La Detección De HFC Mediante La Visualización Óptica De Imágenes De Gas Aumenta La Seguridad Y La Eficiencia A La Vez Que Reduce Las Emisiones

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

Si bien la industria del petróleo y el gas se ha beneficiado enormemente del uso de cámaras de visualización óptica de imágenes de gas (Optical Gas Imaging, OGI), lo que mejora la seguridad de los trabajadores y la eficiencia de la planta a la vez que reduce las emisiones, la tecnología aún no ha conseguido un punto de apoyo similar en la industria petroquímica, a pesar de ofrecer ventajas similares. La comodidad con los métodos de detección de gas existentes y la falta de familiaridad con todas las capacidades de las cámaras de OGI a menudo actúan como barreras para la implementación de esta última. Sin embargo, con las emisiones de gas de hidrofluorocarburo comercial (Commercial Hydrofluorocarbon, HFC) ahora bajo un mayor escrutinio por parte de la Agencia de Protección Ambiental (Environmental Protection Agency, EPA) de EE. UU. y otros organismos reguladores a nivel mundial, hay más impulso para que los productores de HFC y los usuarios de HFC industriales implementen tecnologías nuevas y emergentes para garantizar la integridad mecánica de sus procesos y equipos.

Muchas empresas bien preparadas ya cuentan con programas medioambientales, sociales y de gobernanza (Environmental, Social, and Governance, ESG) que impulsan la sostenibilidad, incluidas iniciativas vinculadas a la reducción de emisiones. Aun así, el uso continuado del monitoreo del aire ambiente utilizando infrarrojos de transformada de Fourier (Fourier Transform Infrared, FTIR), complementados con detectores de fugas portátiles, es solo una solución parcial a la necesidad de un monitoreo industrial más completo, especialmente cuando los organismos reguladores comienzan a emplear instrumentos de última generación.

descargar el documento técnico

Este sistema de detección de fugas tiene varias restricciones que deben ser comprendidas por los profesionales industriales. La detección de fugas de punto bajo demanda generalmente se produce durante el mantenimiento rutinario o cuando una alarma del monitor ambiental de FTIR se activa por una posible fuga de gas. Un operador de producción con el equipo de protección personal (EPP) adecuado debe colocarse cerca de la fuente de fuga para confirmar su existencia utilizando un detector de fugas de refrigerante portátil (también llamado analizador de vapor tóxico, analizador de vapor orgánico o “detector”).

Figura 1: Fuga identificada en un accesorio de manómetro utilizando una cámara de OGI GF304, que confirma visualmente que la fuga no se originó en una válvula de vapor manual, como se creía originalmente.

Es posible que un analizador de vapor portátil no pueda identificar con precisión el componente de fuga: clave al reparar o comprender los desafíos asociados con una fuga. La fuente de emisión también puede estar en una ubicación de difícil acceso, lo que dificulta o incluso hace imposible la confirmación de fugas con un detector portátil.

Las cámaras de OGI pueden detectar fugas desde una distancia segura, así como identificar fugas en ubicaciones o volúmenes que de lo contrario no se detectarían. Estas cámaras proporcionan una confirmación visible de las emisiones, en comparación con un analizador de vapor cuya lectura puede variar de un minuto al siguiente dependiendo de las condiciones ambientales, incluso cuando se toma un muestreo en la misma ubicación. Para satisfacer la demanda del sector de una detección de fugas de refrigerante más precisa y segura, Teledyne FLIR ofrece cámaras de OGI que satisfacen una gama de escenarios de uso, desde la detección de fugas difíciles de encontrar hasta la identificación de diferentes gases con un solo dispositivo.

Figura 2: La cámara de OGI refrigerada GF304 de FLIR (L) y la cámara de OGI no refrigerada GF77 (R) se utilizan para identificar componentes de fuga de HFC.

La FLIR GF304 es la única cámara de OGI refrigerada del sector filtrada específicamente para detectar fluorocarburos. Además de visualizar las fugas de refrigerante con precisión a distancia, la GF304 puede medir con precisión las temperaturas, lo que permite a los usuarios observar los diferenciales de temperatura y mejorar el contraste visual para una mejor detección de la columna de gas (Fig. 2).

La FLIR GF320 detecta las emisiones de hidrocarburos y compuestos orgánicos volátiles (COV) procedentes de la producción y el uso de gas natural. Con esta cámara de visualización óptica de imágenes de gas, los inspectores pueden revisar miles de componentes y ver posibles fugas de gas en tiempo real. La GF320 es ligera, ofrece un visor y una pantalla LCD, y tiene acceso directo a los controles. Los datos de GPS integrados ayudan a identificar la ubicación precisa de fallas y fugas, para reparaciones más rápidas.

La FLIR GF77 es una cámara de OGI no refrigerada con opciones de lentes intercambiables capaz de detectar fluorocarburos, metano, hexafluoruro de azufre (SF6) y otras emisiones de gas. Aunque no es tan precisa como la GF304 centrada en HFC, la GF77 ofrece una utilidad de menor costo a los usuarios que buscan diferentes tipos de fugas de gas (Fig. 2)

Líder de la industria petroquímica adopta nueva tecnología de detección

Chemours, un fabricante global de materiales avanzados para aplicaciones críticas como la fabricación de semiconductores y energía limpia, así como soluciones de gestión térmica para automóviles, cadena de frío y aire acondicionado, incursionó a la tecnología de OGI de la mano de un tercero europeo que proporciona estudios de sitios bajo demanda utilizando la tecnología de OGI. En 2019, Chemours adoptó la OGI como un componente de sus programas de integridad mecánica y confiabilidad, y compró el primer conjunto de cámaras: una GF304 para la detección de gas fluorocarburo y una GF320 para la detección de fugas de gas natural.

Figura 3: Fuga elevada encontrada en un puente de tubería con una cámara de OGI FLIR GF304. Esta fuga no se habría identificado utilizando tecnologías tradicionales de detección de fugas.

Basándose en el éxito de la adopción europea de la tecnología de OGI, Chemours comenzó a trabajar con las cámaras en sus sitios de EE. UU. a principios de 2021. Chemours, ansioso por reforzar su capacidad de detección de fugas, organizó una demostración de la FLIR GF304 en una importante instalación de fabricación. El personal técnico de todo el sitio se reunió para la presentación de una hora de duración antes de que el proveedor colocara la cámara en manos de Ryan Cochran, un ingeniero de personal del analizador de procesos en el sitio.

Durante el primer día de uso, la tecnología de OGI demostró su valor al localizar con precisión oportunidades de mantenimiento e inspección que no eran posibles anteriormente. Esta prueba positiva inicial y los días posteriores de monitoreo igualmente productivos han llevado tanto a la aceptación de la tecnología como a un retorno de la inversión para la cámara. A partir del éxito de la demostración, el gerente de planta aprobó la solicitud de compra de la primera cámara en ese sitio, y se ha utilizado una GF304 desde abril de 2021.

Cochran desarrolló un gran interés en la tecnología de OGI y rápidamente se ha convertido en el experto en la materia de Chemours en esa área de trabajo. Se compromete a proporcionar a los operadores del sitio las mejores herramientas posibles para inspeccionar y mantener el equipo de procesos y responder a cualquier indicación de mantenimiento a demanda que surja. La OGI ofrece ventajas distintas y demostradas para aquellos operadores que incluyen menos detecciones de falsos positivos y una ubicación más precisa de las áreas de preocupación.

Figura 4: Comparación de la misma fuga en modo normal (arriba) y modo de alta sensibilidad, o HSM (abajo). La función HSM, combinada con la capacitación adecuada, permite a un usuario de OGI inspeccionar fugas más pequeñas con mayor facilidad

A continuación, Cochran se encargó de mostrar las capacidades de la cámara de OGI en otros sitios. Combinó ejemplos de uso en el mundo real con información adicional de productos para compartir con el grupo corporativo de la Red de Confiabilidad en los Instrumentos de Chemours (es decir, un equipo interorganizacional que evalúa nuevas tecnologías, también denominada división de innovación en algunas empresas).

Entre los ejemplos de capacitación utilizados para presentar la OGI a sus colegas de Chemours se encontraban varios tipos de fugas:

• Fuga en el puente de la tubería: esta fuga “en el aire” del tamaño de un orificio se descubrió en la tubería (no en el punto de conexión) que transfería el producto terminado a un tanque de almacenamiento durante una actividad de mantenimiento de apagado periódico. La fuga no se habría encontrado utilizando un comprobador de aire ambiente o un analizador portátil (Fig. 3). Su descubrimiento y posterior reparación eliminaron un peligro para la seguridad, una emisión que ocasionaba incumplimientos y una pérdida directa de beneficios. Una de las ventajas de la OGI es la capacidad de validar rápidamente la integridad mecánica después de una parada de mantenimiento en todo el sitio. La sensibilidad, precisión y portabilidad de la cámara permite realizar una serie de inspecciones muy eficientes y el ahorro de tiempo es significativo.
• Fugas de carga de camiones: las fugas creadas al conectar mangueras a camiones para transportar productos no se identifican ni se miden, lo que resulta en pérdidas incalculables entre la cantidad de producto que una empresa puede producir y la cantidad que se carga y envía realmente. Las cámaras de OGI ayudan a las organizaciones a mejorar la seguridad de los trabajadores durante la carga, a la vez que les ayudan a comprender mejor la pérdida del producto y a aumentar el retorno de la inversión (Return on Investment, ROI).
• Fugas registradas incorrectamente: una fuga identificada con un analizador portátil debía confirmarse con una cámara de OGI. El operador de la cámara determinó que el analizador portátil había diagnosticado erróneamente la ubicación de la fuga. Si la fuga hubiera sido etiquetada incorrectamente, se habría ejecutado una reparación de más de $5,000, vaciando el remolque y reemplazando el componente incorrecto de manera innecesaria. Con OGI, la fuga se etiquetó correctamente y se reemplazó el componente correcto, con lo cual se evitó la necesidad de vaciar el remolque y se garantizaron condiciones de trabajo más seguras.

Cochran dijo que visitó varios sitios de Chemours con la GF304 y la GF77. En cada ubicación, presentó la cámara al gerente de planta, proporcionó capacitación rudimentaria y dejó que las capacidades de los dispositivos hablaran por sí solos. Demostrar la efectividad de las cámaras de OGI conduce a una rápida adopción por parte de los equipos locales de integridad mecánica.

Con el fin de mantener la vigencia y la coherencia de la capacitación en el uso de la tecnología, se identifica un líder de OGI del sitio. Este recurso local trabaja estrechamente con Cochran para mantener la OGI como programa global estandarizado en todos los centros. También se identifica un equipo de 4 a 6 técnicos internos a fin de utilizar las cámaras para el mantenimiento planificado con miras a la prevención de fugas. Este enfoque y la estructura del equipo mejoran la integridad mecánica, la fiabilidad y los programas de detección y reparación de fugas con la capacidad de ser más proactivos y oportunos.

Varios operadores por turno están capacitados para usar la GF77, lo que les proporciona un medio más eficaz para encontrar fugas cuya ubicación general se conoce debido a una alarma de FTIR. La OGI proporciona seguridad a esa investigación, mientras que el uso de un analizador portátil puede requerir más tiempo y aun así no detectar fuentes de fugas localizadas. Además, la GF77 ofrece la utilidad de encontrar fugas de gas natural (p. ej., en hornos en el sitio).

Conclusión

Si bien las cámaras de OGI proporcionan a la industria petroquímica una poderosa incorporación a la caja de herramientas de detección de fugas corporativas, su uso eficaz requiere una capacitación adecuada. Muchas variables diferentes pueden afectar la medición, desde la temperatura ambiente detrás de la fuga y el ángulo de medición hasta la paleta de colores aplicada y las distancias desde las que se mide. En última instancia, la experiencia es la mejor manera de aprender. Sin embargo, es difícil sobreestimar las recompensas por una inversión en cámaras de OGI. La seguridad de los trabajadores mejora al brindar confianza en el mantenimiento predictivo, las inspecciones proactivas y la validación de reparaciones. Las organizaciones manufactureras también pueden confiar en su capacidad para cumplir los objetivos ESG corporativos.