L'uso del gas naturale, di cui il metano è il componente principale, sta aumentando in tutto il mondo. Ha anche molti usi industriali, come la fabbricazione di prodotti chimici come ammoniaca, metanolo, butano, etano, propano e acido acetico; è anche un ingrediente di prodotti diversi come fertilizzanti, antigelo, plastica, farmaci e tessuti.

Il gas naturale viene trasportato in diversi modi: attraverso i gasdotti in forma gassosa; come gas naturale liquefatto (LNG) o gas naturale compresso (CNG). Il GNL è il metodo normale per trasportare il gas su distanze molto lunghe, come attraverso gli oceani, mentre il GNC è solitamente trasportato da autocisterne su brevi distanze. I gasdotti sono la scelta di trasporto preferita per le lunghe distanze sulla terraferma (e talvolta in mare aperto), come tra la Russia e l'Europa centrale. Anche le società di distribuzione locali consegnano il gas naturale agli utenti commerciali e domestici attraverso le reti di servizi all'interno di paesi, regioni e comuni.

La manutenzione regolare dei sistemi di distribuzione del gas è essenziale. Identificare e correggere le perdite di gas è anche parte integrante di qualsiasi programma di manutenzione, ma è notoriamente difficile in molti ambienti urbani e industriali, poiché i tubi del gas possono essere situati sottoterra, sopraelevati, nei soffitti, dietro muri e paratie o in luoghi altrimenti inaccessibili come edifici chiusi. Fino a poco tempo fa, le perdite sospette da queste condutture potevano portare a isolare intere aree fino a quando non veniva trovata la posizione della perdita.

Proprio perché i rivelatori di gas convenzionali - come quelli che utilizzano la combustione catalitica, la ionizzazione della fiamma o la tecnologia dei semiconduttori - non sono in grado di rilevare il gas a distanza e quindi non sono in grado di rilevare le perdite di gas in tubazioni di difficile accesso, ci sono state molte ricerche recenti sui modi di rilevare il gas metano a distanza.

Rilevamento remoto

Stanno diventando disponibili tecnologie all'avanguardia che permettono il rilevamento e l'identificazione a distanza delle perdite con una precisione millimetrica. Le unità portatili, per esempio, possono ora rilevare il metano a distanze fino a 100 metri, mentre i sistemi montati su aerei possono identificare le perdite a mezzo chilometro di distanza. Queste nuove tecnologie stanno trasformando il modo in cui le perdite di gas naturale vengono rilevate e trattate.

Il telerilevamento si ottiene usando la spettroscopia di assorbimento del laser a infrarossi. Poiché il metano assorbe una specifica lunghezza d'onda della luce infrarossa, questi strumenti emettono laser infrarossi. Il raggio laser viene diretto ovunque si sospetti una perdita, come un tubo del gas o un soffitto. Poiché parte della luce viene assorbita dal metano, la luce ricevuta indietro fornisce una misura dell'assorbimento del gas. Una caratteristica utile di questi sistemi è il fatto che il raggio laser può penetrare le superfici trasparenti, come il vetro o il perspex, quindi può essere possibile testare uno spazio chiuso prima di entrarvi. I rilevatori misurano la densità media del gas metano tra il rilevatore e il bersaglio. Le letture sulle unità portatili sono date in ppm-m (un prodotto della concentrazione della nube di metano (ppm) e la lunghezza del percorso (m)). In questo modo, le perdite di metano possono essere rapidamente confermate puntando un raggio laser verso la perdita sospetta o lungo una linea di rilevamento, per esempio.

Una differenza importante tra la nuova tecnologia e i rilevatori di metano convenzionali è che i nuovi sistemi misurano la concentrazione media di metano, piuttosto che rilevare il metano in un singolo punto - questo dà un'indicazione più precisa della gravità della perdita.

Le applicazioni per i dispositivi portatili includono:

• Indagini sulle condutture
• Impianto a gas
• Indagini sulla proprietà industriale e commerciale
• Chiamata d'emergenza
• Monitoraggio dei gas di discarica
• Sondaggio della superficie stradale

Reti di distribuzione comunali

I vantaggi della tecnologia remota per il monitoraggio delle condutture in ambiente urbano sono ora realizzati.

La capacità dei dispositivi di rilevamento remoto di monitorare le perdite di gas a distanza li rende strumenti estremamente utili nelle emergenze. Gli operatori possono stare lontani da fonti di perdite potenzialmente pericolose quando controllano la presenza di gas in locali chiusi o spazi confinati, in quanto la tecnologia permette loro di monitorare la situazione senza avere effettivamente accesso. Non solo questo processo è più facile e veloce, ma è anche sicuro. Inoltre, non è influenzato da altri gas presenti nell'atmosfera poiché i rilevatori sono calibrati per rilevare solo il metano - quindi non c'è pericolo di ottenere falsi segnali, il che è importante in situazioni di emergenza.

Il principio del rilevamento a distanza si applica anche all'ispezione delle colonne montanti (le tubature fuori terra che portano il gas ai locali dei clienti e che normalmente corrono lungo le pareti esterne dell'edificio). In questo caso, gli operatori puntano il dispositivo verso il tubo, seguendone il percorso; possono farlo da terra, senza dover usare scale o accedere alle proprietà dei clienti.

Aree pericolose

Oltre a rilevare le perdite di gas dalle reti di distribuzione municipali, i dispositivi antideflagranti e approvati ATEX possono essere utilizzati in aree pericolose della zona 1, come gli impianti petrolchimici, le raffinerie di petrolio, i terminali e le navi LNG, nonché alcune applicazioni minerarie.

Quando si ispeziona un serbatoio sotterraneo di GNL/GPL, per esempio, sarebbe necessario un dispositivo a prova di esplosione entro 7,5 metri dal serbatoio stesso e un metro intorno alla valvola di sicurezza. Gli operatori devono quindi essere pienamente consapevoli di queste restrizioni e dotati del tipo di attrezzatura appropriata.

Coordinamento GPS

Alcuni strumenti ora permettono di effettuare letture del metano in vari punti intorno a un sito - come un terminale GNL - generando automaticamente il tracciamento GPS delle letture e delle posizioni di misurazione. Questo rende i viaggi di ritorno per ulteriori indagini molto più efficienti, fornendo anche una registrazione in buona fede dell'attività di ispezione confermata - spesso un prerequisito per la conformità normativa.

Rilevamento aereo

Andando oltre i dispositivi portatili, ci sono anche rilevatori di metano a distanza che possono essere montati sugli aerei e che rilevano le perdite dai gasdotti per centinaia di chilometri. Questi sistemi possono rilevare i livelli di metano a concentrazioni piccole come 0,5 ppm fino a 500 metri di distanza e includono una visualizzazione in tempo reale della mappa mobile delle concentrazioni di gas durante il rilevamento.

Il modo in cui questi sistemi funzionano è relativamente semplice. Un rilevatore remoto è attaccato sotto la fusoliera dell'aereo (di solito un elicottero). Come per il dispositivo portatile, l'unità produce un segnale laser a infrarossi, che viene deviato da qualsiasi perdita di metano all'interno del suo percorso; livelli di metano più alti comportano una maggiore deviazione del raggio. Questi sistemi utilizzano anche il GPS, in modo che il pilota possa seguire una visualizzazione in tempo reale del percorso GPS della conduttura, con una visualizzazione in tempo reale del percorso dell'aereo, delle perdite di gas e della concentrazione (in ppm) presentata all'equipaggio in ogni momento. Un allarme acustico può essere impostato per una concentrazione di gas desiderata, permettendo al pilota di avvicinarsi per un'indagine più approfondita.

Conclusione

La gamma di sistemi di rilevamento del metano a distanza sta aumentando rapidamente, con nuove tecnologie in continuo sviluppo. Tutti questi dispositivi, siano essi portatili o montati su aerei, permettono un'identificazione rapida, sicura e altamente mirata delle perdite - sia sotto il marciapiede, in una città o attraverso centinaia di chilometri di tundra dell'Alaska. Questo non solo aiuta a prevenire emissioni dispendiose e costose, ma assicura anche che il personale che lavora su o vicino alle condutture non sia esposto a pericoli inutili.

Poiché l'uso del gas naturale sta aumentando in tutto il mondo, prevediamo rapidi progressi tecnologici nella rilevazione di gas a distanza in applicazioni diverse come il controllo delle perdite, l'integrità della trasmissione, la gestione degli impianti e delle strutture, l'agricoltura e la gestione dei rifiuti, nonché le applicazioni di ingegneria di processo come la produzione di coke e acciaio. Ognuna di queste aree ha situazioni in cui l'accesso può essere difficile, combinato con la necessità di mettere la protezione del personale in cima all'agenda. Le opportunità per i rivelatori di metano a distanza sono quindi in continua crescita.