A Detecção De Hidrofluorocarbonos Por Meio De Imagens Óptica De Gás Aumenta A Segurança E A Eficiência, Reduzindo As Emissões

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

Embora a indústria de petróleo e gás tenha se beneficiado bastante com o uso de câmeras de imagens ópticas de gás (optical gas imaging, OGI), aumentando a segurança dos trabalhadores e a eficiência das plantas, além de reduzir as emissões, a tecnologia ainda não ocupa o mesmo lugar de destaque na indústria petroquímica, apesar de oferecer vantagens semelhantes. A conveniência proporcionada pelos métodos de detecção de gás existentes e a falta de familiaridade com todos os recursos das câmeras de OGI muitas vezes são obstáculos para a implementação desses dispositivos. No entanto, como as emissões comerciais de gás de hidrofluorocarbono (HFC) agora estão sob maior escrutínio por parte da Agência de Proteção Ambiental dos EUA (Environmental Protection Agency, EPA) e de outros órgãos regulatórios globais, há um incentivo maior para que os produtores de HFC e usuários industriais de HFC implantem tecnologias novas e emergentes a fim de garantir a integridade mecânica de seus processos e equipamentos.

Muitas empresas precavidas já contam com programas ambientais, sociais e de governança (environmental, social, and governance, ESG) que impulsionam a sustentabilidade, abrangendo iniciativas relacionadas à redução de emissões. Ainda assim, o uso contínuo do monitoramento do ar ambiente utilizando infravermelho com transformada de Fourier (Fourier transform infrared, FTIR), complementado por detectores portáteis de vazamento, é apenas uma solução parcial para a necessidade de monitoramento industrial mais abrangente, principalmente à medida que os órgãos regulatórios começam a usar instrumentação de última geração.

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Esse sistema obrigatório de detecção de vazamentos tem várias restrições que precisam ser compreendidas pelos profissionais da indústria. A detecção de vazamento de ponto sob demanda geralmente ocorre durante a manutenção de rotina ou quando um alarme FTIR de monitoramento do ambiente é acionado por um possível vazamento de gás. Um operador de produção com equipamento de proteção individual (EPI) apropriado deve se aproximar da fonte de vazamento para confirmar sua existência usando um detector portátil de vazamento de refrigerante (também chamado de analisador de vapores tóxicos, analisador de vapores orgânicos ou “sniffer”).

Figura 1: Vazamento identificado em uma conexão do manômetro usando uma câmera de OGI GF304, confirmando visualmente que o vazamento não se originou em uma válvula de vapor manual, como se pensou no início.

Um analisador portátil de vapores talvez não seja capaz de identificar com precisão o componente que está vazando, uma informação fundamental para o reparo ou a compreensão dos desafios relacionados a um vazamento. A fonte de emissão também poderá estar em um local de difícil acesso, comprometendo ou até mesmo impossibilitando a confirmação do vazamento com um detector portátil.

As câmeras de OGI são capazes de detectar vazamentos a partir de uma distância segura, bem como identificar vazamentos em locais ou volumes que, de outra forma, não seriam descobertos. Essas câmeras fornecem confirmação visível das emissões em comparação com um analisador de vapores, cuja leitura pode variar de um minuto para o outro dependendo das condições ambientais, ainda que a amostragem seja obtida exatamente no mesmo local. Atendendo à demanda do setor por uma detecção de vazamentos de refrigerante mais precisa e mais segura, a Teledyne FLIR oferece câmeras de OGI para uso em uma ampla gama de situações, desde a localização de vazamentos difíceis de encontrar até a identificação de diferentes gases com um único dispositivo.

Figura 2: A câmera de OGI refrigerada FLIR GF304 (à esquerda) e a câmera de OGI não refrigerada GF77 (à direita) usadas para identificar componentes com vazamento de HFC.

A FLIR GF304 é a única câmera de OGI refrigerada do setor, filtrada especificamente para detectar fluorocarbonos. Além de visualizar vazamentos de refrigerante à distância de maneira precisa, a GF304 pode medir com exatidão as temperaturas, permitindo que os usuários notem diferenciais de temperatura e aprimorem o contraste visual para melhor detecção da pluma de gás (Fig. 2).

A FLIR GF320 detecta emissões de hidrocarbonetos e de compostos orgânicos voláteis (VOC) provenientes da produção e utilização do gás natural. Com esta câmera de imagens ópticas de gás, os inspetores podem verificar milhares de componentes e ver possíveis vazamentos de gás em tempo real. A GF320 é leve e oferece visor e monitor LCD e tem acesso direto aos controles. Os dados de GPS integrados ajudam a identificar a localização precisa dos vazamentos e das falhas para reparos mais rápidos.

A FLIR GF77 é uma câmera de OGI não refrigerada com opções de lentes intercambiáveis capazes de detectar fluorocarbonos, metano, hexafluoreto de enxofre (SF6) e outras emissões de gás. Embora não seja tão precisa quanto a GF304 com foco em HFC, a GF77 é um recurso de baixo custo para usuários que procuram diferentes tipos de vazamentos de gás (Fig. 2).

Líder da indústria petroquímica adota nova tecnologia dedetecção

A Chemours, fabricante global de materiais avançados para aplicações essenciais, como fabricação de semicondutores e energia limpa, bem como soluções de gerenciamento térmico para automóveis, cadeia fria e ar-condicionado, foi apresentada à tecnologia de OGI por meio de um fornecedor externo europeu que realiza inspeções locais sob demanda usando esse recurso. Em 2019, a Chemours adotou a OGI como um componente de seus programas de integridade mecânica e confiabilidade e adquiriu o primeiro conjunto de câmeras: uma câmera GF304 para detecção de gás fluorocarbono e uma câmera GF320 para detecção de vazamento de gás natural.

Figura 3: Vazamento na estrutura suspensa encontrado em uma ponte de tubulação com uma câmera de OGI FLIR GF304. Esse vazamento não teria sido identificado por meio de tecnologias convencionais de detecção de vazamentos.

Com base no sucesso da adoção europeia da tecnologia de OGI, a Chemours começou a trabalhar com as câmeras em suas instalações nos EUA no início de 2021. A Chemours, que estava ansiosa para reforçar sua capacidade de detecção de vazamentos, organizou uma demonstração da câmera FLIR GF304 em uma fábrica de grande porte. O pessoal técnico de toda a unidade se reuniu para assistir à apresentação de uma hora antes que o fornecedor entregasse a câmera a Ryan Cochran, engenheiro da equipe local do analisador de processos.

Ao longo do primeiro dia de uso, a tecnologia de OGI comprovou seu valor ao localizar com precisão oportunidades de manutenção e inspeção que, anteriormente, não eram acessíveis. Esse teste inicial positivo e os dias subsequentes de monitoramento, que foram igualmente produtivos, resultaram na aceitação da tecnologia e em um retorno sobre o investimento na câmera. Em vista do sucesso da demonstração, o gerente da fábrica aprovou a solicitação de compra da primeira câmera GF304 que, desde abril de 2021, está em uso na unidade.

Cochran demonstrou um grande interesse pela tecnologia de OGI e rapidamente se tornou o especialista da Chemours nessa área. Ele está empenhado em fornecer aos operadores da unidade as melhores ferramentas possíveis para inspecionar e manter os equipamentos de processos, bem como em responder a eventuais indicações de manutenção sob demanda que surjam. A OGI oferece vantagens diferenciadas e comprovadas para os operadores, incluindo menos detecções de falsos-positivos e localização mais precisa de áreas preocupantes.

Figura 4: Comparação do mesmo vazamento no Modo normal (superior) e no Modo de alta sensibilidade (High Sensitivity Mode, HSM) (inferior). O recurso HSM, complementado pelo treinamento adequado, permite que um usuário da câmera de OGI inspecione vazamentos menores com mais facilidade.

Em seguida, Cochran foi encarregado de demonstrar os recursos da câmera de OGI em outras unidades. Ele compilou exemplos concretos de uso com informações adicionais do produto para compartilhar os recursos com o grupo corporativo Instrument Reliability Network da Chemours, uma equipe interorganizacional que avalia novas tecnologias, também chamada de divisão de inovação em algumas empresas.

Vários tipos de vazamentos estavam entre os exemplos que ilustraram a apresentação da OGI aos colegas da Chemours:

• Vazamento na ponte de tubulação: durante uma atividade de manutenção de desligamento periódico, este vazamento “no ar”, do tamanho de um orifício minúsculo, foi descoberto na tubulação (não no ponto de conexão) que direciona o produto acabado para um tanque de armazenamento. O vazamento não teria sido encontrado por meio de um testador do ar ambiente ou um analisador portátil (Fig. 3). Sua descoberta e o subsequente reparo eliminaram um risco à segurança, uma emissão fora de conformidade e um prejuízo monetário direto. Uma das vantagens da OGI é a capacidade de validar rapidamente a integridade mecânica após um desligamento de manutenção em toda a unidade. A sensibilidade, precisão e portabilidade da câmera permitem realizar uma série muito eficiente de inspeções, e o tempo economizado é considerável.
• Vazamentos no carregamento de caminhões: vazamentos decorrentes da conexão de mangueiras a caminhões para transportar produtos que geralmente não são identificados ou medidos, resultando em perdas incalculáveis entre a quantidade de produto que uma empresa produz e a quantidade que é realmente carregada e transportada. As câmeras de OGI ajudam as organizações a aprimorar a segurança dos trabalhadores durante o carregamento, além de auxiliá-las a compreender melhor a perda de produtos e a aumentar o retorno sobre o investimento (return on investment, ROI).
• Vazamentos registrados incorretamente: um vazamento identificado com um analisador portátil deveria ser confirmado com uma câmera de OGI. O operador da câmera atestou que o analisador portátil havia diagnosticado erroneamente o local do vazamento. Se o vazamento tivesse sido identificado de forma inadequada, um reparo estimado em mais de USD 5.000 teria sido realizado, esvaziando o reboque e substituindo o componente incorreto desnecessariamente. Usando a câmera de OGI, o vazamento foi identificado adequadamente e o componente correto foi substituído, evitando o esvaziamento do reboque e garantindo condições de trabalho mais seguras.

Cochran afirmou que visitou várias unidades da Chemours com as câmeras GF304 e GF77. Em cada fábrica, ele apresentou as câmeras ao responsável, ministrou treinamentos básicos e deixou que os recursos dos dispositivos falassem por si mesmos. Demonstrar a eficácia das câmeras de OGI resulta na rápida adoção pelas equipes locais de integridade mecânica.

Para assegurar a difusão e a coesão do treinamento em relação ao uso da tecnologia de OGI, um líder é indicado na unidade. Este recurso local trabalha em estreita colaboração com Cochran para que a tecnologia de OGI seja mantida como um programa global padronizado entre as unidades. Uma equipe com quatro a seis técnicos internos também é formada para usar as câmeras em atividades de manutenção planejada com o objetivo de prevenir vazamentos. Essa abordagem e estrutura de equipe aprimoram a integridade mecânica, a confiabilidade e os programas de detecção e reparo de vazamentos, possibilitando maior proatividade e atuação mais oportuna.

Vários operadores por turno são treinados para usar a câmera GF77, fornecendo a eles um meio mais eficaz de encontrar vazamentos cuja localização geral é conhecida devido a um alarme FTIR. A tecnologia de OGI respalda essa investigação, enquanto o uso de um analisador portátil pode exigir mais tempo e, ainda assim, não encontrar as fontes de vazamento. Além disso, a câmera GF77 oferece a vantagem de identificar vazamentos de gás natural (por exemplo, em fornos no local).

Considerações finais

Embora as câmeras de OGI forneçam à indústria petroquímica uma adição poderosa à caixa de ferramentas de detecção de vazamentos corporativos, seu uso eficaz requer treinamento adequado. Muitas variáveis diferentes podem afetar a medição, desde a temperatura do ar ambiente atrás do vazamento e o ângulo de medição até a paleta de cores aplicada e as distâncias a partir das quais você mede. Em última análise, a experiência é o melhor professor. As recompensas de um investimento em câmeras de OGI, porém, são difíceis de superestimar. A segurança dos trabalhadores é aprimorada ao assegurar confiabilidade na manutenção preditiva, em inspeções proativas e na validação de reparos. As organizações de manufatura também podem ter convicção em sua capacidade de cumprir as metas ESG corporativas.