La termocamera per la rilevazione ottica di gas FLIR contribuisce a migliorare l'ambiente e la sicurezza presso la Borealis Stenungsund

Molti impianti petrolchimici trattano idrocarburi gassosi non visibili ad occhio nudo. La maggior parte di questi gas costituiscono un rischio per la sicurezza. Alcuni potrebbero essere tossici, o causare problemi di salute in caso di esposizione prolungata. Altri gas possono essere altamente infiammabili, o addirittura esplosivi, e la maggior parte avrà un impatto negativo sull'ambiente, qualora entrassero nell'atmosfera in grandi quantità. Ecco perché la ricerca delle emissioni è di vitale importanza in questi impianti petrolchimici.

Uno di questi impianti è lo stabilimento Borealis di Stenungsund, in Svezia, che produce ad alta pressione polietilene a bassa densità (LDPE) per il settore cavi e conduttori; la capacità produttiva annua dell'impianto è di 350.000 tonnellate. L'impianto di piroscissione della Borealis fornisce l'ingrediente principale: l'etilene, che viene convertito in polietilene nel processo di polimerizzazione ad alta pressione.

L'etilene è un idrocarburo altamente infiammabile. Per incrementare ulteriormente la sicurezza all'interno dell'impianto e ridurre l'impatto ambientale, la Borealis ha acquistato una termocamera per la rilevazione ottica di gas da FLIR Systems. Con questo strumento la Borealis si accerta che nessuna fuga di gas sfugga all'attenzione degli operatori di processo.

Una termocamera per la rilevazione ottica di gas è uno strumento di misura rapido e senza contatto, che rende visibile le fughe di gas in tempo reale. Mentre molti altri strumenti di misura visualizzano solo un numero, le termocamere OGI presentano informazioni visive, rendendo il processo di rilevazione delle fughe maggiormente intuitivo. Le termocamere per la rilevazione ottica di gas possono essere utilizzate anche in luoghi di difficile accesso; sono infatti in grado di rilevare piccole fughe a distanza. "Quando abbiamo iniziato a testare questa tecnologia relativamente nuova ero inizialmente molto scettico", dice il supervisore Jan Åke Schiller. "Ma vedendo queste termocamere OGI in azione mi sono reso subito conto che avevano un immenso potenziale per la rilevazione delle fughe nel nostro impianto di produzione di polietilene e negli impianti petrolchimici in generale".

I vantaggi del rilevamento ottico di gas

Prima di acquistare una termocamera per la rilevazione ottica di gas FLIR GF306 Schiller e i suoi colleghi utilizzavano i cosiddetti "sniffer", dispositivi che misurano la concentrazione di un determinato gas in un punto e forniscono una lettura della concentrazione in parti per milione (ppm). "Il vantaggio principale della termocamera per la rilevazione ottica di gas è la possibilità di rilevare visivamente i gas", afferma Schiller. "A differenza degli sniffer che forniscono solo un numero, la termocamera consente di rilevare fughe di gas in qualsiasi punto all'interno del suo campo visivo. Questo velocizza considerevolmente le ispezioni. Ora che abbiamo la termocamera OGI, facciamo una scansione rapida ad ogni avvio. Con una scansione rapida copriamo circa l'80% dell'intero impianto in circa trenta minuti. Ci vorrebbe un team di dieci persone dotate di sniffer che lavora due giorni interi per raggiungere lo stesso risultato".

Questo non significa che hanno smesso del tutto di usare gli sniffer, sottolinea Schiller. "Utilizziamo gli sniffer assieme alla termocamera per la rilevazione ottica di gas. Utilizziamo la termocamera OGI per rilevare la fuga e successivamente lo sniffer per quantificarla". Schiller è rimasto sorpreso e soddisfatto della sensibilità della termocamera per la rilevazione ottica di gas FLIR GF306. "Ho rilevato fughe dove lo sniffer acquisiva una lettura inferiore a 100 ppm; soprattutto in modalità ad alta sensibilità questa termocamera è sorprendentemente sensibile, può essere utilizzata per rilevare fughe di gas ancora più piccole a circa settanta metri di distanza. L'operatore può quindi lavorare a distanza di sicurezza”.

Modalità alta sensibilità

La modalità ad alta sensibilità (HSM) è una funzione speciale inclusa in tutte le termocamere per la rilevazione ottica di gas GF-Series. È una tecnica di elaborazione video a sottrazione di immagine che migliora efficacemente la sensibilità termica della termocamera. Una percentuale di singoli pixel dai fotogrammi dello stream video viene sottratta dai fotogrammi successivi, accentuando così le differenze tra i fotogrammi per rappresentare la fuga con maggiore chiarezza nell'immagine risultante.

Tutte le fughe da riparare vengono segnalate al personale addetto alla manutenzione. Anche in questa fase del processo, secondo Schiller, l'uso di termocamere per la rilevazione ottica di gas offre un vantaggio rispetto agli sniffer. "Con gli sniffer dobbiamo descrivere l'esatta posizione della fuga a parole, e a volte può essere complicato. Con la termocamera OGI possiamo semplicemente allegare un file video all'ordine di lavoro e il personale addetto alla manutenzione capirà da solo dove si trova la fuga. Questo mi permette di dedicare meno tempo alla generazione di rapporti sulle fughe e più tempo all'interno dell'impianto, al rilevamento di fughe o ad altre mansioni".

Ispezioni più frequenti

Grazie al fatto che queste ispezioni richiedono molto meno tempo, ora che utilizza la termocamera per la rilevazione ottica di gas FLIR GF306, la frequenza di rilevazione delle fughe è aumentata in modo significativo, secondo Schiller. "Quando usavamo solo gli sniffer facevamo ispezioni annuali. Per ispezionare tutte le tubature che questo impianto contiene, in tutto oltre 100 chilometri di lunghezza, ci vuole un team dotato di sniffer che lavori per un'intera settimana. Con la termocamera per la rilevazione ottica di gas questa operazione richiede una sola giornata uomo. Ora che abbiamo la termocamera per la rilevazione ottica di gas, ispezioniamo l'intero impianto due volte l'anno ed eseguiamo un'ispezione rapida a ogni avvio. La frequenza delle ispezioni è quindi notevolmente aumentata".

Uno strumento da utilizzare così frequentemente alla Borealis di Stenungsund, come la termocamera per la rilevazione ottica di gas FLIR GF306, deve essere leggero, compatto ed ergonomico evitare l'affaticamento della schiena e del braccio. Tutte le termocamere per la rilevazione ottica di gas FLIR GF-Series sono ergonomiche. La termocamera OGI FLIR GF306 è ergonomica perché progettata attorno alle esigenze dell'utilizzatore; lo dimostrano l'impugnatura orientabile, i pulsanti per l'accesso diretto alle funzioni, l'oculare e lo schermo LCD inclinabili, che insieme assicurano un'ergonomia avanzata che migliora la sicurezza degli operatori. Con un peso di 2,4 kg, la termocamera OGI FLIR GF306 è anche relativamente leggera, e compatta.

Assorbimento di infrarosso

La termocamera per la rilevazione ottica di gas FLIR GF306 integra un fotorilevatore di infrarosso raffreddato Quantum Well (QWIP), che produce immagini termiche a 320 x 240 pixel con una sensibilità termica di 25 mK (0,025 °C). La funzione di visualizzazione dei gas delle termocamere OGI FLIR GF-Series è basata sulla capacità di assorbimento dell'infrarosso. I gas assorbono la radiazione elettromagnetica in alcune sezioni dello spettro. Le termocamere per la rilevazione ottica di gas FLIR GF-Series contengono un filtro spettrale, un focal plane array e un’attica specificamente ottimizzati per tale sezione di banda spettrale. Poiché il gas assorbe la radiazione infrarossa, blocca la radiazione proveniente dagli oggetti dietro il gas stesso, consentendo di visualizzare la fuga come un pennacchio nero o bianco nell'immagine termica, in base alla tavolozza correntemente selezionata, "bianco caldo" o "nero caldo".

Registrazione di filmati video

Oltre alla visualizzazione in tempo reale, la termocamera OGI FLIR GF306 è anche in grado di registrare sia video a luce visibile, che video termico. "Questo vantaggio è molto importante perché il fumo che si muove come un pennacchio è molto più chiaramente visibile in un video che in un'immagine fissa", spiega Van Doorn. "Per documentare una fuga in genere iniziamo la registrazione video in modalità video a luce visibile, al fine di indicare la posizione al personale di manutenzione, poi passiamo alla modalità di rilevamento del gas per mostrare la fuga e infine torniamo alla modalità video a luce visibile per verificare la posizione della fuga. Questo metodo funziona molto bene da noi".

"Questo impianto è relativamente nuovo, ed è stato inaugurato solo alcuni anni fa in sostituzione del vecchio impianto di produzione di polietilene" aggiunge Schiller. "Il nuovo impianto ha sofferto di alcuni problemi iniziali, ma con l'aiuto della termocamera per la rilevazione ottica di gas siamo stati in grado di renderlo uno degli impianti di produzione del polietilene meno soggetto a fughe del mondo. Per dare un'idea, questo nuovo impianto produce il doppio del polietilene rispetto al vecchio impianto, ma la quantità di COV che fuoriesce a causa delle fughe è dieci volte inferiore. A mio parere, la termocamera OGI FLIR GF306 ha contribuito a raggiungere questo bassissimo tasso di fughe".

Rilevazione di fughe in punti inaspettati

Secondo Schiller, uno dei vantaggi del rilevamento ottico i gas è la maggiore probabilità di individuare una fuga in un punto inaspettato. "Le fughe possono davvero verificarsi nei punti più inconsueti. C'è stato un caso in cui nel saldare un tubo di supporto su una curva nella tubazione, il saldatore ha provocato una fuga dalla tubazione nel supporto. Con la termocamera per la rilevazione ottica di gas è stato molto facile individuare il gas che fuoriusciva dal supporto; si distingueva molto chiaramente nell'immagine termica, mentre con uno sniffer l'avremmo forse rilevata dopo secoli. Chi mai avrebbe cercato fughe in un supporto della tubazione?

"Un altro esempio di fuga in un punto imprevisto è quando ho individuato il gas che fuoriusciva dal materiale isolante. A causa di una fuga in un raccordo all'altra estremità, il gas è penetrato sotto l'isolamento per fuoriuscire in un altro punto. E questa è solo una delle tante fughe rilevate con la termocamera per la rilevazione ottica di gas che sarebbe stato quasi impossibile rilevare con uno sniffer. Uno sniffer deve essere tenuto esattamente nel punto giusto per rilevare una fuga, così viene utilizzato sono nelle posizioni in cui riteniamo possa verificarsi una fuga. Con una termocamera per la rilevazione ottica di gas possiamo vedere tutte le fughe di gas all'interno del campo visivo della termocamera. L'uso è semplice e rapido e consente di eseguire ispezioni più approfondite".

Vale l'investimento

"Alcune aziende potrebbero essere riluttanti ad acquistare una termocamera per la rilevazione ottica di gas a causa del prezzo, perplessità più che comprensibile dato che gli sniffer sono molto più convenienti", continua Schiller. "Ma la differenza nel costo di acquisto è ingannevole. In primo luogo l'ispezione con gli sniffer è molto più laboriosa e le ore uomo non sono a buon mercato, almeno non in Europa. In secondo luogo, le fughe in luoghi inaspettati sono difficili da trovare e passano facilmente inosservate lavorando con gli sniffer, quindi l'utilizzo di termocamera per la rilevazione ottica di gas contribuirà a garantire la sicurezza del personale e degli abitanti del circondario e, a mio parere, vale sicuramente la pena di investire in sicurezza. L'utilizzo di termocamera per la rilevazione ottica di gas aumenta inoltre il senso di sicurezza dei lavoratori dell'impianto. Si sentono al sicuro sapendo che nessuna fuga di gas sfugge alla mia attenzione grazie alla termocamera per la rilevazione ottica di gas FLIR GF306”.

"Infine, l'uso della termocamera per la rilevazione ottica di gas contribuirà a ridurre la quantità di gas immesso nell'atmosfera", continua Schiller. "Dato che questi gas sono la nostra materia prima, è uno spreco buttarla a causa di una fuga. Preferirei piuttosto che venisse trasformata in plastica. In pratica una fuga di gas è sostanzialmente un mancato guadagno. La termocamera di fatto si ripaga con la riduzione delle fughe. Nel complesso, quindi, direi sicuramente che una termocamera per la rilevazione ottica di gas vale l'investimento".