ES2334573T3 - Metodo y aparato para monitorear de manera continua regiones intersticiales en tuberias e instalaciones de almacenamiento de gasolina. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de almacenamiento subterráneo (10) que consta de: una unidad de contención primaria; una unidad de contención secundaria (18) preparada para contener de manera sellada la unidad de contención primaria; un sistema de detección de fugas adaptado para probar la presión dentro de la unidad de contención secundaria (18), donde el sistema de detección de fugas está adaptado para detectar fugas de fluidos en la unidad de contención primaria y en la unidad de contención secundaria (18); una válvula de orificio de fuga (40) conectada de manera fluido-comunicante a la unidad de contención secundaria (18); una unidad de control (34) con un procesador (36) adaptado para ejecutar una rutina de autocalibración (50), donde la rutina de autocalibración (50) está adaptada para medir una primera tasa de cambio de nivel de vacío durante la evacuación de la unidad de contención secundaria (18) y una segunda tasa de cambio de nivel de vacío durante una fuga controlada creada por la válvula de orificio de fuga (40) en la unidad de contención secundaria (18) basada en la presión probada por el sistema de detección de fugas.
Description
Método y aparato para monitorear de manera
continua regiones intersticiales en tuberías e instalaciones de
almacenamiento de gasolina.
La presente invención hace referencia a un
sistema de almacenamiento subterráneo y a un método para monitorear
un espacio intersticial de un sistema de almacenamiento
subterráneo.
El estado del arte actual y de las propuestas y
regulaciones federales requieren que los tanques de almacenamiento
subterráneo utilizados para el almacenamiento de sustancias
peligrosas cumplan con ciertos requisitos de seguridad ambiental.
En particular, estas regulaciones ambientales exigen que los
sistemas de almacenamiento subterráneo incluyan una unidad de
contención primaria y una unidad de contención secundaria. Además,
las unidades de contención primarias y secundarias deben cumplir
con los estándares ambientales que exigen que los tanques de
almacenamiento subterráneo sean herméticos. El término
"hermético", a efecto de estas regulaciones ambientales, suele
ser definido como impermeable a la sustancia contenida para evitar
la infiltración de la sustancia desde la unidad de contención
primaria. Además, para que un tanque sea hermético, el tanque no
puede estar sujeto al deterioro físico o químico por la sustancia
contenida durante la vida útil del tanque. Adicionalmente, estas
regulaciones requieren que los propietarios u operadores de sistemas
de tanques de almacenamiento subterráneo con un componente de una
sola pared ubicados dentro de 0,3 km (1.000 pies) de un pozo público
de agua potable implementen un programa de detección o monitoreo
mejorado de fugas.
Un método conocido para el monitoreo de fugas es
revelado en la Patente estadounidense Nº 6,489,824, titulada
"Leak Detection Device for Double Wall Pipeline Systems and
Container Systems" ("Dispositivo de detección de fugas para
sistemas de tuberías y sistemas de contenedores de doble pared"),
el cual emplea un detector de fugas con una bomba de vacío que
incluye un interruptor sensible a la presión y un dispositivo de
alarma para detectar fugas en un sistema de tuberías o contenedores
de doble pared. El detector de fugas revelado es adaptado para
monitorear de forma simultánea distintos contenedores conectados a
una tubería principal colectora y a una bomba de vacío por medio de
tuberías de vacío. Cada contenedor monitoreado incorpora un
conector o válvula de vacío para conectar de manera
fluido-comunicante un espacio de control con el
detector de fugas. Cada tubería de vacío tiene una primera esclusa
de líquido en el conector de vacío para bloquear el líquido que se
ha fugado o filtrado hacia el interior de las tuberías de vacío
desde un contenedor con fugas y evitar así que penetre en los
espacios de control de los contenedores libres de fuga. Se coloca
una segunda esclusa de líquido en la tubería principal colectora
para evitar que el líquido entre a la bomba de vacío. Aunque este
método puede detectar fugas dentro del espacio de control de un
contenedor, es un sistema mecánicamente complejo que requiere de
una cantidad considerable de materiales y un prolongado tiempo de
instalación.
Otros métodos de monitoreo de espacios
secundarios o intersticiales son bien conocidos en el arte e
incluyen la detección continua de fugas utilizando técnicas de
monitoreo de presión o soluciones de salmuera para determinar la
presencia o ausencia de fugas entre el sistema de almacenamiento y
el ambiente circundante. No obstante, para calibrar de manera
efectiva todos estos métodos y sistemas conocidos para su
funcionamiento, se requiere de un prolongado tiempo de instalación
y amplios conocimientos de estos sistemas. Específicamente, para
configurar estos sistemas de monitoreo para su funcionamiento, el
usuario debe ingresar el volumen del espacio secundario o
intersticial a ser monitoreado, lo cual requiere conocimientos
específicos sobre la disposición y configuración de los
contenedores y sistemas de tuberías de doble pared utilizados en el
sistema de almacenamiento subterráneo.
Según la presente invención, se proporciona un
sistema de almacenamiento subterráneo y un método para generar una
curva característica de vacío de un espacio intersticial de un
sistema de almacenamiento subterráneo, como se expone en las
reivindicaciones anexas.
Para una total comprensión del dispositivo
revelado, es necesario hacer referencia a la siguiente descripción
detallada y a los dibujos anexos en donde:
La Fig. 1 ilustra los componentes básicos de un
sistema de monitoreo de vacío intersticial a modo de ejemplo;
La Fig. 2 ilustra un diagrama de flujo que
detalla el funcionamiento de una rutina autoaprendida a modo de
ejemplo;
La Fig. 3 ilustra una curva de vacío
intersticial a modo de ejemplo; y La Fig. 4 ilustra un diagrama de
flujo que detalla el funcionamiento de una rutina de monitoreo a
modo de ejemplo.
\newpage
La Fig. 1 ilustra un sistema de almacenamiento
subterráneo a modo de ejemplo 10 que incluye un tanque de
almacenamiento subterráneo (UST, por sus siglas en inglés) 12
construido para contener de manera segura un líquido 20 como
gasolina, combustible diesel u otro hidrocarburo. El UST 12 es un
tanque de almacenamiento de doble pared construido con una pared
exterior 14, y una pared interior 16 separadas para definir un
espacio intersticial 18. De esta manera, el UST 12 está dividido en
una unidad de contención primaria y en una unidad de contención
secundaria para proporcionarle al sistema de almacenamiento
subterráneo 10 una doble protección contra fugas.
Una bomba de turbina sumergible (STP, por sus
siglas en inglés) 22 como, por ejemplo, el modelo de STP número
STP-75-VL2-7
fabricado por FE PETRO, INC®, proporciona un medio de bombeo del
líquido 20 a un dispensador 24. El STP 22 puede estar montado de
manera fija o removible al UST 12 para posicionar una boquilla de
entrada 22a debajo de la superficie del líquido 20. La boquilla de
entrada 22a, a su vez, proporciona una vía fluida para bombear el
líquido 20 dentro de la unidad de contención primaria al dispensador
24.
Un tubo múltiple de bombeo 26, que puede ser un
componente integral del STP 22 o un componente separado anexado de
manera fija a éste, controla la distribución del líquido bombeado 20
al dispensador 24. El tubo múltiple de bombeo 26 incluye un puerto
de sifón 28 adaptado para conectar de manera
fluido-comunicante el espacio intersticial 18 (por
ejemplo, la unidad de contención secundaria) con el vacío generado
por el STP 22. De esta forma, cuando el STP 22 está activo (por
ejemplo, produciendo un vacío) el puerto de sifón 28 proporciona
una vía de vacío al espacio intersticial 18 para evacuar el líquido
contenido allí. Una válvula de control 30 puede aislar el espacio
intersticial 18 del puerto de sifón 28 para evitar una pérdida de
vacío cuando el STP 22 está inactivo y expuesto a la presión
atmosférica a través de la unidad de contención primaria.
Un sensor de vacío 32 se comunica de manera
fluido-comunicante con el espacio intersticial 18 y
el puerto de sifón 28 para probar y medir los niveles de vacío allí
dentro. El sensor de vacío 32 puede ser un sensor analógico
continuo, un sensor digital discontinuo, un sensor de intercambio, o
cualquier otro dispositivo configurado para probar el nivel de
vacío dentro del espacio intersticial 18. El sensor de vacío 32
puede ser aislado por la válvula de control 30 para evitar las
mediciones de presión atmosférica (es decir, las mediciones de
vacío cero) cuando el STP 22 está inactivo. Sin embargo, cuando el
STP 22 está activo y generando un vacío, la válvula de control 30
se abre para proporcionar una conexión
fluido-comunicante entre el sensor de vacío 32, el
espacio intersticial 18 y el puerto de sifón 28. De esta manera, el
sensor de vacío 32 prueba y mide el cambio en el nivel de vacío
dentro del espacio intersticial 18 generado por el STP 22.
Además, el sensor de vacío 32 puede conectarse
comunicativamente a una unidad de control 34 con un procesador 36 y
una memoria 38. La unidad de control 34 y la memoria 38 reciben y
almacenan datos de vacío, información del sistema, datos de alarma,
etc., del sensor de vacío 32 o de cualquier otro componente
controlado. Las comunicaciones entre la unidad de control 34 y, por
ejemplo, el sensor de vacío 32 y la válvula de control 30, pueden
ser implementadas utilizando cualquier enlace de comunicación
deseado, como una red de área local cableada, un enlace de
comunicación inalámbrico, un enlace de comunicación directo, o un
enlace de comunicación cableado punto a punto.
El procesador 36 puede ejecutar una rutina de
control para dirigir la instalación y funcionamiento del sistema de
almacenamiento subterráneo 10. En particular, la rutina de control
puede ser escrita en cualquier lenguaje de programación de control
de procesos o lenguaje informático como C++, Visual C++, Visual
Basic, y puede ser compilada (de ser necesario) y almacenada en la
memoria 38. Por lo general, la rutina de control asegura la
integridad del sistema de almacenamiento subterráneo 10 mediante la
detección de fugas no deseadas. En particular, la rutina de control
puede ejecutarse en el procesador 36 para aprender de manera
automática las características de vacío del espacio intersticial
18. Además, la rutina de control puede incluir subrutinas
adicionales adaptadas para ejecutarse en el procesador 36 para
monitorear de forma continua el nivel de vacío dentro del espacio
intersticial 18 como una función de tiempo.
Una válvula de orificio de fuga 40 se conecta de
manera fluido-comunicante a la válvula de control
30, el sensor de vacío 32, y un orificio de fuga 42, para
proporcionar una vía de vacío entre el espacio intersticial 18. La
válvula de orificio de fuga 40 y el orificio de fuga 42 pueden
definir un ensamblaje removible para desconectarse del espacio
intersticial 18 cuando ya no sea requerido para la instalación y
operación del sistema de almacenamiento subterráneo 10. La válvula
de orificio de fuga 40 permite la creación automática o manual de
una fuga calibrada o controlada entre el espacio intersticial 18 y
la presión atmosférica más allá del orificio de fuga 42. Una fuga
controlada de este tipo provoca un descenso en el nivel de vacío
dentro del espacio intersticial.
El sensor de vacío 32 puede, a su vez, medir el
nivel de vacío decreciente y comunicar los datos de nivel de vacío
a la rutina de control que se está ejecutando dentro de la unidad de
control 32 a través del enlace de comunicación. La rutina de
control puede, a su vez, manipular los datos de nivel de vacío para
establecer una o más características de vacío del espacio
intersticial 18. En particular, la rutina de control puede
determinar una tasa de cambio de nivel de vacío negativa basada en
los datos de nivel de vacío decreciente causado por la introducción
de la fuga controlada en la unidad de contención secundaria. Se
comprenderá que es posible establecer otras características de
vacío como, por ejemplo, una tasa de cambio de nivel de vacío
positiva, o el tiempo para la evacuación total del espacio oficial,
basándose en los datos del nivel de vacío.
\newpage
El UST 12 puede conectarse a otros componentes
del sistema de almacenamiento subterráneo 10. En particular, el
espacio intersticial 18 puede conectarse de manera
fluido-comunicante a un espacio intersticial
secundario 48 de una tubería dispensadora 46 mediante una
pluralidad de puertos de vacío 44-44b. En
funcionamiento, la tubería dispensadora de doble pared 46 puede
proporcionar la conexión fluido-comunicante entre el
líquido 20 almacenado dentro del UST 22 y el dispensador 24. Así,
todo el sistema de almacenamiento subterráneo 10, incluyendo el UST
12 y la tubería dispensadora 46, tiene doble pared y es hermético
para evitar las penetraciones y la corrosión que podrían
experimentarse durante condiciones normales de funcionamiento.
La Fig. 2 ilustra un diagrama de flujo de
operaciones generalizado de una subrutina de autocalibración o
autoaprendizaje 50 adaptada para aprender las características de
vacío del espacio intersticial 18. La subrutina de autoaprendizaje
50 determina y almacena las características de vacío basándose, en
parte, en los cambios medidos en el nivel de vacío como una función
de tiempo. La subrutina de autoaprendizaje 50 aprende las
características de vacío sin necesidad de determinar o calcular el
volumen total del espacio intersticial 18, la capacidad de vacío
del STP 22, la sensibilidad del sensor de vacío 32, etc. De esta
manera, la rutina de autoaprendizaje 50 proporciona un medio rápido
y eficiente de calibración y monitoreo del espacio intersticial 18
de cualquier volumen o complejidad conocido o no conocido. Se
comprenderá que la rutina de autoaprendizaje 50 puede actuar como
una rutina única independiente de la rutina de control o de otras
subrutinas. Sin embargo, la rutina de autoaprendizaje 50 puede
integrarse con la rutina de control para satisfacer los requisitos
de calibración del sistema de almacenamiento subterráneo 10.
La rutina de autoaprendizaje 50 puede ejecutarse
siempre que se haya cumplido un criterio predeterminado. En
particular, la rutina de autoaprendizaje 50 puede ejecutarse de
manera manual como parte de un procedimiento de mantenimiento
programado regularmente, o de forma automática en respuesta a un
cambio en la configuración del sistema de almacenamiento
subterráneo 10, como parte de la instalación y configuración inicial
del sistema de almacenamiento subterráneo 10, o para compensar un
cambio en el nivel de vacío con el transcurso del tiempo.
Un bloque 52 carga las configuraciones iniciales
almacenadas y las condiciones predeterminadas requeridas para
ejecutar la rutina de autoaprendizaje 50 desde la memoria 38 (ver
Fig. 1). Estas configuraciones iniciales y condiciones
predeterminadas pueden incluir, entre otras cosas, un nivel de vacío
máximo deseado P_{máx}, un nivel de vacío mínimo permitido
P_{m\text{í}n}, cerrar la válvula de control 30, y calibrar el
sensor de vacío 32.
Aunque es posible configurar el nivel de vacío
máximo deseado en prácticamente cualquier valor, las pruebas
empíricas indican la preferencia por un nivel de vacío de alrededor
de 10 plg Hg (254 mm Hg), lo cual representa un nivel de vacío
factible que es fácilmente distinguible de la presión atmosférica.
De manera similar, el nivel de vacío mínimo aceptable puede ser
configurado en, por ejemplo, 2 plg Hg (50,8 mm Hg). Por lo general,
el nivel de vacío mínimo P_{m\text{í}n} proporciona un límite o
umbral menor para identificar cuándo el nivel de vacío actual
P_{medida} dentro del espacio intersticial 18 está disminuyendo
hacia la presión atmosférica (es decir, próximamente 0 plg Hg o
vacío cero).
Un bloque 54 hace que el sensor de vacío 32
pruebe y mida el nivel de vacío actual P_{medida} dentro del
espacio intersticial 18. Generalmente, el sensor de vacío 32 prueba
el nivel de vacío actual P_{medida} en intervalos regulares de
tiempo durante todo el funcionamiento de la rutina de
autoaprendizaje 50. La memoria 38 puede almacenar los datos de
nivel de vacío que representan el nivel de vacío actual P_{máx} en
una base de datos histórica como un nivel de vacío almacenado
P_{almacenado}. El nivel de vacío almacenado P_{almacenado}
puede ser archivado de forma permanente en la base de datos
histórica (es decir, guardado en la base de datos) o puede ser
almacenado de manera temporaria para su utilización en cálculos,
análisis, etc., para ser borrados o sobreescritos posteriormente a
medida que se prueban y almacenan nuevos datos.
Un bloque 56 compara el nivel de vacío actual
P_{medida} con la presión atmosférica (es decir, vacío cero) para
establecer una referencia de vacío antes de la ejecución de los
pasos restantes dentro de la rutina de autoaprendizaje 50. Al
momento de la detección de un vacío en el espacio intersticial 18,
un bloque 58 hace que la válvula de control 30 y la válvula de
orificio de fuga 40 se abran y ventilen el vacío detectado hacia la
atmósfera. Un bloque 60 provoca que el sensor de vacío 32 pruebe el
nivel de vacío actual P_{medida} hasta detectar la presión
atmosférica. Cuando el sensor de vacío 32 detecta la presión
atmosférica, un bloque 62 cierra la válvula de control 30 y la
válvula de orificio de fuga 40 para sellar y aislar el espacio
intersticial 18 en preparación para la ejecución de una porción de
procedimiento de evacuación de la rutina de autoaprendizaje 50.
Un bloque 64 inicia el procedimiento de
evacuación y la rutina de autoaprendizaje 50 comienza a aprender los
datos de nivel de vacío requeridos para la generación de una
"curva ascendente" (un ejemplo de la cual se muestra en la
Fig. 3 como la línea 102). En particular, el bloque 64 activa el STP
22, el cual, a su vez, comienza a evacuar el espacio intersticial
18 a través del puerto de sifón 28. Un bloque 66 abre la válvula de
control 30 para establecer comunicaciones
fluido-comunicantes entre el STP 22, el espacio
intersticial 18, y el sensor de vacío 32. Por lo general, la
válvula de control 30 se abre luego de un período de retraso igual
a la cantidad de tiempo requerida para que el sensor de vacío 32
detecte el vacío generado por el STP 22. Se comprenderá que el
período de retraso asociado con el sensor de vacío 32 puede depender
adicionalmente de factores como la sensibilidad del sensor de vacío
32, la capacidad de vacío del STP 22, y el volumen total del
espacio intersticial 18.
Un bloque 68 hace que el sensor de vacío 32
pruebe y mida el nivel de vacío actual P_{medida} dentro del
espacio intersticial 18 en el intervalo de tiempo \Deltat. Un
bloque 70 hace que el procesador 36 configure el nivel de vacío
almacenado P_{almacenado} en posición igual al nivel de vacío
actual P_{medida}, y almacene el nivel de vacío almacenado
resultante P_{almacenado} en la base de datos histórica
establecida dentro de la memoria 38. En este punto, la tasa de
cambio de evacuación o de nivel de vacío de curva ascendente dentro
del espacio intersticial 18 puede ser calculada basándose en la
diferencia que existe entre el nivel de vacío actual y el nivel de
vacío almacenado durante un intervalo de tiempo fijo o conocido. Una
tasa de cambio de evacuación P_{evac} puede ser descrita de forma
matemática por la fórmula:
La tasa de cambio de evacuación
\DeltaP_{evac} describe la inclinación positiva o creciente de
la curva de evacuación representativa de un incremento en el nivel
de vacío dentro del espacio intersticial 18. De manera alternativa,
trazando los niveles del nivel de vacío actual P_{medida}, y el
nivel de vacío almacenado P_{almacenado} probado durante la
operación de la subrutina de autoaprendizaje 50 como funciones de
tiempo, es posible construir la curva de evacuación.
Un bloque 72 compara el nivel de vacío actual
P_{medida} con un nivel de vacío máximo deseado P_{máx}. Si el
nivel de vacío actual es inferior al nivel de vacío máximo deseado,
la rutina de autoaprendizaje 50 ingresa en un bucle 74 y procede a
aprobar y almacenar el nivel de vacío actual P_{medida} hasta
alcanzar el nivel de vacío máximo deseado. No obstante, cuando el
bloque 72 detecta que el nivel de vacío actual supera el nivel de
vacío máximo deseado, un bloque 76 cierra la válvula de control
30.
Posteriormente, un bloque 78 desactiva el STP 22
y el procedimiento de evacuación concluye. En este punto, el
espacio intersticial 18 es sellado y aislado por la válvula de
control 30, y el nivel de vacío actual P_{medida} permanece
prácticamente constante en el nivel de vacío máximo deseado
P_{máx}.
Un bloque 80 hace que el sensor de vacío 32
pruebe y mida el nivel de vacío actual Pmedida dentro del espacio
intersticial sellado 18 en cada intervalo de tiempo \Deltat. Se
espera que el nivel de vacío actual P_{medida} permanezca en el
nivel de vacío máximo deseado P_{máx} durante una cantidad fija de
intervalos de tiempo. Además, la memoria 38 puede almacenar el
nivel de vacío actual P_{medida}, el cual equivale al vacío máximo
deseado P_{máx}, en la memoria 38 como el nivel de vacío
almacenado P_{almacenado}. En este punto, la tasa de cambio de
nivel de vacío dentro del espacio intersticial 18 es prácticamente
cero. En otras palabras, el nivel de vacío dentro del espacio
intersticial sellado es constante. Un cambio positivo o negativo en
el nivel de vacío durante este intervalo de tiempo representa una
anomalía, como una fuga, que accionará una alarma. Una tasa de
cambio máxima de vacío \DeltaP_{máx} puede ser descrita de forma
matemática por la fórmula:
La tasa de vacío máxima de tasa de cambio de
vacío \DeltaP_{máx} representa la línea de cero inclinación
correspondiente al nivel de vacío máximo deseado P_{máx}. Se
comprenderá que la determinación de la tasa de cambio de vacío
máxima \DeltaP_{máx} es un cálculo opcional que puede ser
llevado a cabo por la unidad de control 34.
Un bloque 82 inicia el procedimiento de
disminución y la rutina de autoaprendizaje 50 comienza a aprender
los datos de nivel de vacío requeridos para generar la "baja" o
"curva descendente" (un ejemplo de lo cual se muestra en la
Fig. 3 como la línea 106). En particular, la válvula de orificio de
fuga 40 se abre en respuesta a un comando emitido por la rutina de
control que se está ejecutando dentro de la unidad de control 34. En
funcionamiento, la válvula de orificio de fuga 40, la cual puede
ser una válvula manual que requiera la intervención de un operador
para abrirse, proporciona una vía fluida entre el nivel de vacío
actual de P_{medida} dentro del espacio intersticial 18 y el
nivel de vacío cero de la atmósfera. En otras palabras, la válvula
de orificio de fuga 40 proporciona una vía de compensación entre el
alto nivel de vacío dentro del espacio intersticial 18 y el nivel
de vacío cero de la presión atmosférica. El descenso del nivel de
vacío actual P_{medida} dentro del espacio intersticial 18
causado por la fuga controlada proporciona un método para
caracterizar el desempeño de la unidad de contención secundaria en
presencia de una fuga real no controlada.
Un bloque 84 hace que el sensor de vacío 32
pruebe y mida el nivel de vacío actual descendente P_{medida}
dentro del espacio intersticial 18 en cada uno de los intervalos de
tiempo \Deltat. Un bloque 86 le indica al procesador 36 que
almacene el nivel de vacío actual descendente P_{medida} en la
memoria 38 como el nivel de vacío almacenado P_{almacenado}. En
este punto, la tasa de cambio de nivel de vacío baja o de curva
descendente dentro del espacio intersticial 18 puede ser calculada
basándose en la diferencia que existe entre el nivel de vacío
almacenado P_{almacenado} y el nivel de vacío actual P_{medida}
durante un intervalo de tiempo fijo \Deltat. Una tasa de cambio
descendente \DeltaP_{descendente} puede ser descrita de forma
matemática por la fórmula:
La tasa de cambio descendente
\DeltaP_{descendente} representa la inclinación negativa de la
curva descendente, la cual es la línea definida por los valores
descendentes de nivel de vacío actual P_{medida} medidos por el
sensor de vacío 32 durante el procedimiento de disminución de la
rutina de autoaprendizaje 50.
Un bloque 88 compara el nivel de vacío actual
P_{medida} con un nivel de vacío mínimo deseado P_{m\text{í}n}.
Se comprenderá que el nivel de vacío mínimo deseado P_{m\text{í}n}
podría ser configurado al vacío cero (es decir, presión
atmosférica) pero por lo general será más alto para reducir el
tiempo total de instalación del sistema. En otras palabras, cuanto
más cerca de la presión atmosférica se configure el nivel de vacío
mínimo deseado P_{m\text{í}n}, más tiempo tardará el espacio
intersticial 18 en compensarse. Si el nivel de vacío actual
P_{medida} es mayor que el nivel de vacío mínimo deseado
P_{m\text{í}n}, la rutina de autoaprendizaje 50 entra a un bloque
90 y procede a probar y almacenar el nivel de vacío actual
P_{medida} hasta que el sensor de vacío 32 detecte el nivel de
vacío mínimo deseado P_{m\text{í}n} dentro del espacio
intersticial 18. No obstante, si, en el bloque 88, el nivel de
vacío actual P_{medida} es inferior al nivel de vacío mínimo
deseado P_{m\text{í}n}, un bloque 92 hace que la válvula de
control 30 se cierre. En este punto, el procedimiento de disminución
de la rutina de autoaprendizaje 50 concluye y las tasas de cambio
aprendidas \DeltaP_{evac} y \DeltaP_{descendente} pueden
combinarse para producir la curva general de características de
vacío mostrada en la Fig. 3.
La Fig. 3 ilustra una curva general
característica de vacío 100 que representa las tasas de cambio
aprendidas \DeltaP_{evac}, \DeltaP_{descendente}, y la tasa
derivada opcionalmente \DeltaP_{máx}, medidas y derivadas por
la operación de la rutina de autocalibración 50. Como se indicó
antes, la línea 102 representa la tasa de cambio de evacuación
aprendida \DeltaP_{evac} derivada durante la rutina de
autoaprendizaje 50 y, en particular, ilustra un aumento positivo en
el nivel de vacío del espacio intersticial 18 como una función de
tiempo. En términos físicos, la línea 102 representa el espacio
intersticial sellado 18 conectado de manera
fluido-comunicante, a través de la válvula de
control 30, al STP activo 22. Un tiempo máximo T_{máx} representa
la cantidad de tiempo requerida para que el STP 22 aumente el nivel
de vacío actual dentro del espacio intersticial 18 al nivel de
vacío máximo deseado P_{máx.}
Un alcance superior definido por la línea 102a y
un alcance inferior definido por la línea 102b establecen la
cantidad permitida de variación del nivel de vacío de la línea
aprendida 102 durante el procedimiento de evacuación. Una subrutina
de alarma puede activarse cuando el nivel de vacío actual
P_{medida} se desvía más allá de los límites aceptables
establecidos por los alcances superiores e inferiores definidos por
las líneas 102a y 102b. Por ejemplo, la subrutina de alarma puede
determinar que existe una fuga dentro del espacio intersticial 18
cuando se determina que el nivel de vacío actual se encuentra fuera
de los alcances superiores e inferiores definidos por las líneas
102a y 102b, o cuando no se alcanza el vacío máximo deseado
P_{máx} por el tiempo T_{máx}.
Una línea 104 representa el nivel de vacío
máximo deseado P_{máx} y la tasa de cambio de vacío máximo
aprendida \DeltaP_{máx} igual a cero (es decir, el vacío es
constante). En términos físicos, la línea 104 representa el nivel
de vacío actual constante medido cuando el espacio intersticial 18
es sellado y aislado del STP 22, y de la válvula de orificio de
fuga 40. El espacio intersticial aislado 18 asegura que el nivel de
vacío actual P_{medida} permanezca prácticamente constante en
P_{máx} durante la cantidad fija de intervalos de tiempo.
Como se describió anteriormente, la línea 106
representa la tasa de cambio descendente aprendida
\DeltaP_{descendente} derivada durante la rutina de
autoaprendizaje 50. La línea 106 ilustra una disminución en el nivel
de vacío medido dentro del espacio intersticial 18 como una función
de tiempo. En particular, la línea 106 corresponde a una
configuración del sistema donde una fuga controlada ha sido
introducida en el sistema de almacenamiento subterráneo 10, y el
nivel de vacío actual P_{medida} disminuye a medida que el vacío
dentro del espacio intersticial 18 se compensa con la presión
atmosférica (es decir, un nivel de vacío igual a cero).
Como se ilustra en la Fig. 3, un alcance de
permeación 108 es definido por una línea superior 108a y una línea
inferior 108b que se inclinan alejándose de la línea 106. El alcance
de permeación 108 representa el perfil de vacío a modo de ejemplo
para el espacio intersticial sellado 18 como una función de tiempo.
En otras palabras, durante condiciones normales de operación (por
ejemplo, operaciones en estado de equilibrio sin fugas y otras
variaciones), se espera que el nivel de vacío actual P_{medida}
sea medido dentro del alcance de permeación 108 definido por las
líneas 108a y 108b. El descenso de vacío estable representado por el
alcance de permeación 108 es atribuible a las propiedades naturales
de permeación del sistema de almacenamiento subterráneo 10, más que
a una fuga u otra ano-
malía.
malía.
No obstante, si el nivel de vacío actual
P_{medida} o la tasa de cambio del nivel de vacío actual
\DeltaP_{actual} se desvía del alcance definido por las líneas
108a y 108b, (es decir, se encuentra fuera del alcance de permeación
108), entonces se asume la existencia de una fuga u otra anomalía
dentro del espacio intersticial 18 y la subrutina de alarma podría
activarse.
\newpage
La Fig. 4 ilustra un diagrama de flujo que
detalla la operación de una rutina de monitoreo a modo de ejemplo
120 que emplea la curva característica de vacío total 100. Un bloque
122 hace que el sensor de vacío 32 pruebe y mida el nivel de vacío
actual P_{medida} dentro del espacio intersticial 18. Un bloque
124 compara el nivel de vacío actual P_{medida} con un nivel de
vacío mínimo permitido P_{m\text{í}n} (por ejemplo, 51 mm Hg (2
plg Hg) o vacío cero). Si el nivel de vacío actual P_{medida} se
encuentra por debajo de un nivel de vacío mínimo permitido
P_{m\text{í}n}, un bloque 126 activa el STP 22 el cual, a su vez,
comienza a evacuar el espacio intersticial 18 como se indica de
modo general con la curva de evacuación 102 ilustrada en la Fig.
3.
Un bloque 128 hace que la válvula de control 30
se abra, estableciendo así una comunicación
fluido-comunicante entre el STP 22, el espacio
intersticial 18, y el sensor de vacío 32. Por lo general, la válvula
de control 30 se abre luego de un período de retraso igual a la
cantidad de tiempo requerida para que el sensor de vacío 32 detecte
el vacío generado por el STP 22. Un bloque 130 le indica el sensor
de vacío 32 que pruebe y mida el nivel de vacío actual creciente
P_{medida} dentro del espacio intersticial 18 en cada uno de los
intervalos de tiempo \Deltat.
Un bloque 132 compara una tasa de cambio de
nivel de vacío actual P_{actual }con la tasa de cambio de
evacuación aprendida \DeltaP_{evac} determinada durante la
rutina de autoaprendizaje 50. Se comprenderá que la tasa de cambio
del nivel de vacío actual \DeltaP_{actual} puede determinarse
basándose en la diferencia que existe entre el nivel de vacío
actual P_{medida} y los niveles de vacío almacenados
P_{almacenado} como una función de tiempo. Una tasa de cambio de
nivel de vacío actual \DeltaP_{actual} puede ser descrita por
la fórmula:
Si se determina que la tasa de cambio de nivel
de vacío actual \DeltaP_{actual} es inferior a la tasa de
cambio de evacuación aprendida \DeltaP_{evac}, un bloque 134
podría activar la rutina de alarma. No obstante, si la tasa de
cambio de nivel de vacío actual \DeltaP_{actual} supera la tasa
de cambio de evacuación aprendida \DeltaP_{evac}, un bloque 136
le indica al procesador 36 que almacene el nivel de vacío actual
creciente P_{medida} en la memoria 38 como el nivel de vacío
almacenado P_{almacenado}.
Un bloque 138 compara el nivel de vacío actual
P_{medida} con un nivel de vacío máximo deseado P_{máx}. Si el
nivel de vacío actual es inferior al nivel de vacío máximo deseado
P_{máx}, la rutina de monitoreo 120 ingresa en un bucle 140 y
procede a probar y almacenar el nivel de vacío actual P_{medida}
hasta que se detecte el nivel de vacío máximo P_{máx} deseado.
Sin embargo, si el nivel de vacío actual P_{medida} supera el
nivel de vacío máximo deseado P_{máx}, un bloque 142 hace que la
válvula de control 30 se cierre.
Un bloque 144 desactiva el STP 22 luego de
completar la evacuación del espacio intersticial ahora sellado 18.
Así, la rutina de monitoreo 120 ha recargado el nivel de vacío
dentro del espacio intersticial 18. En funcionamiento, la
evacuación o aumento en el nivel de vacío del espacio intersticial
18 procede a lo largo de la curva de vacío de evacuación aprendida
102, y la rutina de monitoreo 120 verifica de forma continua que el
nivel de vacío actual P_{medida} permanezca dentro del alcance
predefinido definido por las líneas 102a y 102b. De forma
simultánea, el tiempo requerido para recargar el espacio
intersticial 18 hasta el nivel de vacío máximo deseado P_{máx}
puede ser comparado con el tiempo máximo T_{máx}. Si el tiempo de
recarga actual supera el tiempo máximo T_{máx}, se asume la
existencia de una fuga u otra anomalía y la rutina de alarma 134 se
activa.
Un bloque 146 reinicia la rutina de monitoreo
120 de modo tal que el sensor de vacío 32 pruebe y mida el nivel de
vacío actual P_{medida} en el bloque 122. En el bloque 124, el
nivel de vacío actual recientemente recargado P_{medida} es
comparado con el nivel de vacío mínimo permitido P_{m\text{í}n}
(por ejemplo, 51 mm Hg (2 plg Hg) o vacío cero). Dado que el nivel
de vacío actual recientemente recargado P_{medida} es mayor que el
nivel de vacío mínimo permitido P_{m\text{í}n}, un bloque 148
compara la tasa de cambio de nivel de vacío actual P_{actual} con
la tasa de cambio descendente aprendida \DeltaP_{descesdente}
determinada durante la rutina de autoaprendizaje 50.
Como se discutió anteriormente, el espacio
intersticial 18 está sellado y la rutina de monitoreo 120 mide el
nivel de vacío actual P_{medida} para determinar si la disminución
en el nivel de vacío actual P_{medida} es atribuible a las
propiedades naturales de permeación del sistema de almacenamiento
subterráneo 10 o a una fuga.
Además, la comparación entre la curva de vacío
aprendida y el nivel de vacío actual P_{medida} puede basarse en
la diferencia que existe entre la tasa de cambio descendente
\DeltaP_{descendente} y la tasa de cambio actual
\DeltaP_{actual} o simplemente en la diferencia que existe entre
el nivel de vacío actual P_{medida} y la propia Curva de vacío
aprendida.
Un bloque 150 le indica al procesador 36 que
almacene el nivel de vacío actual P_{medida} en la memoria 38
como el nivel de vacío almacenado P_{almacenado}. En este punto,
la rutina de monitoreo 120 ingresa en un bucle 152 y procede a
probar y almacenar el nivel de vacío actual P_{medida} hasta que
se detecte el nivel de vacío mínimo permitido, momento en el cual
el STP 22 se activa para evacuar el espacio intersticial 18.
Aunque las realizaciones descritas aquí han sido
dirigidas a mediciones y análisis del nivel de vacío, se
comprenderá que es posible emplear una sobrepresión dentro del
espacio intersticial 18 para proporcionar un gradiente de presión
apropiado para la medición por parte de una rutina de
autoaprendizaje 50 y el monitoreo por parte de una rutina de
monitoreo 120. Además, se comprenderá que el nivel de vacío actual
P_{medida} y las tasas de cambio calculadas pueden ser
determinadas de manera manual. Por ejemplo, las instrucciones
manuales pueden indicarle a la unidad de control 34 que pruebe y
almacene el nivel de vacío actual P_{medida} dentro del espacio
intersticial 18. Además, un operador puede emplear las fórmulas de
tasa de cambio y los conceptos discutidos arriba junto con los
niveles de vacío almacenados P_{almacenado} para calcular de forma
manual las tasas de cambio deseadas.
Claims (29)
1. Un sistema de almacenamiento subterráneo (10)
que consta de:
una unidad de contención primaria;
una unidad de contención secundaria (18)
preparada para contener de manera sellada la unidad de contención
primaria;
un sistema de detección de fugas adaptado para
probar la presión dentro de la unidad de contención secundaria
(18), donde el sistema de detección de fugas está adaptado para
detectar fugas de fluidos en la unidad de contención primaria y en
la unidad de contención secundaria (18);
una válvula de orificio de fuga (40) conectada
de manera fluido-comunicante a la unidad de
contención secundaria (18);
una unidad de control (34) con un procesador
(36) adaptado para ejecutar una rutina de autocalibración (50),
donde la rutina de autocalibración (50) está adaptada para medir una
primera tasa de cambio de nivel de vacío durante la evacuación de
la unidad de contención secundaria (18) y una segunda tasa de cambio
de nivel de vacío durante una fuga controlada creada por la válvula
de orificio de fuga (40) en la unidad de contención secundaria (18)
basada en la presión probada por el sistema de detección de
fugas.
2. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 1, donde la válvula de orificio de fuga
(40) está conectada de manera removible a la unidad de contención
secundaria (18).
3. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 1, donde la unidad de contención secundaria
(18) está conectada de manera fluido-comunicante a
una bomba de vacío (22, 28) adaptada para evacuar la unidad de
contención secundaria (18).
4. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 1, donde la unidad de contención secundaria
(18) está conectada de manera fluido-comunicante a
un sensor de vacío (32) adaptado para medir un nivel de vacío
dentro de la unidad de contención secundaria (18).
5. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 4, donde el sensor de vacío (32) es un
sensor seleccionado de entre el grupo que consta de un sensor
analógico continuo, un sensor digital discontinuo, y un sensor de
intercambio.
6. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 1, donde el sistema de detección de fugas
es un sistema de detección de vacío.
7. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 1, donde el sistema de detección de fugas
está conectado de manera fluido-comunicante a la
unidad de contención secundaria (18) y la unidad de control (34)
incluye una memoria que almacena la rutina de autocalibración
(50).
8. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 1, donde la válvula de orificio de fuga
(40) está conectada de manera fluido-comunicante a
la unidad de contención secundaria (18) y a un sensor de vacío
(32), donde la válvula de orificio de vacío (40) está adaptada para
proporcionar una fuga controlada cuando se encuentra en una
posición abierta; y la unidad de control (34) está conectada de
forma comunicativa al sensor de vacío (32) y adaptada para recibir
una señal de salida de vacío, donde la unidad de control (34)
incluye una memoria para almacenar la rutina de autocalibración (50)
y el procesador (36) está adaptado para ejecutar la rutina de
autocalibración (50) basado en la señal de salida de vacío y en un
intervalo de tiempo determinado por el procesador.
9. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 8, que consta adicionalmente de una válvula
de control adaptada para aislar de manera
fluido-comunicante la unidad de contención
secundaria (18).
10. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 8, donde la válvula de orificio de fuga
(40) es una válvula manual.
11. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 8, que consta adicionalmente de una vía de
fluidos entre la unidad de contención secundaria (18) y una fuente
de vacío cero.
12. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 8, donde la unidad de control (34) activa
la rutina de autocalibración (50) basada en un criterio
predeterminado.
13. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 12, donde la unidad de control (34)
desactiva la rutina de autocalibración (50) cuando la presión
probada es inferior al nivel de vacío mínimo deseado.
14. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 8, donde la rutina de autocalibración (50)
está adaptada para desarrollar una curva característica de vacío que
representa la primera y la segunda tasa de cambio de nivel de vacío
en la unidad de contención secundaria (18).
15. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 8, donde la unidad de control (34) incluye
adicionalmente una rutina de monitoreo continuo adaptada para ser
ejecutada en el procesador (36).
16. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 1, donde el sistema de detección de fugas
está adaptado para probar un diferencial de presión dentro de la
unidad de contención secundaria (18) y la unidad de control (34)
incluye la memoria (38) para almacenar la rutina de autocalibración
(50).
17. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 16, donde la unidad de contención secundaria
(18) está conectada de manera fluido-comunicante a
una bomba.
18. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 17, donde la bomba está adaptada para
presurizar la unidad de contención secundaria (18).
19. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 17, donde la bomba está adaptada para
evacuar la unidad de contención secundaria (18).
20. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 16, donde la unidad de contención secundaria
(18) está conectada de manera fluido-comunicante a
un sensor (32) adaptado para medir el diferencial de presión dentro
de la unidad de contención secundaria (18).
21. Un sistema de almacenamiento subterráneo
según la reivindicación 20, donde el sensor (32) es un sensor
seleccionado de entre el grupo que consta de un sensor analógico
continuo, un sensor digital discontinuo, y un sensor de
intercambio.
22. Un método para generar una curva
característica de vacío de un espacio intersticial de un sistema
almacenamiento subterráneo, donde el método consta de: generar un
vacío dentro del espacio intersticial en respuesta a un criterio
predeterminado; determinar una primera tasa de cambio de nivel de
vacío dentro del espacio intersticial durante la evacuación; crear
una fuga controlada dentro del espacio intersticial; y determinar
una segunda tasa de cambio de nivel de vacío dentro del espacio
intersticial durante la fuga controlada.
23. Un método según la reivindicación 22, donde
generar un vacío incluye adicionalmente activar una bomba de vacío
conectada de manera fluido-comunicante al espacio
intersticial.
24. Un método según la reivindicación 23, donde
generar un vacío incluye adicionalmente abrir una válvula de
control para proporcionar una conexión
fluido-comunicante entre la bomba de vacío y el
espacio intersticial.
25. Un método según la reivindicación 22, donde
generar un vacío incluye adicionalmente generar el vacío en
respuesta a la detección de que el primer nivel de vacío se
encuentra por debajo de un nivel mínimo de vacío.
26. Un método según la reivindicación 21, donde
determinar una primera tasa de cambio de nivel de vacío incluye
adicionalmente medir un nivel de vacío intersticial durante un
intervalo de tiempo.
27. Un método según la reivindicación 26, donde
determinar una primera tasa de cambio de nivel de vacío incluye
adicionalmente medir de manera continua un nivel de vacío
intersticial en un intervalo regular de tiempo.
28. Un método según la reivindicación 21, donde
crear una fuga controlada incluye adicionalmente abrir una válvula
de fuga.
29. Un método según la reivindicación 28, donde
la apertura de una válvula de fuga ocurre cuando el nivel de vacío
dentro del espacio intersticial es igual a un nivel de vacío
máximo.
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