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Conteúdo produzido por Picarro
25 de julho de 2022

Detecção avançada de vazamentos e soluções de análise para a indústria de gás

Usando hardware e software especializado, analisa e processa dados das emissões de metano em redes de gás natural, gerando resultados que apoiam em localizar e quantificar emissões, reduzir risco operacional, e em substituir de dutos

Introdução

A Solução Picarro é uma combinação de hardware, software e análise de dados. Os sistemas montados em veículos da Picarro realizam várias patrulhas através de uma infraestrutura de gás natural, coletando dados de nuvens ou plumas de metano e enviando-os para a plataforma de processamento em nuvem da Picarro, onde vários algoritmos Analíticos transformam esses dados em resultados acionáveis ​​para uma série de aplicativos orientados a ativos nas redes de gás natural, desde a inspeção de vazamentos até a substituição de dutos e redução do risco operacional.

Visão geral da Solução Picarro

A Solução Picarro identifica os traços característicos de vazamentos de gás natural analisando nuvens de metano à medida que se propagam pela atmosfera e se cruzam com a trajetória do veículo. O sistema também mede as condições atmosféricas e meteorológicas em torno de vazamentos de gás e, em seguida, usa algoritmos especializados de ciência de dados para identificar a fonte, concentração e fluxo de gás associado, e o grau de perigo associado à indicação desse vazamento de gás natural, eliminando virtualmente as indicações causadas por outras fontes de metano que não sejam gás não natural.

O recurso mais poderoso da Solução Picarro é sua capacidade de combinar informações de várias sessões de medição na mesma região, aproveitando diferentes condições atmosféricas (direção do vento, velocidade do vento, estabilidade atmosférica), para produzir resultados de inspeção agregados ao longo de um período determinado. Esta capacidade única aumenta a cobertura do território com passagens sucessivas de veículos e permite gerar uma base estatística sobre a localização e risco associado a cada indicação de fuga. É possível gerar relatórios, reportes e outras saídas de dados a partir do processamento específico desses dados, o que permite fazer aplicações específicas ou estudos de caso, tais como: estudo de vazamentos, previsão ou estimativas, redução de emissões de acordo com objetivos definidos, gerenciamento de riscos, entre outros.

Hardware do Sistema Picarro

O Sistema Móvel de Detecção de Vazamentos de Gás Natural da Picarro faz patrulhas ou passagens orientadas ao longo de uma rede de gás natural, coletando dados sobre metano, vento, elementos atmosféricos e GPS que são processados ​​por algoritmos especializados para detectar e localizar vazamentos e então calcular taxas específicas de emissão de metano. O hardware Picarro consiste nos seguintes elementos que formam uma solução montada em veículo totalmente integrada:

  • Um analisador de gás com sensibilidade de partes por bilhão baseado em Espectroscopia de Anel de Cavidade Inferior (Cavity Ring-Down Spectroscopy – CRDS) que mede a composição do gás atmosférico e outros marcadores, como o etano.
  • Um anemômetro montado no mastro para detectar a velocidade, direção e variabilidade do vento.
  • Duas antenas no teto do veículo, uma para conectividade sem fio 4G e outra para determinar o posicionamento GPS do veículo a uma distância inferior a um metro.
  • Um roteador sem fio 4G que permite conexão com a Internet e transmissão de dados para e desde a nuvem Picarro, além de conexão WiFi ao tablet do veículo.
  • Um computador tipo tablet que permite a operação e visualização do sistema e dos dados.
  • Um módulo de suporte do sistema contendo bombas, um receptor GPS, várias fontes de alimentação e equipamentos para controle do gás.
  • Um sistema de entrada de gás montado na frente do veículo.

O ar é coletado continuamente na frente do veículo e direcionado para o analisador de gás através de um sistema de tubulação. Todo o sistema e acessórios estão conectados diretamente ao sistema de energia do carro, mas também existem sistemas de energia de backup. O sistema pode ser instalado em praticamente qualquer veículo.

Hardware do Sistema Picarro

Metodologia e Protocolo de Coleta de Dados

A Picarro foi pioneira no conceito de Detecção de Vazamento Avançada que usa o vento para transportar nuvens de metano para uma plataforma de detecção atmosférica e de gás montada em um veículo. A metodologia de coleta de dados da Picarro é baseada na capacidade do sistema de detectar emissões de metano a curta distância e a centenas de metros de distância quando o ponto de emissão de metano é contra o vento do veículo. O alcance da área de cobertura da Picarro Field of View (FOVTM) é calculado em cada ponto ao longo da rota do veículo para fornecer um registro documentado da cobertura da inspeção. Desta forma, tanto a rede de gás como os serviços podem ser monitorizados de forma eficaz. Se for detectado metano, o sistema determina um marcador de Área de Busca de Indicação de Vazamento (LISATM) cuja localização é determinada pela direção e variabilidade do vento. Os marcadores LISA indicam possíveis localizações do vazamento que serão usados ​​como entrada para a investigação no lugar de cada vazamento.

Técnica avançada de detecção de vazamentos Picarro

Picarro recomenda um protocolo de “três passagens” que prescreve que cada rua ao longo da qual os ativos de gás estão localizados seja percorrida duas vezes (uma passagem de cada lado da rua) e que isso seja repetido três vezes em pelo menos duas noites diferentes (para que duas ou quatro patrulhas sejam feitas em uma noite) entre o pôr do sol e o nascer do sol. Isso resulta em seis passagens por rua ao longo das seções definidas. Os dados são coletados à noite para maximizar a detectabilidade da nuvem de metano e minimizar o ruído de medição devido à maior turbulência atmosférica que normalmente está presente durante o dia. A inspeção noturna também evita o trânsito que pode atrapalhar o comportamento das emissões.

A razão para várias passagens em várias noites é coletar dados em uma variedade de condições de vento (várias direções de vento) para obter uma alta cobertura de campo de visão dos ativos de gás. Várias passagens também garantem que a taxa de detecção de vazamento seja >95%.

Existem qualidades das nuvens de metano que o sistema mede, como tamanho, emissões, concentração, teor de etano, etc., que permitem que a classificação de perigos e a análise de quantificação, taxas de fluxo e o risco relativo de indicações de vazamento (ou seja, se uma indicação é susceptível de se originar de um vazamento perigoso).

Os dados podem ser recolhidos de forma que permitam a sua utilização em estudos de fugas, através dos quais são produzidas indicações de fugas para investigações de acompanhamento. Para outras aplicações além do estudo de vazamentos (como substituição de dutos ou mapeamento de emissões), os dados podem ser obtidos de forma que não produza indicações de vazamentos, mas sim agregue espacialmente os dados de emissão de metano para produzir ” mapeamento de calor regional” ou emissões agregadas, ou informações de densidade de vazamento prevista ao longo de segmentos de tubulação inteiros.

Mapa de emissões de metano mostrando regiões de altas emissões em vez de indicações individuais de vazamento

Plataforma para Análise de Dados, Visualização e Relatórios

A Picarro oferece aos clientes acesso em tempo real a serviços de visualização e relatórios de inspeção de vazamentos por meio de uma plataforma baseada na nuvem. Os clientes têm acesso remoto à plataforma que fornece recursos de relatórios, saída em vários formatos e ferramentas de visualização de dados.

A Solução Picarro pode combinar dados de vários veículos em um repositório central de dados, que se chama de Data Lake, onde esses dados podem ser analisados ​​e transformados, produzindo relatórios personalizados sobre indicações de vazamentos e emissões de metano na infraestrutura de uma empresa.

O sistema permite a comunicação bidirecional com os sistemas GIS/ERP da distribuidora de gás para que as inspeções e investigações de indicação de vazamento possam ser agendadas e atribuídas, e os resultados das investigações possam ser coletados e gerenciados de forma eficiente, permitindo a tomada de decisões relacionadas a reparos e substituições de segmentos de dutos, monitoramento do sistema de distribuição e gerenciamento de riscos. Essa conectividade também permite que os dados sejam compartilhados com vários departamentos para várias finalidades além da inspeção de vazamentos, como o Plano de Gerenciamento de Integridade.

O pacote de software Picarro também inclui o Mobile View, que permite que as indicações de vazamento sejam visualizadas em um dispositivo móvel para acompanhamento da investigação em campo. Isso aumenta a eficiência, permitindo conectividade bidirecional em tempo real para a equipe de campo. O Mobile View aprimora o processo de confirmação de indicação de vazamento, permitindo que os detalhes do vazamento sejam registrados e as locações dos vazamentos sejam marcadas com coordenadas GPS. As empresas que distribuem gás podem optar por compartilhar dados de vazamentos anteriores com a Picarro, o que ajuda a tornar os algoritmos de aprendizado de máquina preditivos da Picarro mais precisos.

Visualização em dispositivos móveis – Visualização Móvel

Comparação com Métodos e Equipamentos de Inspeção Tradicionais

O Sistema Picarro coleta dados de metano em uma escala e velocidade que não são possíveis com a instrumentação tradicional, eliminando o erro humano associado a esses métodos legados. A Solução Picarro demonstrou em mais de 60 estudos de campo identificar consistentemente uma média de três vezes mais vazamentos perigosos do que os equipamentos e métodos de inspeção tradicionais.

Comparação da Solução de Inspeção Tradicional Vs Solução Picarro (Distância e Sensibilidade)

Comparado aos equipamentos tradicionais de inspeção de vazamentos, o hardware Picarro é 1.000 vezes mais sensível, com a capacidade de detectar metano e etano em mais de uma parte por bilhão (ppb). Os sistemas tradicionais normalmente têm uma sensibilidade ao metano de apenas 1 parte por milhão (ppm) e não usam etano para eliminar indicações de vazamento falso positivo de fontes biogênicas de metano (esgoto, etc.) como o Sistema Picarro faz.

Desempenho típico das soluções tradicionais de detecção de vazamentos

Desempenho da solução de detecção de vazamento Picarro

O sistema pode coletar dados em velocidades do veículo acima de 70 km/h e em condições de chuva e neve. O fato de o sistema utilizar o vento para sua operação permite detectar vazamentos sem ter que passar diretamente sobre o gasoduto, e as análises podem classificar as nuvens de metano de acordo com seu risco potencial, taxa de emissão e probabilidade de serem geradas de uma fonte determinada.


Para mais informações visite nosso site https://gas.picarro.com/

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