el color de la salida de luz por las fuentes de luz. Por ejemplo, dos (u opcionalmente más) colores pueden indicar dos (u opcionalmente más) posiciones de rotación del elemento giratorio 5, por ejemplo, una posición cerrada y una posición abierta (y opcionalmente una o más posiciones de rotación intermedias). La modulación de la salida de luz por las fuentes de luz puede monitorizarse por una persona o monitorizarse remotamente a través de un sistema de cámara tal como circuito cerrado de televisión. El procesamiento de imágenes se puede usar para proporcionar monitorización automatizada.
La modulación de la salida de luz por las fuentes de luz 10 también puede representar información además de la posición de rotación detectada del elemento giratorio 5.
En un ejemplo, la modulación entre las fuentes de luz de diferentes ensamblajes 2 puede representar adicionalmente la ubicación espacial del elemento giratorio 5. Esto es ventajoso cuando las unidades de sensor 10 están montadas en varios ensamblajes 2 de una serie, ya que la modulación puede indicar, a continuación, la orientación y la ubicación espacial de los elementos giratorios 5 dentro de la serie. Por ejemplo, las fuentes de luz de diferentes unidades de sensor 10 pueden emitir luz de diferentes colores para proporcionar una diferenciación entre las ubicaciones espaciales de los ensamblajes 2 en los que están montadas las unidades de sensor 10.
En otro ejemplo, la modulación puede indicar información de mantenimiento, por ejemplo, información sobre el movimiento del elemento giratorio 5 que es indicativa de desgaste, tal como un tiempo excesivo de movimiento entre las posiciones abierta y cerrada, o un rebote significativo del elemento giratorio 5 al alcanzar la posición abierta o cerrada.
Cuando se representa información adicional a la orientación del elemento giratorio 5, a continuación, la orientación del elemento giratorio 5 y la información adicional pueden estar representadas por diferentes tipos de modulación, por ejemplo, representando la orientación del elemento giratorio 5 mediante la modulación del tiempo de iluminación e indicando la información de mantenimiento mediante la modulación del color, por ejemplo, luz verde que indica una condición positiva y luz roja que indica la necesidad de mantenimiento.
A modo de ejemplo, el sensor de orientación 18 puede implementarse mediante un acelerómetro 53 en un chip de acelerómetro 51 que se ilustra en la Figura 21. El chip de acelerómetro 51 está dispuesto como sigue.
El acelerómetro 53 puede ser un dispositivo de sistemas microelectromecánicos (MEMS). Un dispositivo de este tipo es ventajosamente fiable y de bajo coste.
El chip de acelerómetro 51 incluye además un filtro de paso bajo 60 y ADC (convertidor de analógico a digital 61 y una memoria intermedia 54 y una unidad de procesamiento de acelerómetro 55. La unidad de procesamiento del acelerómetro 55 realiza funciones de control básicas para el chip de acelerómetro 51.
El filtro de paso bajo 60 filtra las mediciones emitidas del acelerómetro 53 que es el sensor de orientación en esta implementación. Como las mediciones son analógicas, en este ejemplo, el filtro de paso bajo 60 es un dispositivo analógico.
Las mediciones filtradas se suministran desde el filtro de paso bajo 60 al ADC 61 que convierte de analógico a digital las mediciones filtradas. Las mediciones digitales resultantes se suministran a la memoria intermedia 54, que almacena las mediciones antes del suministro al procesador 42, como se describe a continuación.
La provisión de un filtro de paso bajo 60 no es común en un chip de acelerómetro, pero el uso del chip de acelerómetro 51 que incluye un filtro de paso bajo 60 es ventajoso en la presente solicitud por las siguientes razones.
En términos generales, un acelerómetro es adecuado para detectar la orientación del elemento giratorio 5 de forma fiable en condiciones benignas detectando la dirección de la aceleración debida al campo gravitacional terrestre. Sin embargo, el cambio en las fuerzas a medida que el elemento giratorio 5 se mueve entre las dos posiciones mostradas en las Figuras 1 y 2 (es decir, la posición abierta O y la posición cerrada C en la Figura 1 y la primera posición V y la segunda posición H en la Figura 2) es pequeño (1 g) en comparación con otras fuerzas en el elemento giratorio 5 debido a la vibración (que puede ser de hasta 4 g) y al choque de colisiones o impactos (que puede ser de decenas de g). El efecto de esas fuerzas enmascara potencialmente el cambio que se desea detectar a medida que se mueve el elemento giratorio 5.
Sin embargo, se ha apreciado que el efecto de tales fuerzas es más significativo a frecuencias relativamente altas. Por ejemplo, las fuerzas vibratorias pueden ser menores que 0,5 g en, digamos, 3 Hz, pero alrededor de 4 g en, digamos, 25-100 Hz.
Los acelerómetros típicos de bajo coste, por ejemplo, que usan la tecnología MEMS, tienen una frecuencia natural relativamente alta, típicamente del orden de 1 kHz. Tales acelerómetros responderán a la vibración de alta frecuencia. En muchas aplicaciones, eso es una ventaja. Como resultado, tales acelerómetros pueden diseñarse para tener una tasa de muestreo mayor que el doble de la frecuencia natural para evitar el riesgo de solapamiento.
Para eliminar la señal de las fuerzas en el elemento giratorio 5 que surgen de la vibración y el choque de las colisiones de tuberías, un enfoque sería aplicar filtrado de paso bajo digital en el procesador 42 cuando procesa las mediciones. Sin embargo, eso aumentaría significativamente el consumo de energía, ya que cada conversión ADC consume energía. Por lo tanto, el uso de una tasa de muestreo alta limitaría la vida útil de la fuente de energía 56 y/o requeriría una fuente de energía grande 56, limitando lo pequeña que podría hacerse la unidad de sensor 10.
Otro enfoque que podría considerarse es usar un acelerómetro con una frecuencia natural inferior. En principio, esto tendría la ventaja de permitir una frecuencia de muestreo inferior, pero también tendría la desventaja de un tiempo de recuperación más largo de la carga de choque. Asimismo, los acelerómetros con una frecuencia natural adecuadamente baja están menos disponibles, particularmente, como dispositivos de tamaño pequeño, bajo coste y baja potencia.
Por consiguiente, la provisión del filtro de paso bajo 60 permite la eliminación de la señal de las fuerzas en el elemento giratorio 5 que surgen de la vibración y el choque de colisiones o impactos, sin necesidad de filtrar por paso bajo las mediciones en el procesador 42. Proporcionando el filtro de paso bajo 60 antes del ADC 61, el ruido de alta frecuencia se puede eliminar con un consumo de energía limitado en el ADC 61. Por tanto, la disposición del chip de acelerómetro 51 permite que se diseñe un sistema robusto con una frecuencia de muestreo de ADC reducida.
La frecuencia de corte (que puede definirse, por ejemplo, como un límite de esquina de 3 dB en la respuesta de frecuencia en la que la señal comienza a reducirse) del filtro de paso bajo 60 puede elegirse para atenuar al menos algo del ruido mientras pasa la señal que representa el movimiento del elemento giratorio 5 con un tiempo de respuesta que es suficientemente corto para proporcionar una monitorización útil. Típicamente, la frecuencia de corte puede ser como máximo de 50 Hz, preferiblemente, como máximo 25 Hz. En una aplicación, se elige una frecuencia de corte de 12,5 Hz. Las frecuencias de corte de tales órdenes son lo suficientemente bajas como para reducir el consumo de energía y, al mismo tiempo, proporcionar una señal de medición útil. Un valor inferior a 1 Hz puede proporcionar beneficios adicionales para reducir el impacto de la vibración, pero introduciría un pequeño retardo.
De manera ideal, el filtro de paso bajo 60 puede ser no lineal de modo que se reduzca el efecto de las altas cargas de choque en el acelerómetro 53 de las tuberías. Por ejemplo, las mediciones se pueden recopilar durante 200 ms, es decir, 10 muestras a 50 Hz. Se pueden rechazar los dos valores más grandes y los dos más pequeños y promediar las 6 muestras restantes. Esto ayuda aún más a eliminar el transitorio de los golpes de tubería en el elemento giratorio 5.
De manera ideal, el chip de acelerómetro 51 se elige para que tenga un consumo de energía relativamente bajo. A modo de ejemplo, el chip de acelerómetro 51 puede ser un ADXL363 o, como alternativa, un ADXL362, ambos disponibles comercialmente de Analog Devices™.
El circuito de sensor 50 opera como se muestra en la Figura 22, en donde las etapas S1 y S2 se realizan en el chip de acelerómetro 51 y la etapa S3 se realiza en el procesador 42.
En la etapa S1, el acelerómetro 53 toma mediciones que representan la aceleración relativa a una trama inercial a lo largo de dos ejes perpendiculares al eje de rotación del elemento giratorio 5. Por lo tanto, estas mediciones dependen de la orientación de la unidad de sensor 10 a medida que gira el elemento giratorio 5.
Esto se ilustra, por ejemplo, en las Figuras 1 y 2 en donde se muestran los dos ejes X y Z a lo largo de los cuales el acelerómetro 42 toma las mediciones de aceleración para las dos posiciones ilustradas en el mismo (es decir, la posición abierta O y la posición cerrada C en la Figura 1 y la primera posición V y la segunda posición H en la Figura 2). Los ejes X y Z giran con el elemento giratorio 5. Por tanto, en la posición abierta O en la Figura 1 y la primera posición V en la Figura 2, la aceleración a lo largo del eje X es cero y la aceleración a lo largo del eje Z es g, la aceleración de la gravedad, mientras que, en la posición cerrada C en la Figura 1 y la segunda posición H en la Figura 2, la aceleración a lo largo del eje X es g y la aceleración a lo largo del eje Z es cero. De forma similar, en orientaciones intermedias entre las dos posiciones ilustradas en las Figuras 1 y 2, las aceleraciones a lo largo de los ejes X y Z varían a medida que varía la orientación con respecto a la gravedad. En consecuencia, las mediciones de aceleración a lo largo de los ejes X y Z representan la orientación de la unidad de sensor 5.
El procesador 42 usa en combinación las mediciones de aceleración a lo largo de los ejes X y Z para derivar la orientación de la unidad de sensor 10 usando un cálculo geométrico sencillo (sujeto al movimiento del elemento de montaje 3 como se explica a continuación). Como alternativa, una medición de la aceleración a lo largo de uno único de los ejes X y Z podría usarse como alternativa para derivar la orientación de la unidad de sensor 10, pero esto no se prefiere ya que es menos preciso.
Por lo tanto, el acelerómetro 53 funciona como un sensor de orientación. Como alternativa, el acelerómetro 53 podría ser reemplazado por cualquier forma alternativa adecuada de sensor de orientación, por ejemplo, un giroscopio o un magnetómetro. Sin embargo, un acelerómetro 53 proporciona la ventaja de tener un consumo de energía relativamente menor, lo que es importante en la presente solicitud ya que puede ser problemático cambiar la fuente de alimentación 56, dada la ubicación inaccesible de la unidad de sensor 10 en uso normal en el ensamblaje 2.
En la etapa S2, la memoria intermedia 54 almacena una serie de mediciones recientes tomadas por el acelerómetro 53 durante un período de tiempo predeterminado y se suministran a la memoria intermedia 54 a través del filtro de paso bajo 60 y el ADC 61. El procesador 42 procesa las mediciones en las etapas S3 como sigue.
En términos generales, en la etapa S3 se deriva de las mediciones una señal de posición de rotación que representa la posición de rotación del elemento giratorio 5 con respecto al elemento de montaje 3. Si el elemento de montaje 3 estuviera estacionario, esto podría derivarse de una manera sencilla, porque las mediciones representan la orientación de la unidad de sensor 10 y, por lo tanto, la orientación del elemento giratorio 5, en relación con el campo gravitacional de la tierra como se ha descrito anteriormente. Sin embargo, como la plataforma flotante 11 en la que está montado el elemento de montaje 3 se mueve bajo la influencia de las olas, el movimiento de la plataforma flotante 11 y, por tanto, del elemento de montaje 3 también afecta a las mediciones.
Esto crea dos tipos de efectos en las mediciones.
El primer efecto es que la orientación del propio elemento de montaje 3 cambia cuando la plataforma flotante 11 cabecea o se balancea con las olas en el mismo plano que la rotación del elemento giratorio 5. Típicamente, tal cabeceo o balanceo puede ser de hasta /- 15 grados.
El cambio de orientación del elemento de montaje 3 cambia la orientación del elemento giratorio 5 cuando está estacionario con respecto al elemento de montaje 3. Esto cambia las mediciones de aceleración a lo largo de los ejes X e Y, de la misma manera que el cambio de orientación del elemento giratorio 5 con respecto al elemento de montaje 3. Por lo tanto, una medición individual no puede indicar si la orientación derivada surge de la orientación del elemento giratorio 5 con respecto al elemento de montaje 3 o del elemento de montaje 3 con respecto al campo gravitacional terrestre.
El segundo efecto es que el movimiento real de la plataforma flotante 11 crea aceleraciones a lo largo de los ejes X e Y además de las causadas por el cambio de orientación con respecto al campo magnético terrestre. Las aceleraciones pueden ser causadas por el cabeceo y balanceo de la plataforma flotante 11. Estas aceleraciones se amplifican por la altura a la que se monta el ensamblaje 2. Típicamente, esta altura es muchas decenas de metros de altura, por lo que el aumento es bastante grande. Tales aceleraciones causadas por cabeceo y balanceo afectarán la aceleración a lo largo de los ejes X e Y de diferentes maneras dependiendo de la orientación del elemento giratorio 5. Por ejemplo, ya que cabeceo y balanceo provoca movimiento a lo largo de un arco que es horizontal con respecto al ensamblaje 2 como se muestra en las Figuras 1 y 2, las aceleraciones son predominantemente a lo largo del eje X cuando el elemento giratorio 5 está en la posición abierta O y a lo largo del eje Z cuando el elemento giratorio 5 está en la posición cerrada. Las aceleraciones también pueden ser causadas por oleaje, la marejada y el balanceo de la plataforma flotante 11, pero estas aceleraciones están limitadas por la inercia de la plataforma flotante 11.
Ambos de estos efectos cambian la aceleración que de otro modo se mediría para la orientación actual del elemento giratorio 5 con respecto al elemento de montaje 3.
Sin embargo, estos movimientos del elemento de montaje 3 causados por el movimiento de la plataforma flotante 11 ocurren a una tasa mucho más lenta que el movimiento del elemento giratorio 5 con respecto al elemento de montaje 3. Los movimientos del elemento giratorio 5 se producen durante un período típicamente no mayor que 500 ms. En contraste, el movimiento de las olas que es lo suficientemente grande como para afectar las mediciones típicamente ocurre durante un período de al menos 5 segundos, más típicamente al menos 10 segundos, aunque esto depende en cierta medida de las características de la plataforma flotante 11 (por ejemplo, masa y eslora/manga). Esto significa que el cambio en las mediciones durante un período de tiempo de este tipo puede considerarse que se causa por el movimiento de las olas y, por lo tanto, caracterizar el movimiento del elemento de montaje 3. Esto permite que la serie global de mediciones tomadas durante el período de tiempo predeterminado se use como base para hacer una corrección del efecto del movimiento del elemento de montaje 3 sobre las mediciones.
El movimiento de las olas típico aumenta en período a medida que aumenta en magnitud. Por consiguiente, el período de tiempo predeterminado durante el cual se almacenan en memoria intermedia las mediciones se elige para que sea lo suficientemente largo como para caracterizar el movimiento de las olas del período más largo que probablemente se encontrará en la práctica. Esto puede depender de dónde esté desplegada geográficamente la unidad de sensor 10. Típicamente, el período de tiempo predeterminado es de al menos 20 segundos, preferentemente al menos 30 segundos.
La etapa S3 se realiza para derivar la señal de posición de rotación, hacer la corrección para compensar el efecto del movimiento del elemento de montaje 3 en las mediciones, como se muestra en la Figura 23 y se describe ahora En la etapa S3-1, los componentes de cada medición sucesiva que se estima que son causados por el movimiento del elemento de montaje 3 se derivan de la serie global de mediciones almacenadas en la memoria intermedia 54. Como se ha descrito anteriormente, el cambio en las mediciones durante el período de tiempo predeterminado puede derivarse del movimiento del elemento de montaje 5. Por lo tanto, el componente de cada medición sucesiva puede estimarse a partir de la serie global de mediciones almacenadas previamente en la memoria intermedia 54.
La etapa S3-1 se puede realizar en la serie global de mediciones almacenadas en la memoria intermedia 54 mediante cualquier proceso de análisis adecuado, por ejemplo, un proceso de filtrado. Por ejemplo, si la serie global de mediciones puede analizarse para derivar la amplitud, frecuencia y fase del componente de frecuencia fundamental de la serie de mediciones, que a su vez puede usarse para derivar el componente de cada medición sucesiva que se estima que es causado por el movimiento del elemento de montaje 3. Los procesos de análisis más complicados pueden tener en cuenta los armónicos de la serie de mediciones.
En la etapa S3-2, los componentes de cada medición sucesiva derivados en la etapa S3-1 se restan de las propias mediciones sucesivas correspondientes. Esto da como resultado la derivación de mediciones corregidas.
En la etapa S3-3, las mediciones corregidas derivadas en la etapa S3-2 se usan para derivar una señal de posición de rotación. Como la corrección realizada en las etapas S3-1 y S3-2 compensa el efecto del movimiento del elemento de montaje 3 en las mediciones, la señal de posición de rotación derivada representa la posición de rotación del elemento giratorio 5 con respecto al elemento de montaje 3, en lugar de la posición de rotación del elemento giratorio 5 con respecto al campo gravitacional terrestre.
Donde la señal de posición de rotación representa el valor de la posición de rotación actual del elemento giratorio 5 a través de su intervalo de movimiento con respecto al elemento de montaje 3, el valor de la posición de rotación actual puede derivarse de las mediciones corregidas usando un cálculo geométrico sencillo, del tipo analizado anteriormente.
Como alternativa, donde la señal de posición de rotación representa que la posición de rotación actual del elemento giratorio 5 es un estado abierto, un estado cerrado o un estado intermedio, el estado abierto y cerrado pueden derivarse aplicando una condición de umbral adecuada en las mediciones corregidas.
La señal de posición de rotación derivada por el procesador 42 se suministra a la interfaz de comunicación inalámbrica 57 que comunica la señal de posición de rotación de forma inalámbrica al sistema de monitorización 65.
Se pueden aplicar diversas modificaciones a la unidad de sensor 10, por ejemplo, de la siguiente manera.
En el ejemplo anterior, la corrección se aplica a las propias mediciones sucesivas. Como alternativa, la corrección se puede aplicar derivando en primer lugar una señal de posición de rotación absoluta que representa la posición de rotación absoluta del elemento giratorio 5 a partir de las mediciones sucesivas y, a continuación, haciendo una corrección a la señal de posición de rotación absoluta que compensa el efecto del movimiento del elemento de montaje 3 en las mediciones basándose en la serie global de mediciones almacenadas en la memoria intermedia 54. Por ejemplo, la corrección se puede realizar derivando una señal de posición de rotación estimada que representa la orientación estimada del elemento de montaje 3 de la serie global de las series globales de mediciones almacenadas en la memoria intermedia 54 y, a continuación, restando la señal de posición de rotación estimada de la señal de posición de rotación absoluta. La señal de posición de rotación absoluta corregida es, por lo tanto, la señal de posición de rotación que representa la orientación del elemento giratorio 5 con respecto al elemento de montaje 3.
Se pueden aplicar técnicas para reducir el consumo de energía del circuito de sensor 50.
Una técnica posible para reducir el consumo de energía usa un procesador 42 que tiene un estado activo en el que se puede realizar el procesamiento y un estado inactivo en el que no se puede realizar el procesamiento, donde el procesador 42 consume menos energía en el estado inactivo que en el estado activo. En este caso, la memoria intermedia 54 está dispuesta para almacenar en memoria intermedia continuamente la serie de mediciones recientes, pero el procesador 42 está inicialmente en el estado inactivo en el que no realiza la etapa S3. Sin embargo, la unidad de procesamiento de acelerómetro 55 monitoriza la serie almacenada en memoria intermedia de mediciones recientes y suministra una señal de interrupción al procesador 42 cuando la serie de mediciones recientes supera una condición umbral. Esta condición umbral corresponde a un grado significativo de movimiento, que podría corresponder a un cambio en la orientación del elemento giratorio 5, aunque la unidad de procesamiento de acelerómetro 55 no procesa las mediciones y, por lo tanto, no puede determinar si el movimiento corresponde al cambio de orientación del elemento giratorio 5 o al cambio de orientación del elemento de montaje 3.
El procesador 42, que está en estado inactivo antes de la recepción de la señal de interrupción, entra en el estado activo y realiza la etapa S3 para derivar la señal de posición de rotación tras la recepción de la señal de interrupción. Como resultado, el procesador 42 que tiene un consumo de energía relativamente alto solo realiza la etapa s 3 para procesar las mediciones cuando la serie de mediciones recientes supera la condición umbral que podría corresponder al movimiento del elemento giratorio 5. De otra manera, cuando la serie de mediciones recientes no supera la condición umbral, el procesador 42 no consume energía. Mientras el procesador 42 está en ese estado inactivo, el consumo de energía del chip de acelerómetro 51 es relativamente bajo.
El procesador 42 puede permanecer en el estado activo realizando la etapa S3 durante un período de tiempo predeterminado, o de forma continua, después de que el elemento giratorio 5 haya cambiado de estado al estado abierto o al estado cerrado, para detectar un cambio posterior.
Un ejemplo no limitativo del sistema de monitorización 65 se muestra en la Figura 24 y se describirá ahora.
El sistema de monitorización 65 comprende diversos transceptores de comunicación inalámbrica 66, cada uno dispuesto para recibir señales de posición de rotación de forma inalámbrica desde una pluralidad de unidades de sensor 10. Los transceptores de comunicación inalámbrica 66 pueden implementarse mediante equipos de interconexión en red inalámbricos convencionales, por ejemplo, como un enrutador/concentrador. Los transceptores de comunicación inalámbrica 66 actúan como pasarelas y se distribuyen para proporcionar una cobertura global de los ensamblajes 2 en la serie. Por ejemplo, los transceptores de comunicación inalámbrica 66 pueden estar ubicados en armarios de válvulas, para maximizar la recepción y la cobertura de la señal. Opcionalmente, los transceptores de comunicación inalámbrica 66 pueden estar ubicados en cuatro ubicaciones, este, oeste, norte y sur de una serie de ensamblajes 2.
Como las señales inalámbricas se polarizarán de manera diferente según la orientación del elemento giratorio 5, los transceptores de comunicación inalámbrica 66 pueden incluir varias antenas dispuestas con una diversidad espacial con el fin de maximizar la intensidad de la señal independientemente de la polarización de las señales recibidas.
El sistema de monitorización 65 también comprende una unidad central 67 con la cual los transceptores de comunicación inalámbrica 66 están dispuestos además para comunicarse de forma inalámbrica para retransmitir las señales de posición de rotación y otra información desde los transceptores de comunicación inalámbrica 66 a la unidad central 67. La unidad central 67 realiza la monitorización y el procesamiento global de las señales de posición de rotación y otra información, y puede implementarse mediante cualquier equipo adecuado que incluya una interfaz de comunicación inalámbrica. Por ejemplo, la unidad central 67 puede incluir una computadora convencional para procesar la información recibida. La unidad central 67 está ubicada en una ubicación adecuada para comunicarse con todos los transceptores de comunicación inalámbrica 66. Por ejemplo, la unidad central 67 puede estar ubicada en, o cerca de, la cabina de los perforadores y/o la sala de equipos locales (LER).
Esta topología para el sistema de monitorización 65 proporciona ventajas de amplia cobertura y fiabilidad, particularmente si los transceptores de comunicación inalámbrica 66 tienen cobertura superpuesta. Sin embargo, el sistema de monitorización 65 mostrado en la Figura 24 no es limitativo, y en general puede tener cualquier configuración adecuada.
El sistema de monitorización 65 recibe señales de posición de rotación y otra información de las unidades de sensor 10 en cada ensamblaje 2 en una matriz de ensamblajes, para la monitorización simultánea de todos los ensamblajes 2. El sistema de monitorización 65 descrito anteriormente recibe información de las unidades de sensor 10 principalmente por comunicación inalámbrica desde las interfaces de comunicación inalámbrica 57. Alternativa o adicionalmente, el sistema de monitorización 65 puede monitorizar las fuentes de luz, por ejemplo, usando cámaras.
El sistema de monitorización 65 proporciona una indicación de las orientaciones de los elementos giratorios 5 a un usuario, por ejemplo, en una pantalla o audiblemente. El sistema de monitorización 65 puede proporcionar una advertencia cuando la orientación de cualquiera de los elementos giratorios 5 es inesperada y/o en un estado peligroso.
El sistema de monitorización 65 también puede monitorizar la otra información transmitida desde las unidades de sensor 10. Tal información que representa las características del elemento giratorio 5 puede registrarse y analizarse para identificar los elementos giratorios 5 que no están funcionando según las especificaciones, o pueden necesitar mantenimiento o reemplazo. Esta información puede analizarse para monitorizar los elementos giratorios 5 en función de la condición para minimizar el tiempo de inactividad y, planificando el mantenimiento basándose en la probabilidad de fallo, maximizar la disponibilidad y eficiencia operativa. Además, los registros de datos y metadatos pueden presentarse a los fabricantes, proveedores, clientes o reguladores para validar la garantía del equipo, indicar el rendimiento de seguridad y demostrar el cumplimiento de las mejores prácticas y el cumplimiento de las regulaciones.
El sistema de monitorización 65 puede usarse para monitorizar y rastrear información desde la geolocalización 58 y/o el sensor adicional 59 en combinación con la posición de rotación.
Algunos ejemplos no limitativos de monitorización realizada por el sistema de monitorización son los siguientes.
El sistema de monitorización 65 puede usarse para rastrear la condición y la integridad de los contenedores, incluidos los contenedores de transporte, por ejemplo, montando unidades de detección 10 en un contenedor 33 como se muestra en la Figura 14.
El sistema de monitorización 65 puede comparar señales de posición de rotación de diferentes unidades de sensor 10 y detectar anomalías en las mismas, por ejemplo, una relación inesperada entre la orientación de elementos giratorios particulares 5. Por ejemplo, en la Figura 14, donde varias unidades de sensores 10 están montadas en los cables de la grúa 37 que elevan una carga (que en este ejemplo es el contenedor 33), y pueden integrarse con sensores adicionales 59 que son celdas de carga y/o galgas extensiométricas, podría monitorizarse la comparación de orientación de varias unidades de sensor 10, o la comparación de orientación con otros parámetros tales como la tensión y/o carga, como indicativa de condiciones anómalas tales como que los cables de la grúa, las eslingas o correas 37 están deshilacliados o vibrando, la carga se vuelve insegura, la carga se balancea o la grúa opera fuera de las especificaciones de diseño. De manera similar, podrían incluirse sensores adicionales 59 que son celdas de carga en las unidades de sensor 10 para detectar cargas anómalas o cambios de cargas que se proporcionan en palés, cestas o cunas 72.
A modo de ejemplo, en el caso de una unidad de sensor 10 montada en una tubería 38 como se muestra en la Figura 15, el sistema de monitorización 65 puede monitorizar el nivel 44 o la composición de un fluido 39, según se detecta por otro sensor 59, con respecto a la orientación de la tubería.
A modo de ejemplo, en el caso de una unidad de sensor 10 montada en un contenedor 40 como se muestra en la Figura 16, el sistema de monitorización 65 puede monitorizar el nivel de una superficie 45 y/o una interfaz 46, según se detecta por otro sensor 59, con respecto a la orientación que podría ser importante en el almacenamiento y producción de petróleo y agua, por ejemplo, o puede monitorizar la salida de un sensor adicional 59 tal como una celda de carga y usar eso para calcular la masa o el volumen corregido con respecto a la posición de rotación.

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Una unidad de sensor (10) que se puede montar en un elemento giratorio (5) en una plataforma (11) que se mueve a una velocidad más lenta que el movimiento de rotación del elemento giratorio (5) con respecto a la plataforma (11), comprendiendo la unidad de sensor (10):
un sensor de orientación (18, 53) dispuesto para tomar mediciones que dependen de la orientación absoluta de la unidad de sensor (10); y
un procesador (52) dispuesto para derivar una señal de posición de rotación que representa la posición de rotación del elemento giratorio (5) con respecto a la plataforma (11) a partir de las mediciones; y
una memoria intermedia (54) dispuesta para almacenar en memoria intermedia una serie de mediciones recientes tomadas por el sensor de orientación (18, 53) durante un período de tiempo predeterminado,
en donde el procesador (52) está dispuesto para derivar la señal de posición de rotación haciendo una corrección para compensar el efecto del movimiento de la plataforma (11) sobre las mediciones basándose en la serie total de mediciones almacenadas en la memoria intermedia (54).
2. Una unidad de sensor (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el procesador (52) está dispuesto para derivar una señal de posición de rotación:
corrigiendo mediciones sucesivas para compensar el efecto del movimiento de la plataforma (11) sobre las mediciones basándose en la serie global de mediciones almacenadas en la memoria intermedia (54); y
derivando la señal de posición de rotación a partir de las mediciones sucesivas corregidas;
y en donde opcionalmente el procesador (52) está dispuesto para realizar la etapa de corregir las mediciones: derivando, de la serie global de mediciones almacenadas en la memoria intermedia (54), componentes de mediciones sucesivas que se estima que son causadas por el movimiento de la plataforma (11); y
restando los componentes derivados de las mediciones sucesivas que se estima que son causadas por el movimiento de la plataforma (11) de las mediciones sucesivas para derivar las mediciones corregidas.
3. Una unidad de sensor (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el procesador (52) tiene un estado activo en el que se puede realizar el procesamiento y un estado inactivo en el que no se puede realizar el procesamiento, el procesador (52) consume menos energía en el estado inactivo que en el estado activo,
la memoria intermedia (54) está dispuesta para almacenar en memoria intermedia continuamente la serie de mediciones recientes;
la unidad de sensor (10) comprende además una unidad de procesamiento de sensor (55) dispuesta para monitorizar la serie almacenada en memoria intermedia de mediciones recientes y para suministrar una señal de interrupción al procesador (52) cuando la serie de mediciones recientes supera una condición umbral, y
el procesador (52) está dispuesto para estar en el estado inactivo antes de la recepción de la señal de interrupción y para entrar en el estado activo y derivar la señal de posición de rotación tras la recepción de la señal de interrupción.
4. Una unidad de sensor (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el período de tiempo predeterminado es de al menos 20 segundos, preferentemente al menos 30 segundos.
5. Una unidad de sensor (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sensor de orientación (18, 53) es un acelerómetro (53) y las mediciones representan la aceleración con relación a un marco inercial.
6. Una unidad de sensor (10) de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la unidad de sensor (10) comprende además un filtro de paso bajo (60) dispuesto para filtrar las mediciones suministradas desde el sensor de orientación (18, 53) al procesador (52) y en donde opcionalmente el filtro de paso bajo (60) tiene una frecuencia de corte de como máximo 50 Hz, preferiblemente, como máximo 25 Hz.
7. Una unidad de sensor (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 6, que comprende además un convertidor de analógico a digital (61) dispuesto para convertir de analógico a digital las mediciones filtradas suministradas desde el filtro de paso bajo (60) al procesador (52).
8. Una unidad de sensor (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la plataforma (11) es una plataforma flotante (11).
9. Una unidad de sensor (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el elemento giratorio es un pestillo de un ensamblaje de pestillo de porta-dedos.
10. Una unidad de sensor (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad de sensor (10) está montada en el elemento giratorio (5).
11. Una unidad de sensor de acuerdo con la reivindicación 10, en donde el elemento giratorio (5) está montado en un elemento de montaje (3) que está montado en la plataforma (11).
12. Una unidad de sensor de acuerdo con la reivindicación 11, en donde el elemento giratorio (5) puede girar dentro de un intervalo limitado de rotación que, opcionalmente, es menor que una vuelta completa.
13. Una unidad de sensor (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una interfaz de comunicación inalámbrica (57) dispuesta para comunicar de forma inalámbrica la señal de posición de rotación.
14. Un sistema de sensor que comprende:
una pluralidad de unidades de sensor (10), cada una de acuerdo con la reivindicación 13; y
un sistema de monitorización (65) que comprende al menos un transceptor de comunicación inalámbrica (66) dispuesto para recibir las señales de posición de rotación de forma inalámbrica desde las unidades de sensor (10); y en donde opcionalmente el sistema de monitorización (65) está dispuesto para comparar señales de posición de rotación de diferentes unidades de sensor (10) y detectar anomalías en las mismas.
15. Un ensamblaje (2) que comprende:
un elemento de montaje (3);
un elemento giratorio (5) montado de forma giratoria en el elemento de montaje (3),
una unidad de sensor (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 montada en el elemento giratorio (5).
16. Una plataforma que tiene un ensamblaje de acuerdo con la reivindicación 15 montado en la misma.
17. Un método de detección de la orientación de un elemento giratorio (5) en una plataforma (11) que se mueve a una velocidad más lenta que el movimiento de rotación del elemento giratorio (5) con respecto a la plataforma (11), comprendiendo el método:
tomar mediciones (S1) usando una unidad de sensor (10) montada en el elemento giratorio (5) que dependen de la orientación absoluta de la unidad de sensor (10);
almacenar en memoria intermedia (S2) una serie de mediciones recientes tomadas durante un período de tiempo predeterminado en una memoria intermedia (54), y
derivar, a partir de las mediciones, una señal de posición de rotación (S3) que representa la posición de rotación del elemento giratorio (5) con respecto a la plataforma (11), hacer una corrección para compensar el efecto del movimiento de la plataforma (11) sobre las mediciones basándose en la serie global de mediciones almacenadas en la memoria intermedia (54).
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