Los ingenieros han desarrollado una nueva técnica de escaneo inspirada en el mundo natural que puede detectar metales corroídos en las tuberías de petróleo y gas.
Al imitar cómo los murciélagos usan diferentes longitudes de onda de ultrasonido para detectar objetos, cazar y evitar depredadores, los ingenieros han desarrollado un nuevo sistema que combina dos tipos separados de radiación, neutrones rápidos y rayos gamma, para detectar la corrosión, una de las principales causas defugas en la tubería.
Con miles de kilómetros de tuberías utilizadas para transportar petróleo y gas a grandes distancias en todo el mundo, las fugas son un problema importante que cuesta millones anualmente y tienen el potencial de causar accidentes y lesiones, así como daños ambientales significativos.
Por lo general, la corrosión en las tuberías de petróleo se mide con técnicas ultrasónicas o electromagnéticas. Sin embargo, estas no son prácticas para tuberías subterráneas o para tuberías cubiertas con capas aislantes de concreto o plástico.
El nuevo sistema, desarrollado por ingenieros de la Universidad de Lancaster, el Laboratorio Nacional de Física, y una compañía de tecnología, Hybrid Instruments Ltd, explota las señales reflejadas, conocidas como 'retrodispersión', de una combinación de neutrones rápidos aislados y radiación gamma.
Los neutrones y los rayos gamma tienen características complementarias útiles. Los neutrones interactúan principalmente con materiales de baja densidad como los plásticos. Además, los neutrones rápidos tienen un alto poder de penetración, por lo que son adecuados para sondear materiales gruesos. Los rayos gamma interactúan principalmente con metales y nosiempre son capaces de penetrar materiales muy gruesos de alta densidad.
Los dos tipos de radiación producen una señal electrónica diferente. Esto significa que los investigadores pueden retener datos sobre ambos tipos de radiación simultáneamente usando un nuevo dispositivo de detección llamado 'Analizador de campo mixto', desarrollado previamente por la Universidad de Lancaster e Hybrid Instruments Ltd.
El sistema produce un haz de radiación de sondeo similar a un lápiz, de neutrones y gamma, que se dirige a la sección de acero que se está inspeccionando.
El equipo probó las dos técnicas de imagen en tiempo real en un laboratorio con muestras de acero al carbono de diferentes espesores.
Los investigadores pudieron ver diferencias en el grosor del acero. Los sensores también funcionaban cuando se replicaba una capa aislante, con concreto o plástico, lo que indica la probabilidad de que los defectos en los aceros, así como la corrosión y la oxidación, produjeran variaciones en la retrodispersión..
Estos resultados indican que si se usa en tuberías reales, los problemas potenciales podrían detectarse y resolverse más fácilmente antes de que el petróleo y el gas puedan escapar.
"Los haces combinados de neutrones y rayos gamma en paralelo que rebotan en una serie de detectores producen una representación completa y rápida de la estructura interna del acero", dijo Mauro Licata, investigador de doctorado en el proyecto de la Universidad de Lancaster.
"Este sistema funciona un poco como los chirridos de los murciélagos. Estos chirridos son una superposición de diferentes longitudes de onda de ultrasonido, que rebotan en las orejas de los murciélagos. Además de resaltar los beneficios de combinar múltiples técnicas de detección de reflexión para detectar problemascomo la corrosión, nuestro trabajo ilustra aún más el potencial significativo que se puede obtener al inspirarse e imitar sistemas que han evolucionado en el mundo natural ".
"El aislamiento de neutrones y rayos gamma retrodispersados de una superficie de acero en tiempo real, de manera análoga a la forma en que los cerebros de los murciélagos aíslan el ultrasonido de retrodispersión y, por lo tanto, evitan la confusión con sus propios chirridos, podrían ayudarnos a aislar fallas en las paredes de la tubería más rápidamente yefectivamente ", dijo el profesor Malcolm Joyce de la Universidad de Lancaster e Hybrid Instruments Ltd." Este es un gran ejemplo de las instalaciones de neutrones líderes en el mundo de NPL que se utilizan para la ciencia innovadora con un impacto positivo ", dijo Neil Roberts del Laboratorio Nacional de Física.
La intención es que el sistema detector se desarrolle más y se use para detectar fallas apuntándolo a secciones de tubería desde el exterior. Sin embargo, los investigadores dicen que se necesita más investigación en el campo de los detectores de neutrones para acelerar el sistema.
Los investigadores sugieren que la tecnología también podría usarse en otras aplicaciones, como la inspección de la integridad de estructuras como puentes.
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Materiales proporcionado por Universidad de Lancaster . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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