Il Rilevamento HFC Mediante La Rilevazione Ottica Di Gas Aumenta La Sicurezza E L'efficienza Riducendo Al Contempo Le Emissioni

Di Craig O’Neill, Teledyne FLIR
e Ryan A. Cochran, Chemours Company

Sebbene l'industria petrolifera e del gas abbia beneficiato notevolmente dell'uso di termocamere per la rilevazione ottica di gas (OGI), migliorando la sicurezza dei lavoratori e l'efficienza degli impianti e riducendo al contempo le emissioni, la tecnologia deve ancora conquistare una posizione simile nel settore petrolchimico, nonostante offra vantaggi analoghi. Il comfort con i metodi di rilevamento di gas esistenti e la mancanza di familiarità con le funzionalità complete delle termocamere OGI spesso fungono da barriere all'implementazione di queste ultime. Tuttavia, con le emissioni commerciali di idrofluorocarburi (HFC) attualmente sottoposte a un maggiore controllo da parte dell’Agenzia per la protezione dell’ambiente (Environmental Protection Agency, EPA) statunitense e di altri enti normativi globali, i produttori di HFC e gli utenti di HFC industriali sono maggiormente spinti a implementare tecnologie nuove ed emergenti per garantire l’integrità meccanica dei loro processi e delle loro apparecchiature.

Molte aziende ben preparate hanno già programmi ambientali, sociali e di governance (ESG) che promuovono la sostenibilità, comprese le iniziative legate alla riduzione delle emissioni. Tuttavia, l’uso continuo del monitoraggio dell’aria ambiente che utilizza l’infrarosso a trasformata di Fourier (FTIR), integrato da rilevatori di perdite portatili, è solo una soluzione parziale alla necessità di un monitoraggio industriale più completo, soprattutto quando i regolatori stessi iniziano a utilizzare la strumentazione all’avanguardia.

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Questo sistema che si occupa del rilevamento delle perdite presenta diversi vincoli che devono essere compresi dai professionisti industriali. Il rilevamento delle perdite puntiformi su richiesta avviene generalmente durante la manutenzione ordinaria o quando un allarme del monitor ambientale FTIR viene attivato da una possibile perdita di gas. Un operatore di produzione con adeguati dispositivi di protezione individuale (DPI) deve quindi essere posizionato vicino alla fonte della perdita per confermarne l’esistenza utilizzando un rilevatore portatile di perdite di refrigerante (chiamato anche analizzatore di vapori tossici, analizzatore di vapori organici o “sniffer”).

Figura 1: La perdita è stata identificata su un raccordo del manometro utilizzando una termocamera OGI GF304, che ha confermato visivamente che la perdita non proveniva da una valvola manuale per i vapori, come ritenuto inizialmente.

Un analizzatore di vapore portatile potrebbe non essere in grado di identificare con precisione il componente che perde, il che è fondamentale per la riparazione o la comprensione dei problemi associati a una perdita. La fonte di emissione può anche trovarsi in una posizione di difficile accesso, rendendo complicata o addirittura impossibile la conferma delle perdite con un rilevatore portatile.

Le termocamere OGI sono in grado di rilevare le perdite a distanza di sicurezza e di identificarle in luoghi o volumi che altrimenti non verrebbero scoperti. Queste termocamere forniscono una conferma visibile delle emissioni rispetto a un analizzatore di vapore la cui lettura può variare da un minuto all'altro a seconda delle condizioni ambientali, anche quando il campionamento avviene esattamente nella stessa posizione. Soddisfacendo la domanda del settore di un rilevamento più preciso e sicuro delle perdite di refrigerante, Teledyne FLIR offre termocamere OGI che soddisfano un’ampia gamma di scenari di utilizzo, dall'individuazione di perdite difficili da individuare all'identificazione di diversi gas con un unico dispositivo

Figura 2: La termocamera OGI raffreddata FLIR GF304 (L) e la termocamera OGI non raffreddata GF77 (R) utilizzate per identificare i componenti che perdono HFC.

FLIR GF304 è l'unica termocamera OGI raffreddata del settore, filtrata specificamente per rilevare i fluorocarburi. Oltre a visualizzare le perdite di refrigerante con precisione e a distanza, il GF304 può misurare accuratamente le temperature, consentendo agli utenti di notare le differenze di temperatura e migliorare il contrasto visivo, per un migliore rilevamento del pennacchio di gas (Fig.2).

La FLIR GF320 rileva le emissioni di idrocarburi e composti organici volatili (VOC) derivanti dalla produzione e dall'utilizzo di gas naturale. Con questa termocamera per la rilevazione ottica di gas, gli ispettori possono controllare migliaia di componenti e individuare potenziali fughe di gas in tempo reale. La GF320 è leggera, dispone sia di un oculare che di un monitor LCD e offre un accesso diretto ai comandi. L’integrazione dei dati GPS aiuta a identificare la posizione precisa di guasti e fughe, per avviare più rapidamente le riparazioni.

FLIR GF77 è una termocamera OGI non raffreddata con ottiche intercambiabili in grado di rilevare fluorocarburi, metano, esafluoruro di zolfo (SF6) e altre emissioni di gas. Sebbene non sia precisa come la GF304 HFC-focalizzata, la GF77 offre un’utilità a basso costo per gli utenti alla ricerca di diversi tipi di fughe di gas (Fig. 2).

Il leader del settore petrolchimico adotta una nuova tecnologia di rilevamento

Chemours, produttore globale di materiali avanzati per applicazioni critiche come la produzione di semiconduttori e l’energia pulita, nonché soluzioni di gestione termica per il settore automobilistico, la catena del freddo e l’aria condizionata, è stato introdotto nella tecnologia OGI da una terza parte europea che fornisce sondaggi on-demand sui siti utilizzando la tecnologia OGI. Nel 2019, Chemours ha adottato OGI come componente dei suoi programmi di integrità meccanica e affidabilità e ha acquistato il primo set di termocamere: una GF304 per il rilevamento di gas fluorocarburi e una GF320 per il rilevamento di perdite di gas naturale.

Figura 3: Perdita dall’alto rilevata su un ponte con una termocamera FLIR GF304 OGI. Questa perdita non sarebbe stata identificata utilizzando le tradizionali tecnologie di rilevamento delle perdite.

Sulla base del successo dell’adozione europea della tecnologia OGI, Chemours ha iniziato a lavorare con le termocamere nei suoi siti negli Stati Uniti all’inizio del 2021. Chemours, desiderosa di rafforzare la sua capacità di rilevamento delle perdite, ha organizzato una dimostrazione della FLIR GF304 presso un importante stabilimento di produzione. Il personale tecnico di tutta la sede si è riunito per la presentazione della durata di un’ora prima che il fornitore mettesse la termocamera nelle mani di Ryan Cochran, un tecnico del personale dell’analizzatore di processo presso la sede.

Nel corso del primo giorno di utilizzo, la tecnologia OGI ha dimostrato il suo valore individuando con precisione opportunità di manutenzione e ispezione che non erano precedentemente possibili. Questa prova iniziale positiva e i successivi giorni di monitoraggio ugualmente produttivi hanno portato sia all’accettazione della tecnologia che a un ritorno sull’investimento per la telecamera. Sulla base del successo della dimostrazione, il responsabile dello stabilimento ha approvato la richiesta di acquisto per la prima termocamera in quel sito e una GF304 è in uso da aprile 2021.

Cochran ha sviluppato un forte interesse per la tecnologia OGI ed è rapidamente diventata l’esperto in materia di Chemours in quell’area di lavoro. Si impegna a fornire agli operatori del sito i migliori strumenti possibili per ispezionare e mantenere le apparecchiature di processo e rispondere a qualsiasi indicazione di manutenzione su richiesta. OGI offre vantaggi distinti e dimostrati per gli operatori che includono meno rilevamenti di falsi positivi e una posizione più precisa delle aree di interesse.

Figura 4: Confronto della stessa perdita in modalità normale (in alto) e alta sensibilità, o HSM, (in basso). La funzione HSM, combinata con una formazione adeguata, consente a un utente OGI di ispezionare più facilmente le perdite più piccole.

A Cochran è stato quindi affidato il compito di mostrare le capacità della termocamera OGI in altri siti. Ha combinato esempi di utilizzo reali con informazioni aggiuntive sui prodotti da condividere con il gruppo aziendale Instrument Reliability Network di Chemours (ovvero, un team interorganizzativo che valuta le nuove tecnologie, chiamata anche divisione innovazione in alcune aziende).

Diversi tipi di perdite sono stati tra gli esempi di formazione utilizzati per presentare OGI ai colleghi di Chemours:

• Perdita da ponte di tubi: questa perdita “in aria” delle dimensioni di un foro di spillo è stata rilevata nelle tubazioni (non sul punto di collegamento) che trasferivano il prodotto finito in un serbatoio di stoccaggio durante un’attività di manutenzione periodica dello spegnimento. La perdita non sarebbe stata trovata utilizzando un tester dell’aria ambiente o un analizzatore portatile (Fig. 3). La sua scoperta e la successiva riparazione hanno eliminato un pericolo per la sicurezza, un'emissione fuori conformità e una perdita diretta di profitto. Uno dei vantaggi di OGI è la capacità di convalidare rapidamente l'integrità meccanica dopo un arresto di manutenzione a livello di sito. La sensibilità, la precisione e la portabilità della termocamera consentono una serie di ispezioni molto efficienti e il risparmio di tempo è significativo.
• Perdite durante il caricamento dei camion: le perdite che avvengono quando si collegano i tubi flessibili ai camion per trasportare il prodotto generalmente non vengono identificate o misurate, con conseguenti perdite incalcolabili tra la quantità di prodotto che un'azienda può produrre e la quantità effettivamente caricata e spedita. Le termocamere OGI aiutano le organizzazioni a migliorare la sicurezza dei lavoratori durante il caricamento, aiutandole al contempo a comprendere meglio la perdita di prodotto e ad aumentare il ritorno sull'investimento (ROI).
• Perdite registrate in modo errato: una perdita identificata con un analizzatore portatile doveva essere confermata con una telecamera OGI. L’operatore della termocamera ha stabilito che l’analizzatore portatile aveva diagnosticato erroneamente la posizione della perdita. Se la perdita fosse stata contrassegnata in modo errato, sarebbe stata eseguita una riparazione di oltre 5.000 dollari, svuotando il rimorchio e sostituendo inutilmente il componente errato. Utilizzando OGI, la perdita è stata etichettata correttamente e il componente corretto è stato sostituito, evitando di svuotare il rimorchio e garantendo condizioni di lavoro più sicure.

Cochran ha detto di aver visitato diversi siti di Chemours sia con la GF304 che con la GF77. In ogni sede, ha presentato la termocamera al responsabile dello stabilimento, ha fornito una formazione rudimentale e ha lasciato che le capacità dei dispositivi parlassero da sole. Dimostrare l’efficacia delle termocamere OGI porta a una rapida adozione da parte dei team locali per l'integrità meccanica.

Al fine di mantenere l’aggiornamento della formazione e la coerenza nell'uso della tecnologia, viene identificato un responsabile OGI del sito. Questa risorsa locale lavora a stretto contatto con Cochran per mantenere l’OGI come programma globale standardizzato tra le varie sedi. Un team di 4-6 tecnici interni viene inoltre identificato per utilizzare le termocamere per la manutenzione pianificata, con un occhio alla prevenzione delle perdite. Questo approccio e la struttura del team migliorano l’integrità meccanica, l’affidabilità e i programmi di rilevamento e riparazione delle perdite con la capacità di essere più proattivi e tempestivi.

Diversi operatori per turno sono addestrati a utilizzare la GF77, fornendo loro un mezzo più efficace per individuare perdite la cui posizione generale è nota a causa di un allarme FTIR. OGI garantisce tale indagine, mentre l’uso di un analizzatore portatile può richiedere più tempo e comunque non produrre fonti di perdite localizzate. Inoltre, la GF77 offre l’utilità di trovare fughe di gas naturale (ad es. da forni in loco)

Pensieri finali

Sebbene le telecamere OGI forniscano all'industria petrolchimica una potente aggiunta alla cassetta degli strumenti per il rilevamento delle perdite aziendali, il loro uso efficace richiede una formazione adeguata. Molte variabili diverse possono influenzare la misurazione, dalla temperatura dell'aria ambiente dietro la perdita e l'angolo di misurazione alla tavolozza di colori applicata e alle distanze da cui si misura. In definitiva, l’esperienza è il miglior insegnante. I vantaggi di un investimento nelle termocamere OGI, tuttavia, sono difficili da sovrastimare. La sicurezza dei lavoratori viene migliorata grazie alla fiducia nella manutenzione predittiva, alle ispezioni proattive e alla convalida delle riparazioni. Le organizzazioni manifatturiere possono anche avere fiducia nella loro capacità di raggiungere gli obiettivi ESG aziendali.