Las tecnologías de detección de fugas por vibración son una tecnología emergente en la detección de fugas para ductos y pérdida de monitoreo. Este artículo ofrece una explicación básica de la inducción de vibraciones en ductos.

Principio de la Tecnología

El comportamiento de un ducto con fugas depende de la estructura del ducto, el comportamiento hidráulico y su interacción con el fluido que circula dentro del mismo. Los cambios de presión causados por una fuga son acompañados por un cambio en la amplitud de la respuesta de vibración de la superficie del ducto en un patrón específico. Las fluctuaciones de presión son proporcionales a la aceleración superficial del ducto y se pueden medir con un transductor de aceleración (acelerómetros que utilizan la ecuación diferencial de los movimientos de un rayo vibratorio).

Las técnicas de correlación cruzada se utilizan en el análisis espectral de potencia de la señal de vibración para filtrar el ruido causado por transitorios, dejando atrás la señal útil que indica una condición de fuga/no fuga en el ducto

Arquitectura del Sistema/Componentes Utilizados

 

Figura 1: Principio de Detección de Fugas por Vibración

El LDS basado en vibración consta de dos componentes principales: dispositivos de campo para medir y transmitir las señales de vibración y una computadora remota con software para analizar las señales

La Figura 2 muestra un ejemplo de la arquitectura del sistema. Los sensores miden la aceleración de la superficie del ducto y pasan los datos a las unidades de adquisición de datos que almacenan, amplifican y digitalizan las señales análogas. Las unidades de adquisición de datos transmiten la información a una PC remota vía GSM, radio o satélite. El software de análisis de vibración procesa los datos para determinar si se presenta o no se presenta una fuga.

 

Figura 2: Arquitectura del sistema

Procesamiento de los datos

El LDS utiliza algoritmos de Correlación Cruzada Generalizada (GCC) para analizar las vibraciones que una fuga introduce en el ducto. Esta técnica es aplicada a los datos de aceleración medidos en dos ubicaciones discretas, aplicando funciones de ponderación (al menos tres) que incluyen PHAT, EKHART, SCOT o ROTH. El sistema utiliza los resultados del cálculo para determinar el método más apropiado para declarar si hay una fuga en la señal.

La transformación de Fourier convierte las señales de dominio tiempo en señales de dominio frecuencia.

  • Se determina la función de densidad espectral de potencia cruzada de la señal
  • Las señales de dominio frecuencia son ponderadas por GCC en función del espectro de potencia cruzada. Esto también suprime el efecto del ruido en la señal.
    Los puntos de pico se obtienen en los resultados (forma de la onda de señal y espectro). Cuando no hay fugas en el ducto, el espectro
  • carece de puntos de pico. Cuando se presenta una fuga, el espectro presenta dos picos, medidos por sensores de vibración localizados antes y después de la fuga
  • El punto de pico en los resultados es utilizado en conjunto con las frecuencias de muestreo para calcular la diferencia de tiempo (retardo de tiempo) entre las dos señales. Conociendo la distancia entre los dos sensores de vibración (L), la velocidad en la transmisión de la señal (C) y el retardo en el tiempo (dt), la localización de la fuga (X) se calcula de la siguiente forma

 

Conclusión

La tecnología de detección de fugas basada en vibración aún está evolucionando. Sin embargo, la disponibilidad de una amplia gama de acelerómetros y paquetes de software de análisis de vibración en el mercado hace que esta tecnología sea rentable y prometedora para la detección y localización de robos y fugas en ductos, especialmente en ductos instalados que carecen de cables de fibra óptica.

Esta tecnología también puede proporcionar a los operadores de ductos indicaciones de “intrusiones” o “perturbaciones de terceros” cuando los sensores están configurados para actuar como sensores de vibración.

REFERENCIAS

[1] Qi Wang, Kaixing Hong, Xiangxian Chen, Hai Huang, Design of a Vibration based Leak Detection System, Zhejiang University, Hangzhou, 2014

[2] Sepideh Yazdekhasti, Kalyan R. Piratla, Sez Atamturktur & Abdul A. Khan (2016): Novel vibration-

Categoría: Consejo para mejores practices

Por: Atmos International
Fecha: 13 abril 2019