Las tecnologías de detección de fugas brindan soluciones para la seguridad de las tuberías

La industria del gas natural ha estado bajo presión constante para brindar seguridad pública y reducir la cantidad de metano liberado a la atmósfera como una emisión de gases de efecto invernadero (GEI). Esto involucra toda la cadena de suministro de gas natural desde la boca del pozo hasta la punta del quemador o desde aguas arriba, exploración y producción hasta operaciones intermedias, recolección, almacenamiento y transmisión hasta las operaciones de distribución aguas abajo. La industria no solo enfrenta regulaciones continuas de la Administración Federal de Seguridad de Tuberías y Materiales Peligrosos (PHMSA) y las respectivas agencias reguladoras estatales de seguridad de tuberías, sino también de las Agencias de Protección Ambiental (EPA) federales y estatales.

La industria ha recorrido un largo camino desde los primeros días del uso de la tecnología de detección de fugas de ionización de llama (FID) portátil y móvil, que usaba una mezcla de combustible de hidrógeno y nitrógeno en un detector para caminar o conducir sobre redes de tuberías de gas natural. Estos dispositivos requerían una cantidad considerable de mantenimiento junto con botellas externas de gases de calibración.

La clave para reducir las emisiones de metano de las instalaciones de superficie y subterráneas son las inspecciones periódicas de detección de fugas, que se pueden lograr mediante la detección de gas fija, tecnologías basadas en vehículos e instrumentación portátil. La industria está viendo el advenimiento de tecnologías aéreas de satélite, aviones de ala fija, helicópteros y vehículos aéreos no tripulados (UAV) o drones. A esto lo llamamos el enfoque "en capas" para la detección de fugas en el que varias capas de protección pueden detectar, localizar y señalar ubicaciones de fugas para su reparación.

No existe una sola tecnología para la detección de fugas, sino una multitud basada en la ubicación del activo, la aplicación y el resultado deseado. La mayoría de los dispositivos detectan metano, que es el principal componente del gas natural y el principal contribuyente al cambio climático como emisión de GEI. Todos los datos de estas tecnologías se pueden capturar en una aplicación de software para la elaboración de informes federales y estatales, así como para la reparación de seguimiento. Los datos pueden incluir coordenadas de GPS de redes de tuberías que fueron inspeccionadas para verificación de fugas con sellos de fecha y hora, ubicaciones de fugas, clasificación de fugas, cuantificación de fugas y calibración de instrumentos para el mantenimiento de registros permanentes. También sabemos que se puede agregar un mercaptano o sulfuro al gas natural como odorante para que el público lo detecte a través de su sentido del olfato en busca de una posible indicación de fuga, pero esto se usa principalmente en los activos de distribución y no es común en la transmisión o la recolección de gas. Las tecnologías discutidas a continuación detectan el metano en el gas natural y no el odorante agregado.

Los detectores de gas fijos basados ​​en la tecnología de espectroscopía de absorción láser de diodo sintonizable (TDLAS) de camino abierto monitorean las instalaciones las 24 horas del día, los 7 días de la semana para detectar emisiones de metano. Esta tecnología se usa típicamente en sitios de pozos, almacenamiento subterráneo, estaciones de entrada y ubicaciones de tuberías de alta consecuencia (HCA). Hay varias tecnologías desplegadas, desde láseres de trayectoria abierta hasta sensores puntuales para el monitoreo continuo de activos en busca de indicaciones de fugas. Estas tecnologías no señalan ubicaciones exactas, pero pueden brindar una ubicación generalizada para el seguimiento con tecnología portátil.

Detección móvil avanzada de fugas (AMLD) que utiliza tecnología TDLAS de ruta abierta para la detección de fugas de gas natural en tuberías de recolección, transmisión y distribución. Esta tecnología puede detectar metano y etano por separado en partes por billón (ppb). Esto permite al operador diferenciar las fugas de la tubería del gas natural biogénico, de pantano, de ciénaga, de descomposición o de alcantarillado. Los vehículos equipados con AMLD pueden viajar mucho más rápido y permitir una cobertura más frecuente de los activos tanto para la seguridad pública como para la reducción continua de emisiones. Estos sistemas tienen paquetes de software muy elaborados para analizar las detecciones en función de las indicaciones, la dirección del viento, la ubicación GIS, la cuantificación de fugas y centrar la indicación para la investigación de seguimiento y la localización por parte de equipos de "botas sobre el terreno".

La detección móvil de fugas mediante espectroscopia de polarización de interferencia controlada por infrarrojos ópticos (CIPS) con muestreo extraído por bomba para inspeccionar redes subterráneas de tuberías de recolección, transmisión y distribución puede detectar metano en partes por millón (ppm). Esta tecnología se puede instalar en vehículos todoterreno para facilitar el acceso a ubicaciones de activos difíciles. La misma tecnología se puede quitar fácilmente del vehículo para aplicaciones portátiles de localización de fugas y hacer lecturas de agujeros de barra debajo de la superficie para identificar y clasificar fugas con la capacidad de determinar el límite explosivo inferior (LEL) y las lecturas de porcentaje de gas. Es fundamental tener un solo dispositivo para detectar ppm, LEL y porcentaje de volumen de gas, todo en una respuesta rápida de rango automático para el centrado de fugas, la localización precisa de fugas y la clasificación de fugas. Estos dispositivos han reemplazado la tecnología FID anterior como la herramienta principal para las encuestas de fugas de muestreo de superficie para el cumplimiento normativo.

Otra tecnología son los detectores de vía abierta TDLAS remotos y portátiles para detectar fugas de metano en ppm a una distancia de hasta 100 pies. Estos se utilizan comúnmente en las operaciones de gas natural desde la cabeza del pozo hasta la punta del quemador para escanear rápidamente los activos de la tubería para localizar fugas. Esta innovadora herramienta le permite al operador escanear los activos cuando la ubicación física es aproximada y la ventilación de la fuga podría estar a cierta distancia de la tubería. También es extremadamente útil cuando los activos se encuentran en áreas extremadamente difíciles de alcanzar, como autopistas muy transitadas, cruces de puentes o áreas rodeadas por vallas de seguridad. La tecnología utiliza un láser invisible seguro para los ojos para escanear ubicaciones de activos rápidamente y es extremadamente sensible para encontrar las indicaciones de fugas más pequeñas.

Los vehículos aéreos no tripulados (UAV) o las aplicaciones de drones que utilizan la tecnología TDLAS de camino abierto que mira hacia abajo se pueden usar durante desastres naturales y áreas inaccesibles con terreno accidentado o para una inspección rápida. También se puede implementar una tecnología similar tanto en aeronaves de ala fija como en helicópteros para patrullar el derecho de paso (ROW) de la tubería como inspecciones instrumentadas versus solo tuberías voladoras para obtener indicaciones visibles.

Los detectores de gas natural (NGD) que utilizan tecnología de infrarrojos no dispersivos (NDIR) están diseñados para aplicaciones residenciales y comerciales en interiores con comunicación las 24 horas del día, los 7 días de la semana con la empresa de servicios públicos a través de la infraestructura de medidores automatizados (AMI) y están diseñados para brindar al público notificaciones tanto verbales como audibles. de peligro inminente por fuga de gas natural.

Esta es una descripción general rápida de las tecnologías comunes de detección de fugas que se utilizan hoy en día en la industria del gas natural para detectar, localizar y señalar fugas de gas natural. El enfoque en capas ofrece varias tecnologías para detectar metano no solo para brindar seguridad pública frente a un posible evento catastrófico, sino también para evitar la liberación de GEI a la atmósfera.

Paul Wehnert es vicepresidente ejecutivo y director de marketing de Heath Consultants Inc.

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