SANTOS CASTAÑEDA, Gerardo (Km. 7 vía Floridablanca, Piedecuesta, Santander, CO)
LEAL DIAZ, Gonzalo (Km. 7 vía Floridablanca, Piedecuesta, Santander, CO)
LATORRE CORTES, Guillermo (Km. 7 Via Florida Blanca, Piedecuesta, Santander, CO)
ORDOÑEZ LOZANO, Hector, Danilo (Km. 7 Via Florida Blanca, Piedecuesta, Santander, CO)
GUZMAN MEJIA, Jairo, Humberto (Km. 7 Via Florida Blanca, Piedecuesta, Santander, CO)
AFANADOR REY, Edelmira (Km. 7 vía Floridablanca, Piedecuesta, Santander, CO)
SANTOS CASTAÑEDA, Gerardo (Km. 7 vía Floridablanca, Piedecuesta, Santander, CO)
LEAL DIAZ, Gonzalo (Km. 7 vía Floridablanca, Piedecuesta, Santander, CO)
LATORRE CORTES, Guillermo (Km. 7 Via Florida Blanca, Piedecuesta, Santander, CO)
ORDOÑEZ LOZANO, Hector, Danilo (Km. 7 Via Florida Blanca, Piedecuesta, Santander, CO)
GUZMAN MEJIA, Jairo, Humberto (Km. 7 Via Florida Blanca, Piedecuesta, Santander, CO)
REIVINDICACIONES
1. Equipo dosificador (3) de elementos geométricos caracterizado porque comprende: un mecanismo de inyección (7) constituido por un conjunto tornillo(1 1)-tuerca(12)-paletas(13), un mecanismo de carga de esferas (8), un mecanismo de control (9) y un sistema motriz (10).
2. Un equipo dosificador según Ia reivindicación 1 caracterizado porque el mecanismo de inyección comprende un conjunto tornillo (11)-tuerca (12)- paletas (13) que presiona los elementos geométricos (2) dentro de las carrileras (14) que los guía a Io largo del cuerpo principal (15) que se extiende desde el sistema de carga (8) hasta Ia tee (16) que va instalada en Ia bifurcación (by-pass) (17).
3. Un equipo dosificador según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el tornillo (11) está conformado por un tramo de varilla (18) de 2" de diámetro, roscada en casi toda su extensión, con descargues en los extremos (19), para evitar estrelladas de Ia tuerca principal (12), y está soportado en sus extremos en cojinetes de fricción en bronce al aluminio, y con el extremo superior extendido para recibir el sello de presión (30), que evita las fugas del producto, y permitir el accionamiento del sistema motriz(10).
4. Un equipo dosificador según Ia reivindicación 3 caracterizado porque el sello de presión (30) comprende un conjunto de cinco anillos.
5. Un equipo dosificador según Ia reivindicación 2 caracterizado porque comprende mecanismos de trinquete (20) en el extremo inferior de cada carrilera (14), que retienen momentánea y controladamente Ia entrega de los elementos geométricos a Ia tee (16) del by-pass(17).
6. Un equipo dosificador según Ia reivindicación 1 caracterizado porque el mecanismo de carga (8) está constituido por un conjunto de 4 tubos curvos con válvulas en sus extremos y/o tapados con tapas roscadas (21), los cuales están sostenidos por Ia brida superior (27).
7. Un equipo dosificador según Ia reivindicación 6 caracterizado porque el mecanismo de carga (8) comprende un elemento de empuje denominado genéricamente "bastón" (22), el cual se introduce luego que se adicionan los elementos geométricos para forzar a éstos a alojen correctamente en su respectiva carrilera.
8. Un equipo dosificador según Ia reivindicación 7 caracterizado porque el mecanismo de carga (8) comprende un bastón diferente y una configuración especial para cada tamaño de esfera.
9. Un equipo dosificador según Ia reivindicación 1 caracterizado porque el mecanismo de control (9) consiste en un sistema de control en lazo abierto, en el cual se establece un punto de control en un variador de velocidad por frecuencia.
10.Un equipo dosificador según Ia reivindicación 9 caracterizado porque el mecanismo de control (9) refleja externamente Ia posición de Ia tuerca principal (12) y a su vez, actúa sobre dos interruptores de final de carrera (28), influyendo en Ia lógica de control del variador de velocidad.
11.Un equipo dosificador según Ia reivindicación 1 caracterizado porque el sistema motriz del equipo está conformado por un motor eléctrico (10) de 2 a 5 HP de potencia, y un reductor de velocidad (29) acoplado directa y axialmente tanto al motor eléctrico como al tornillo principal del dosificador.
12.Un equipo dosificador según Ia reivindicación 11 caracterizado porque el sistema motriz del equipo está conformado por un motor eléctrico (10) de preferiblemente 3 HP.
13.Un equipo dosificador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el accionamiento en su interior permanece presurizado a Ia presión de Ia tubería de transporte, esto es, entre 101.3 y 17400 KPa.
5 14.Un equipo dosificador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los elementos geométricos son descargados a Ia tee (16) que va instalada en Ia bifurcación (by-pass) (17).
15.Un equipo dosificador según una cualquiera de las reivindicaciones I O anteriores caracterizado porque adicionalmente comprende una plataforma
(23) constituida por una tarima elevada con barandas y escalera de acceso.
16. Procedimiento para taponar fugas causadas por derivaciones no autorizadas caracterizado porque comprende los pasos de: 15
. Inyección a Ia corriente del fluido de elementos geométricos de materiales y formas geométricas diversas (2) mediante un equipo dosificador según un cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
. Circulación dentro del fluido de los elementos que por efectos hidráulicos 0 obstruyen las derivaciones (4) evitando o dificultando Ia extracción del producto, y
. Recuperación de los elementos al final del ducto utilizando un filtro como trampa (5) que atrapa estos elementos sin causar el menor daño sobre los mismos, el proceso finaliza en Ia estación de recibo (6). 5
17.Un procedimiento según Ia reivindicación 16 caracterizado porque Ia inyección de los elementos obstructores se realiza a una presión entre 101.3 y 17400 KPa
18.Un procedimiento según Ia reivindicación 16 caracterizado porque Ia frecuencia de introducción es de 1 a 20 elementos geométricos por minuto.
19.Un procedimiento según Ia reivindicación 18 caracterizado porque Ia frecuencia de introducción preferiblemente es de 2 a 7 elementos geométricos por minuto.
20.Un procedimiento según Ia reivindicación 16 caracterizado porque los elementos geométricos son preferiblemente esferas.
21.Un procedimiento según Ia reivindicación 20 caracterizado porque Ia densidad de las esferas está entre el 40% y el 120% de Ia densidad del fluido.
22.Un procedimiento según Ia reivindicación 20 caracterizado porque Ia densidad de las esferas preferiblemente está entre 0.4 y 1. 2 gr/cm3
23.Un procedimiento según Ia reivindicación 20 caracterizado porque las esferas están elaboradas en poliolefinas, espumantes y/o sus mezclas.
24.Un procedimiento según Ia reivindicación 20 caracterizado porque Ia relación entre Ia dimensión de Ia esfera y Ia dimensión del ducto debe estar entre 1 a 10.
25.Un procedimiento según Ia reivindicación 20 caracterizado porque Ia relación entre Ia dimensión de Ia esfera y Ia dimensión del ducto debe estar preferiblemente entre 1 y 4.
26.Un procedimiento según Ia reivindicación 16 caracterizado porque el paso de recolección de las esferas es realizado mediante un filtro de recolección en forma cilindrica localizado en el extremo aguas abajo del ducto.
27.Un procedimiento según Ia reivindicación 26 caracterizado porque el filtro recolector consiste en un cuerpo cilindrico vertical con una malla cilindrica, respectivos refuerzos, asiento y agarraderas. |
Equipo dosificador y Procedimiento para el taponamiento de derivaciones en ductos de transporte de fluidos basado en dicho equipo
Campo de Ia técnica:
La presente invención se relaciona con un equipo dosificador que incorpora a Ia corriente del fluido elementos geométricos de materiales y formas diversas para evitar las pérdidas de fluido en ductos de transporte, causadas por Ia instalación de derivaciones acopladas directamente a los ductos; y el proceso de taponamiento de dichas derivaciones a presiones entre 101.3 y 17400KPa.
Estado de Ia técnica:
En Ia actualidad son frecuentes las fugas de fluidos, mediante Ia instalación de derivaciones directamente acopladas a las tuberías de transporte. Este problema ha sido especialmente crítico en el campo del petróleo y sus derivados, donde con frecuencia los hidrocarburos son extraídos de los ductos. Con el fin de contrarrestar este hecho, se han ideado múltiples procesos que surgen como una posible solución a este problema.
Dentro de las soluciones que se han planteado se encuentra Ia Patente US 4,104,211 que consiste en un bitumen no catiónico y goma en emulsión sellante en agua para taponar internamente escapes en ductos, especialmente de gas. Aún cuando este proceso funciona relativamente bien, por sus
características no es aplicable a sistemas de transporte de líquidos. Contraria a esta aproximación, Ia presente invención utiliza elementos geométricos que son inyectados al fluido de proceso en una cantidad controlada en el tiempo mediante un dosificador, y por fuerzas hidráulicas taponan las derivaciones o fugas desde el interior de Ia línea de proceso.
Otra opción para superar este problema ha sido dada en Ia patente US 4,643,855 que sugiere Ia inyección de un marrano tubular expandible y emplea como sellante un monómero curable (solidificable) anaeróbico. Esta patente describe cómo las uniones y los escapes en tuberías son taponados por inyección de sellante en Ia unión mediante un "marrano" expandible tubular que es movido a Io largo de Ia tubería. El "marrano" forma dentro de Ia tubería un espacio sin aire que se comunica con Ia unión o el escape y que en su mayoría es aislado del fluido. El "marrano" es hueco para permitir el paso del flujo de fluido, mientras Ia unión o el escape son sellados. El sellante está constituido por un monómero anaeróbico curable a condiciones libre de aire en Ia unión o el escape, así que es inyectado en Ia unión o el escape de modo que cure in situ. Esta propuesta es diferente a Ia técnica presentada en esta invención, pues en Ia presente solicitud se usa no solo un elemento sino una cantidad limitada de cuerpos geométricos de un material polimérico con determinadas propiedades mecánicas de dureza y elasticidad que facilitan su labor.
Entre los procesos basados en Ia introducción a Ia corriente de fluido de elementos geométricos, que viajan con el fluido obstruyendo las derivaciones y
con ello dificultando Ia extracción no autorizada del mismo, se destaca Ia Patente US 3,144,049 que hace referencia a un método para sellar fugas en ductos de transporte de hidrocarburos por medio de tapones de material elastómero, deformable y poroso (Neopreno), de densidad similar a Ia del fluido, los cuales son incorporados al fluido mediante un equipo adaptado directamente sobre el ducto principal que utiliza una fuerza motora externa, tal como gas a presión. A diferencia de Io anterior, Ia presente invención utiliza un equipo de inyección que emplea Ia presión del fluido para incorporar elementos geométricos cuya densidad es entre el 40 y el 120% de Ia densidad del fluido, con Io cual se logra el objetivo de sellar las fugas desde el interior de Ia tubería. Adicionalmente, dado que Ia patente US 3,144,049 trabaja con elementos de Ia misma densidad del fluido no es posible taponar fugas en los 360° del área de flujo.
En Ia misma línea, se ha encontrado que en Ia patente US 4,582,091 se describe un método que consiste en partículas dispersas en una torta de material de mayor viscosidad que Ia del fluido y de tamaño mayor de algunas partículas que el del hueco de Ia fuga. Las partículas no son deformables. Esta patente se refiere específicamente a un proceso utilizado para reducir el fluido que se escapa de una tubería, introduciendo partículas en el líquido. Las partículas son dispersadas en una "bolsa" de material de alta viscosidad; donde el tamaño de al menos algunas partículas es mayor que el del agujero a sellar. La posición de introducción de Ia bolsa es tal que Ia bolsa que contiene las partículas es llevada por el líquido al agujero donde las partículas sin
deformase se alojan en él, sellándolo sin ser expulsadas por Ia presión del fluido. A diferencia de Io anterior el proceso objeto de Ia presente invención, relaciona una cantidad de elementos geométricos dispersos en el fluido transportado, que viajan a una velocidad en promedio del 70 al 100% de Ia velocidad del fluido, con Io cual no se genera caída de presión en el tubo ni gastos adicionales de energía.
La solicitud de patente WO 03/093713 consiste en un método para reducir filtraciones por fugas en ductos en el cual se define Ia fuga en términos de su máxima dimensión y el tamaño efectivo de los elementos sellantes, que están dados por una fórmula. El sellamiento de Ia fuga se produce por diferencial de presión y utiliza de cientos a miles de estos elementos sellantes para taponar pequeñas fugas, 0.1 l/min.
Distinto de Io divulgado en Ia solicitud PCT, el proceso que aquí se reivindica utiliza una cantidad limitada de elementos geométricos, en donde su dimensión está dada por Ia estimación estadística de los diámetros de perforaciones que existen en Ia línea, los cuales a diferencia de esta patente son dosificados usando un equipo automático, especialmente diseñado para tal fin, con el cual se puede regular Ia frecuencia de entrada de los elementos al flujo principal de Ia tubería. Por otro lado, el proceso objeto de esta solicitud, ha sido especialmente diseñado, evaluado y probado a nivel industrial a presiones hasta de 17400KPa y taponar fugas hasta de un diámetro de 40mm, equivalentes a un flujo de 150000 l/min, de productos que comprenden desde
agua, petróleo crudo, productos refinados del petróleo, productos químicos de uso general y peligrosos.
Adicionalmente, Ia patente WO 03/093713 inyecta los elementos sellantes por medio de Ia trampa de lanzamiento de raspadores o "hot tapping" en Ia cercanía de Ia fuga. Por tanto es necesario conocer Ia ubicación de Ia fuga. La invención que aquí se reivindica incorpora los elementos mediante un equipo adicional al ducto que permite hacer Ia inyección continua de elementos geométricos que tapona derivaciones en cualquier sitio a Io largo de Ia tubería.
En Ia solicitud de patente US2003/0160391 se reivindica un proceso para hacer el control de fugas utilizando un aparato o equipo conformado por un elemento sellante tipo hoja, a Ia cual se Ie han adicionado diferentes cuerpos que Ie proporcionan distintas flotabilidades y que por diferencial de presión son capaces de taponar fugas hasta de 42 l/min en ductos que transportan fluidos a un caudal de 1200 l/min y una presión de hasta 104.4 kPa, para Io cual es necesario inyectar al ducto una pluralidad de elementos. Contrario a Io propuesto en Ia solicitud en comento, en el proceso reivindicado los elementos sellantes son incorporados en cantidades limitadas y controladas por medio de un equipo de dosificación automática; los elementos por si solos tienen diferentes densidades, con Io cual pueden taponar orificios o fugas en los 360 grados de Ia superficie interior del ducto, trabajando a presiones hasta de 17400 KPa en líneas que transportan hasta 480.000 l/min, y que pueden presentar fugas de un diámetro hasta de 40 mm (150.000 l/min).
De otra parte, Ia solicitud EP0035857 emplea el mismo concepto para taponar huecos usando esferas de diferentes materiales y densidades, incluso emplea un equipo dosificador para introducir dichas esferas en el fluido que consta de una tolva atmosférica, un tornillo alimentador y pistones que obligan a las esferas a entrar al fluido. El dosificador de Ia presente invención utiliza Ia energía del fluido para lograr Ia incorporación de las esferas al fluido, usando para ello un sistema totalmente diferente donde las esferas son cargadas en canales o carrileras que se encuentran a Ia misma presión del ducto.
Ahora bien, como se ha expuesto anteriormente, en el proceso reivindicado juega un papel esencial el dosificador que introduce los elementos al flujo del ducto en unas condiciones determinadas a las cuales se garantiza el éxito del proceso. Por consiguiente, a continuación se hace énfasis en el estado del arte que se relaciona con equipos que cumplen Ia misma función.
Se ha encontrado que en Ia patente US5,735,439 (Apparatus for the metered discharge of bulk material from a flexible supply container especially in a dosing system), se reporta un mecanismo de dosificación equipado con un contenedor de granel tipo silo que tiene al menos una parte móvil o flexible de pared que es movida mediante Ia ayuda en Ia descarga del material de granel a través de un dispositivo de descarga.
También se ha establecido que Ia patente US 6,431 ,399 (Pharmaceutical dosing dispenser), divulga un dispensador de pildoras que permite Ia descarga alterna de dos o más formas de medicamentos farmacéuticos, tales como pastillas, pastillas de película, pastillas cubiertas, o cápsulas. El dispensador de pildoras tiene un alojamiento, una placa de base, al menos dos contenedores de almacenaje para recibir y almacenar una forma sólida de medicamento, y una compuerta de dosificación. La placa de base ubicada en Ia parte inferior del alojamiento tiene al menos un sistema de apertura de expulsión. Los contenedores de almacenaje son adaptados para recibir y almacenar las formas sólidas de medicaciones y presentan una apertura inferior. La compuerta de dosificación es movible, está montada entre los contenedores de almacenaje y Ia placa de base y tiene aperturas de encubrimiento arregladas de modo que cada una de las aperturas pueda ser colocada en una apertura inferior de un contenedor de almacenaje y encima de una apertura de expulsión.
Otro dosificador que cumple esta función es mostrado en Ia patente US 6,578,743 (Dosing devices for bulk goods) que se refiere a un dispositivo de medicación que incluye una tolva (1) con una apertura de salida que está cerrada por dos mitades esféricas (3, 4), que pueden ser giradas. El movimiento de giro es efectuado por dos brazos (5, 6) sobre un alfiler de pivote común (8). Con el dispositivo de medicación, tanto grandes como pequeñas cantidades pueden ser descargadas en dosis exactas.
Por su parte, Ia patente US 6,672,297 B1 (Baseball pitching machine) protege una maquina de lanzamiento de béisbol que incluye un soporte sobre Ia cual una caja es montada para acomodar una rueda de fricción operativamente acoplada a un motor. Un tubo es montado a Ia caja Io que permite un paso de pelota en Ia comunicación con Ia caja. El tubo incluye una sección de disparos directa y una sección de alimentación angulada que tiene una apertura de entrada para el cual Ia tapa es conectada. La tapa normalmente está cerrada para impedir el ingreso de objetos extraños a Ia máquina de lanzamiento. Un miembro de detección es montado en Ia apertura de entrada de Ia sección de alimentación y es accionable por apertura de Ia tapa para enviar una advertencia de audio vía altavoz. La tapa tiene placas de parada para prevenir que Ia pelota viaje directamente a Ia sección punzante antes de que Ia tapa esté cerrada.
En general, las patentes citadas se relacionan con equipos para dosificar diferentes tipos de elementos bajo principios diferentes al empleado en Ia presente invención que se basa en tornillo, tuerca y trinquetes, por otro lado los equipos reivindicados en las patentes enumeradas, trabajan a presiones muy bajas y similares a Ia atmosférica.
Así las cosas, es claro que en el estado de Ia técnica existe Ia necesidad de desarrollar un proceso mejorado para evitar Ia fuga de fluidos mediante derivaciones no autorizadas que funcione para cualquier líquido, garantizando
5 un buen sellamiento de fugas en los 360° del área de flujo y que trabaje a presiones hasta de 17400 KPa.
Descripción de las figuras
I O
Figura 1A. Esquema del dosificador.
Figura 1 B. Esquema del sistema tornillo/tuerca/paleta
Figura 1C. Esquema del mecanismo de inyección.
Figura 1 D. Fotografía del sistema tornillo/tuerca/paleta 15 Figura 1 E. Esquema del mecanismo de control y sistema motriz.
Figura 1F. Esquema del bastón.
Figura 2. Esquema del dosificador y su posición con relación al ducto.
Figura 3. Esquema del proceso de obstrucción de derivaciones y/o fugas de ductos a altas presiones. 0
Descripción de Ia invención:
La presente solicitud se dirige a un equipo y un proceso para reducir las 5 pérdidas de fluido en ductos de transporte, causadas por Ia instalación de derivaciones acopladas directamente a los ductos.
La invención reivindicada en esta solicitud se encuentra adaptada para realizar el taponamiento de derivaciones en ductos de transporte de fluidos, con orificios entre 5 mm y 40 mm de diámetro, y para cualquier tipo de fluidos con densidades entre 0.4 g/cm 3 y 1.2 g/cm 3 . Por consiguiente, aunque el proceso ha sido diseñado especialmente para el control de perdidas de hidrocarburos, puede ser utilizado en aplicaciones de control de pérdidas de otros fluidos tales como aguas industriales de inyección en campos productores de petróleo, en acueductos, etc.
El equipo y el proceso de Ia invención surgieron a partir de un modelamiento matemático mediante el cual se establecieron los parámetros óptimos del proceso de dosificación: o Porcentaje de Ia densidad de las esferas en relación con Ia densidad del fluido. o La cantidad óptima de esferas a dosificar, definidas de acuerdo a Ia estadística de perforaciones o fugas históricas en el ducto. o Frecuencia óptima de dosificación o Forma de los elementos obstructores
DOSIFICADOR
Ahora bien, en relación con el dosificador (3) que aplica automáticamente las esferas (2) en Ia dosificación exacta, es importante destacar que éste constituye el equipo relevante para Ia realización del proceso de Ia presente
invención. El equipo debe garantizar que Ia dosificación de los elementos geométricos sea Ia óptima, es decir, que Ia frecuencia de introducción sea entre 1 y 20 elementos geométricos por minuto, preferiblemente entre 2 y 7.
El dosificador automático fue específicamente diseñado por el solicitante para actuar sobre esferas rígidas de baja deformación plástica a temperatura ambiente y con área superficial lisa. Para esto el accionamiento en su interior permanece presurizado a Ia presión de Ia tubería de transporte, esto es, entre 101.3 y 17400 KPa.
Adicional a las particularidades mencionadas anteriormente, el Dosificador Automático de Esferas debe cumplir con las siguientes características: o Adecuarse a las necesidades de dosificación de un poliducto en cuanto a frecuencia y cantidad de elementos geométricos. o Dimensionamiento geométrico consecuente con un sitio de instalación en el múltiple de despacho de hidrocarburos. o Adelantar una operación segura en ambientes con presencia probable de gases combustibles. o Tener capacidad interna de almacenamiento de esferas consecuente con Ia inyección manual y actual de esferas, bajo dosificaciones normales. o Estar diseñado acorde con las condiciones de trabajo, presión y caudal, respecto a normas internacionales y corporativas. o Ofrecer confiabilidad operacional.
Tenido como referencia las características mencionadas se desarrolló el equipo dosificador (3) que se ilustra en las figuras 1A a 1F y que consta de: un mecanismo de inyección (7), un mecanismo de carga de esferas (8), un mecanismo de control (9) y un sistema motriz (10).
Mecanismo de inyección
El mecanismo de inyección (7) está constituido por un conjunto tornillo (11)- tuerca (12)-paletas (13) que presiona las esferas (2) dentro de unas "carrileras" (14) que guían las esferas a Io largo del cuerpo principa) (15) del dosificador (3), y desde el sistema de carga (8) hasta Ia tee (16) que va instalada en Ia bifurcación (by-pass) (17) (Ver Figuras 2). El tornillo (11) está conformado por un tramo de varilla (18) de 2" de diámetro, roscada en casi toda su extensión, con descargues en los extremos (19), para evitar estrelladas de Ia tuerca principal (12), y está soportado en sus extremos en cojinetes de fricción en bronce al aluminio, y con el extremo superior extendido para recibir el sello de presión (30), que evita las fugas del producto y el accionamiento del sistema motriz (10).
El sello de presión (30) está constituido por un conjunto de cinco anillos de material especial y configuración apropiada para evitar emisiones de producto, menores de 500 ppm, según Ia norma API correspondiente.
En el extremo inferior de cada carrilera (14), existen sendos mecanismos de trinquete (20), los cuales retienen momentánea y controladamente Ia entrega de las esferas a Ia tee (16) del by-pass (17). El diseño de éstas permite que Ia fuerza axial para vencer el resorte de retención, sea gradual para evitar colapsos de las esferas y atascamientos de las mismas.
Mecanismo de carga de esferas
El mecanismo de carga (8) está constituido por un conjunto de 4 tubos curvos con válvulas en sus extremos y/o tapados con tapas roscadas (21), sostenidos por Ia brida superior (27) (Ia misma que contiene el sello de presión (30) antes mencionado, y el sistema motriz (10) descrito más adelante). Cada tapa roscada (21) posee un diseño que facilita el ajuste manual sin requerir fuerza adicional a Ia manual y sin permitir fugas a las presiones normales de trabajo.
Para su cargue, cada tamaño de esfera posee un elemento de empuje denominado genéricamente "bastón" (22), figura 1F, el cual se introduce cada vez que se adicionan 5 esferas durante el proceso de cargue, para forzar a éstas a alojarse correctamente en su respectiva carrilera. Por su función, existe un bastón para cada tamaño de esfera y su configuración es especial (Ver Fig. 1F).
Es importante anotar que solo puede cargarse un tamaño específico de esfera dentro del tubo curvo específico y con el bastón determinado para el tamaño
respectivo. Acciones diferentes pueden dar lugar a atascamientos que implican por Io general Ia necesidad de desarmar todo el cuerpo interno del dosíficador.
Mecanismo de control (9)
Para controlar Ia dosificación del equipo, se diseñó y ensambló un sistema de control en lazo abierto, en el cual se establece un punto de control (Hz de velocidad del motor el cual es directamente proporcional a Ia rata de dosificación) en un variador de velocidad por frecuencia. En el variador de velocidad es posible programar además de las velocidades de rotación del motor para Ia carrera de descenso (dosificación) y para Ia carrera de ascenso (alistamiento para cargue) de Ia tuerca principal, rampas de aceleración y desaceleración, mediciones y otras programaciones avanzadas.
Dado que no hay retroalimentación directa desde el momento en que se da inicio a un ciclo de dosificación, para determinar el momento en que el avance de Ia tuerca principal ha llegado a su límite inferior, es necesario parar y debe darse el retroceso hasta el límite superior donde hay que parar nuevamente y esperar al inicio de un nuevo ciclo, así que fue necesario diseñar un mecanismo que refleja externamente Ia posición de Ia tuerca principal (12). Este mecanismo a su vez, actúa sobre dos interruptores de final de carrera
(28), influyendo en Ia lógica de control del variador de velocidad.
Sistema motriz (10)
El sistema motriz del equipo está conformado por un motor eléctrico(IO) de 2 a 5 HP de potencia, preferiblemente 3 HP, el cual permite un rango amplio de variación de velocidad sin recalentamientos anormales, y un reductor de velocidad(29) acoplado directa y axialmente tanto al motor eléctrico como al tornillo principal del dosificador. En Ia Fíg. 1A y 1 E, se observa el conjunto motor eléctrico - Reductor de Velocidad.
Bifurcación (17) (By-Pass)
La bifurcación (el by-pass) (17) es Ia facilidad del poliducto para aislar o colocar en línea el Dosificador Automático de Esferas. Por Io anterior, su configuración obedece a las condiciones de operación de Ia línea (presión, temperatura, fluidos transportados, etc.), entre otros. (Ver Figura 2).
Plataforma (23)
La plataforma (23) es Ia infraestructura física que facilita el proceso de cargue del Dosificador Automático de Esferas, en razón a su altura y disposición terminal de los tubos curvos de cargue (Ver Figuras. 1A y 2). Está constituida por una plataforma elevada con barandas y escalera de acceso. Además, posee un dispositivo en el cual se puede colgar un diferencial para facilitar las
labores de montaje o mantenimiento de los componentes pesados del dosificador.
Funcionamiento
El Dosificador Automático de Esferas es un sistema mecánico constituido por un tornillo central, que al ser girado genera el desplazamiento vertical de un juego de "paletas" (13), las cuales a su vez presionan Ia inyección controlada de las esferas (2) contenidas en forma de columna dentro de unos tubos denominados "carrileras" (14). Las esferas presionadas, van siendo expulsadas por Ia parte inferior de estas carrileras, una vez venzan la resistencia de los resortes de los respectivos trinquetes (20). Todos los componentes mencionados se encuentran sometidos a Ia presión del fluido al cual se van a inyectar las esferas.
El tornillo (11) es a su vez accionado desde el exterior del cuerpo del dosificador, por un motor eléctrico (10) que Ie transmite rotación a través del reductor de velocidad (29) antes descrito. Adicionalmente, un mecanismo de control (9) permite obtener una réplica física en el exterior, de Ia posición interna de Ia tuerca impulsora de las esferas. Este mecanismo facilita así el control de posición de dicha tuerca interna, el cual afecta Ia sincronización del ciclo de cargue y dosificación de esferas.
Operación
Las esferas que se van a dosificar son cargadas según se muestra en Ia figura 1A.
La carga de las esferas se hace introduciéndolas en los tubos de carga según tamaño, teniendo cuidado de introducir sólo paquetes de 5 en 5 hasta completar las cantidades máximas según tamaño. La carga se realiza de Ia siguiente manera: o Introducir 5 esferas al tubo de cargue correspondiente según tamaño. o Con el bastón (22) de cargue empujar las esferas para que sobre pasen las paletas internas del dosificador. o Repetir los pasos anteriores hasta completar Ia capacidad de cada tubo de cargue (8). o Colocar las tapas roscadas (21) en los tubos de cargue (8). o Cerrar las tapas roscadas (21 ).
Posteriormente, el operador debe ajustar Ia frecuencia de dosificación modulando las variables del Variador de Velocidad por Frecuencia, chequear las condiciones y estado de los drenajes (26) y válvulas de alivio (24, 25), y si las condiciones de operación de Ia línea Io permiten, dar encendido al ciclo de dosificación. Este ciclo requiere un tiempo proporcional a Ia cantidad de esferas presente dentro del equipo. Una vez que el equipo haya completado su
dosificación, el mecanismo reproductor acciona sobre el sistema de control del dosificador, iniciando el retomo automático de Ia tuerca (12) y del tomillo (11) alistando el sistema para un nuevo cargue de esferas.
PROCESO DE TAPONAMIENTO
Como se observa en Ia figura 3, el proceso se inicia en Ia estación de despacho (1), localizada en el punto extremo aguas arriba del ducto a proteger, y comprende en esencia tres pasos: Ia inyección a Ia corriente del fluido de elementos geométricos de materiales y formas geométricas diversas (2) mediante un equipo dosificador (3) que garantiza una dosificación adecuada de los elementos obstructores a una presión entre 101.3 y 17400 KPa 1 Ia circulación dentro del fluido de los elementos que por efectos hidráulicos obstruyen las derivaciones (4) evitando o dificultando Ia extracción del producto, y Ia recuperación de los elementos al final del ducto utilizando un filtro como trampa (5) que atrapa estos elementos sin causar el menor daño sobre los mismos, el proceso finaliza en Ia estación de recibo (6).
Elementos Obstructores
El proceso de taponamiento de derivaciones en ductos de transporte de fluidos se basa en Ia utilización de elementos geométricos de diferentes materiales y formas, un modelamiento matemático de dicho proceso permitió establecer que las esferas son los elementos geométricos más eficientes, por consiguiente,
una mejor forma de realización del proceso emplea esferas de materiales, densidades, texturas y propiedades mecánicas diversas, que viajan junto con el fluido.
Las esferas son fabricadas en materiales resistentes al ataque químico de los hidrocarburos de transporte, y razonablemente a Ia fricción y los impactos que se presenten el recorrido de las esferas. Por Io anterior, se pueden reutilizar hasta 5 veces, según ¡as condiciones de operación. En cuanto a Ia textura superficial se ha concluido que las esferas deben presentar Ia máxima resistencia al desplazamiento dentro del fluido, para dar Ia retención que facilite el taponamiento de las derivaciones. De preferencia las esferas de Ia invención son elaboradas en poliolefinas, espumantes y/o sus mezclas.
Adicionalmente, se ha establecido que su densidad debe estar entre el 40% y el 120% de Ia densidad del fluido. Preferiblemente su densidad está entre 0.4 y 1.2 gr/cm 3 .
En cuanto a su tamaño se ha determinado que su diámetro debe responder a Ia estadística de los diámetros de las perforaciones. Sin embargo, es importante que Ia dimensión de los elementos obstructores y el diámetro del ducto, para que los elementos geométricos no obstruyan el ducto, Ia proporción entre Ia dimensión del elemento y Ia del ducto debe estar entre 1 a 10, preferiblemente entre 1 y 4.
Filtro de recolección (5)
El paso final del proceso contempla Ia recolección de las esferas usando un filtro de recolección en forma cilindrica localizado en el extremo aguas abajo del ducto a proteger.
El Filtro recolector de elementos obstructores o esferas, consiste en un cuerpo cilindrico vertical con una malla cilindrica, respectivos refuerzos, asiento y agarraderas, el cual es instalado aguas abajo del ducto.
Su capacidad de almacenamiento es calculada para el recibo de aproximadamente una semana de envíos de esferas, a Ia rata de dosificación normal de éstas.