A deteção ótica quantitativa de gases oferece aos operadores da indústria petrolífera e do gás uma ferramenta para melhorar a segurança dos trabalhadores, a gestão ambiental e uma operação mais económica.
Uma tecnologia relativamente nova, a deteção ótica quantitativa de gases (qOGI), está a revelar-se rapidamente uma alternativa viável aos analisadores de vapores tóxicos e aos amostradores Bacharach Hi Flow® como ferramenta para os operadores da indústria do petróleo e do gás natural quantificarem as fugas de gás. Este artigo descreve o qOGI, como funciona, as suas aplicações e o equipamento necessário para a sua utilização. O artigo também detalha como o qOGI se compara a tecnologias alternativas de quantificação de vazamentos.
Webinar sobre QOGI por Steve Beynon, Diretor de Vendas de OGI na FLIR.
O QUE É A DETECÇÃO ÓPTICA QUANTITATIVA DE GASES?
A deteção ótica quantitativa de gás é a capacidade de utilizar a deteção ótica de gás (especificamente, OGI de hidrocarbonetos refrigerados) combinada com uma solução algorítmica, para quantificar fugas de gás invisíveis a olho nu.
Trata-se de fugas que podem normalmente ser visualizadas na câmara OGI. Historicamente, as câmaras OGI têm-se limitado à análise qualitativa, para indicar que está a ocorrer uma fuga, mas fornecem poucos dados sobre o volume da fuga. Agora, ao combinar uma câmara OGI existente com uma solução qOGI, é possível visualizar e quantificar essas fugas em unidades de taxas de fuga volumétricas e de massa, bem como a concentração sobre o comprimento do percurso (ppm-m).
QOGI COMPARADO COM TECNOLOGIAS ALTERNATIVAS
Em termos de capacidade, nem um analisador de vapores tóxicos (TVA, vulgarmente designado por "sniffer") nem um Bacharach High Flow Sampler® (BHFS) podem quantificar uma variedade de fugas de gás em termos de taxa de fuga em massa e taxa de fuga volumétrica, bem como o comprimento do percurso de concentração. Um TVA fornece análise de concentração, mas não medição de fluxo. Um BHFS é capaz de medir tanto o caudal como a concentração.
Tanto os dispositivos TVA como os BHFS podem gerar diferentes interpretações da mesma fuga, dependendo de onde e quando a fuga é amostrada, bem como da forma como o dispositivo é posicionado. Esta deficiência resulta da funcionalidade destes dispositivos: eles fornecem um instantâneo da fuga ao longo do tempo, enquanto um sistema qOGI fornece uma taxa de fuga média contínua ao longo do tempo.
Além disso, os dispositivos TVA e BHFS são limitados na sua capacidade de quantificar certos gases que os inspectores podem encontrar. Um sistema qOGI tem a capacidade de identificar e quantificar mais de 400 compostos químicos. Além disso, como um sistema qOGI analisa as informações de uma fonte de câmara OGI gravada, o utilizador dispõe de provas visuais para ajudar a confirmar a análise do sistema. Nenhuma outra tecnologia oferece tal garantia.
No entanto, a segurança do inspetor pode ser a maior vantagem do qOGI. Considere-se a natureza dos dispositivos TVA e BHFS aplicados a dispositivos difíceis de monitorizar (DTM): potenciais fontes de fuga localizadas a uma distância suficiente do contador para colocar desafios à sua quantificação.
Na melhor das hipóteses, podem ser erguidos andaimes, que se espera não sejam demasiado dispendiosos ou demorados a construir. Depois, um inspetor, equipado com um arnês de segurança e todo o equipamento de proteção individual adequado, tem de subir perigosamente para perto ou, em alguns casos, para dentro da pluma de gás, numa tentativa de quantificar a fuga.
Noutros casos, a potencial fuga pode ser completamente inacessível a um inspetor por razões de segurança ou por falta de espaço operacional.
Mesmo quando uma fuga é descoberta (ou suspeita) num local mais acessível, um sistema qOGI proporciona uma facilidade de utilização superior. Um TVA requer calibração frequente usando um kit de calibração de campo e funciona apenas "no local".
Um BHFS, por outro lado, requer muito trabalho para utilização e manutenção. A sua utilização requer que o inspetor vede a fuga o melhor possível, com uma mistura de fita adesiva e plástico, para permitir uma leitura o mais exacta possível. Embora estes dispositivos sejam capazes de uma elevada precisão, devem ser calibrados semanalmente e verificados diariamente.
Também deve ser considerada a forma como as condições ambientais afectam estes dispositivos. Embora a leitura de um TVA possa ser afetada pela humidade, temperatura e contaminantes, o vento pode ter o efeito mais dramático, uma vez que a tecnologia pode não detetar uma fuga (Fig. 1); as limitações ambientais de um BHFS dependem do seu sensor específico; as leituras de um sistema qOGI podem ser afectadas pela temperatura (discutida abaixo) e pela velocidade do vento, que são tidas em conta nos parâmetros de entrada do tablet.
Figura 1: Efeito prejudicial do vento nas medições do Analisador de Vapores Tóxicos (TVA)
COMO É QUE O QOGI FUNCIONA?
A capacidade de quantificar a dimensão da fuga sem estar perto da coluna de gás é o maior fator de diferenciação entre a qOGI e as tecnologias concorrentes, bem como a maior vantagem da qOGI. Ao utilizar câmaras OGI remotas, três factores permitem que a câmara visualize o gás (Fig. 2).
Figura 2: Factores que afectam a formação de imagens de gás numa câmara OGI
Absorção de IV - α(λ) - Em primeiro lugar, o gás a ser detectado deve ter um pico de absorção de IV que se sobreponha à janela espetral da câmara OGI. Foram desenvolvidos factores de resposta (RF) para cerca de 400 compostos; estes RF, indicativos dos comprimentos de onda a que os diferentes gases absorvem energia, permitem ao utilizador avaliar se um composto químico pode ser captado por uma câmara de IV específica. Podem também ser utilizados para ajustar os resultados de um método qOGI, permitindo que uma única calibração com um único gás seja aplicada à medição de vários gases.
O RF também especifica a sensibilidade de um composto específico em comparação com o produto químico de referência. Por exemplo, o RF do propano é 1. Se o valor de RF de outro composto for 0,3, isso significa que o composto tem 30 por cento da sensibilidade do propano. Se um produto químico tiver um RF inferior a 0,1, é provável que o produto químico não seja visível pelas câmaras OGI nas mesmas condições que o produto químico de referência.
Temperatura delta (ΔT) Deve existir um diferencial de temperatura suficiente entre a coluna de gás e o fundo. Um ΔT mais elevado resultará numa coluna mais visível no visor da câmara OGI. Para o qOGI, um ΔT elevado significa um rácio sinal/ruído mais elevado, o que cria melhores dados de medição.
Os utilizadores do QOGI devem visualizar a fuga em vários ângulos para garantir o maior ΔT possível. No mínimo, procura-se uma diferença de temperatura de 2 °C entre o ar ambiente perto da fuga de gás e a temperatura aparente na parte inferior da imagem. Em geral, o ΔT deve ser considerado o fator mais importante na obtenção de uma leitura precisa.
Imagem de uma fuga de gás mostrando os efeitos do Delta T à medida que o gás passa de um fundo quente (a parede) para um fundo que está à temperatura ambiente (a vedação).
Presença de gás (ɠ) O gás deve estar presente na imagem acima do limite mínimo de deteção do sistema.
Uma vez que tem de estar presente gás suficiente numa cena para se obter uma imagem, a função do qOGI é normalizar o efeito dos outros dois factores [α(λ) e ΔT] para permitir a quantificação do gás presente. Esta medição será consistente em diferentes condições de medição (ou seja, a mesma leitura produzirá o mesmo resultado mesmo quando ΔT for diferente devido a diferentes condições de medição).
O QOGI pode produzir dois tipos de resultados:
Comprimento da trajetória de concentração, expresso em ppm-m ao nível do pixel, e taxa de fuga volumétrica ou mássica (por exemplo, gramas/h ou litros/min).
Figura 3: Exemplos de propano com comprimentos de trajetória de concentração variável
A taxa de fuga volumétrica ou de massa requer um processo algorítmico adicional para agregar as medições ao nível do pixel no efeito de fuga global. O algoritmo também tem em conta a distância e as condições de vento que afectam a medição da taxa de fuga volumétrica ou de massa.
Uma solução qOGI oferece dois modos de funcionamento: utilização em tempo real e funcionamento em modo Q.
No terreno (utilização em tempo real), basta ligar um tablet robusto que contenha software que quantifique o gás captado diretamente à sua câmara FLIR OGI(GF320, GFx320 ou GF620) e este começará imediatamente a quantificar a visualização em direto da fuga. A nova FLIR G-Series incorpora a quantificação QOGI na câmara, o que a torna uma grande vantagem para as empresas que realizam continuamente inspecções nos seus próprios locais ou em locais de terceiros.
No modo Q, é possível armazenar o vídeo na câmara para utilização posterior. Pode então descarregar os ficheiros para o tablet, permitindo-lhe quantificar as fugas após o facto.
O próprio tablet inclui tecnologia padrão, concebida e construída para utilização com as câmaras OGI da FLIR (um cabo USB liga os dispositivos durante a utilização no terreno e o cartão SD da câmara pode ser removido para funcionamento em modo q) e não requer calibração periódica. Por conseguinte, é fácil implementar o qOGI para os utilizadores de câmaras OGI existentes.
Além disso, o tablet não está sujeito à mesma deterioração de componentes registada nos sistemas TVA e BHFS regularmente expostos a gases tóxicos. Enquanto os componentes de substituição para TVAs podem estar prontamente disponíveis, os dispositivos BHFS não são fabricados desde 2016.
Finalmente, note-se que, como o qOGI permite aos utilizadores visualizar as fugas como parte do processo de quantificação, o movimento pode ser prejudicial para o seu desempenho (como acontece com qualquer câmara). Por isso, os utilizadores devem estabilizar a câmara com um tripé.
Conclusões
A quantificação de gases com QOGI é estabelecida como uma das MTD para o novo regulamento da UE 2019/942 e a sua conformidade para as empresas do sector do petróleo e do gás.
Para além das suas óbvias vantagens de segurança em relação a métodos alternativos de quantificação de gás, a qOGI foi aprovada em rigorosos testes de terceiros pela CONCAWE3 e provou ser mais fácil, mais rápida e mais precisa do que tecnologias como a TVA. A QOGI também é rentável como complemento das câmaras OGI existentes e coloca os operadores de petróleo e gás na vanguarda da consciência ambiental nas comunidades onde operam.
Tem alguma questão sobre o funcionamento das câmaras OGI?
Encontrará mais informações de Sergi Quiles aqui.
Contacte os nossos técnicos por correio eletrónico ou ligue para +34 91 159 39 78 | 93 706 36 79
As 10 perguntas mais frequentes: Quantificação de fugas de gás com câmaras OGI
As perguntas mais frequentes sobre a quantificação de fugas de gás da FLIR incluem os efeitos ambientais no desempenho, questões regulamentares e a
Sobre o FLIR QL320
Sistema de Deteção Ótica Quantitativa de Gases para GF620/GFx320/GF320 FLIR QL320 Sistema para quantificação de gases O QL320 é um sistema de deteção ótica de gases para a deteção quantitativa de gases.
A câmara FLIR GF77 Gas Find IR aumenta a versatilidade das soluções de deteção de gás não arrefecido da FLIR
Novas lentes para a FLIR GF77, para diferentes tipos de inspeção e deteção de gás.