Introduzione
LDAR per la rilevazione delle emissioni fugitive è ampiamente utilizzato in Europa sia in modalità standard secondo la tecnica del Metodo 21 EPA (CWP Current Work Practice) che in modalità SMART con tecnica di imaging gas ottico a infrarossi (AWP Alternative Work Practic). SMART LDAR è applicabile solo nei campi petroliferi e del gas in cui entrambe le tecniche sono adatte e possono essere combinate per migliorare i risultati delle ispezioni.
Alla fine del 2008, l’EPA ha confermato che queste tecniche possono essere considerate equivalenti in condizioni specificate.
Innanzitutto, è necessario verificare se la telecamera a infrarossi è in grado di rilevare il composto dell’area in esame. In secondo luogo, poiché la telecamera non è in grado di rilevare le perdite più piccole, è necessario aumentare la frequenza delle ispezioni. In Europa, le restrizioni di impiego di SMART LDAR sono praticamente disattese e speso le ispezioni sono condotte in modo discrezionale e semplicemente senza procedure. Solo alcuni documenti offrono le corrette linee guida per una corretta applicazione di SMART LDAR e sicuramente il più completo è “Netherlands Technical Agreement – NTA 8399”.
EPA Method 21
Prima di introdurre le linee guida descritte nella NTA 8399, potrebbe essere interessante conoscere i concetti principali dello standard LDAR. La Leak Definition è la soglia di emissione (ppmv) oltre la quale il componente, monitorato secondo il Metodo EPA 21, perde e deve essere riparato. Lo stato complessivo delle perdite dei componenti è misurato dalla Fraction Leaking che è il rapporto tra il numero di perdite e il numero di perdite dei componenti monitorati (Inventory). La frequenza del monitoraggio è il numero di ispezioni all’anno e l’efficacia è il risparmio di emissioni di COV dovuto all’implementazione di LDAR.
La riduzione delle perdite COV deve essere identica utilizzando una tecnica o l’altra
Lo SMART LDAR (AWP) è equivalente a LDAR (CWP) se può raggiungere la stessa efficacia in termini di risparmio di emissioni di COV. Ove applicabile, una telecamera IR OGI è in grado di individuare le grandi perdite mentre il metodo CWP EPA 21 è in grado di intercettare sia le piccole che le grandi perdite. Dopo la riparazione, il risparmio di COV sarà quasi lo stesso, indipendentemente dalla tecnica di monitoraggio. Se la frequenza del monitoraggio dell’AWP è aumentata o diminuita a seconda della rilevabilità dello specifico fluido campione rappresentativo dell’Unità d’impianto sotto ispezione, l’equivalenza tra i due metodi diventa perfetta o, in altri termini, non vi è preferenza per nessuno dei due approcci. Queste conclusioni sono riportate nel documento tecnico “Monte Carlo Analysis to define Equivalent Leak Definitions for SMART LDAR when using Optical Gas Imaging” (Epperson, Lev-on, Siegell, Ritter) e sono state adottate dall’EPA nella norma finale EPA 6560 – 50 – P “Pratica di lavoro alternativa per rilevare perdite dalle apparecchiature”. È ragionevole a questo punto presupporre che un monitoraggio SMART LDAR non pianificato non possa certamente considerarsi efficace e risolutivo per l’identificazione dei leaker.
Effetto del vento
Per chi avesse ancora qualche dubbio, vediamo quali altre difficoltà sorgono quando si implementa un’ispezione IR OGI. Cosa è in grado di vedere la telecamera e quali sono le interferenze ambientali che possono ridurre la probabilità di identificare una fuga di notizie? La fotocamera è dotata di un filtro ottico per lavorare nella gamma di lunghezze d’onda vicine a 3,40 μm, che corrisponde all’assorbanza IR del metano ed è vicina a quella dei composti aromatici e alcani. A seconda della frazione in massa e del numero di sostanze chimiche rilevabili nell’intero composto, che è il più pesante tra quelli dei Plant Uniti in esame, è possibile qualificare il livello di sensibilità di rilevamento ottenibile durante il monitoraggio IR OGI presso l’Unità Plant. Le prove effettuate in un laboratorio con emissioni controllate regolate con orifizi dimostrano che la distanza di monitoraggio riduce la probabilità di rilevare l’emissione. Introducendo l’effetto vento, la rilevabilità peggiora rapidamente perché il “pennacchio” diventa visibile solo se la perdita è sempre più grande (la rilevabilità è inversamente proporzionale alla distanza e alla velocità del vento; ad esempio il limite di rilevabilità del metano aumenta da 2 g/h con una velocità del vento di 7,2 km/h fino a 11 g/h con una velocità del vento di 13,7 km/h da 10 metri; da 20 metri la rilevabilità aumenta nuovamente quasi linearmente).
Altre condizioni ambientali
Oltre alla distanza e alla velocità del vento, ci sono altre condizioni meteorologiche, tra cui la temperatura dell’aria, l’umidità, la copertura nuvolosa e la radiazione solare, che potrebbero eventualmente causare il fallimento del monitoraggio. Per questo motivo, le condizioni meteorologiche e la distanza di monitoraggio devono essere qualificate. Affinché la telecamera IR OGI rilevi la perdita, deve esserci una differenza tra la radiazione di fondo e la radiazione emessa dalle emissioni di COV. Se un’apparecchiatura è isolata o al contrario molte apparecchiature sono aggregate in pochi metri cubi, lo scenario per il film maker IR OGI è diverso. La NTA 8399 raccomanda che sia necessario quantificare il numero di diverse angolazioni da cui devono essere catturate le immagini per ridurre al minimo l’impatto dello sfondo e per massimizzare la possibilità di identificare i leaker. Questo approccio consente anche di quantificare il tempo richiesto dal monitoraggio e i costi di ispezione.
Risultati insoddisfacenti
La NTA 8399 descrive tutte le problematiche che sono state brevemente/precedentemente discusse, fornendo indicazioni al Responsabile LDAR nella pianificazione di un corretto programma SMART LDAR. Per questo motivo la NTA 8399 rientra tra i documenti non solo utili ma indispensabili per questo specifico compito. Tornando alla domanda che ci siamo posti all’inizio: “SMART LDAR è applicato correttamente oggi in Europa?”, è facile dire che, laddove applicata, le ricerche sulla rilevabilità dei composti e la frequenza delle ispezioni sono state modeste, ma ciononostante i risultati sono stati spesso interessanti. In un primo ciclo, quello iniziale dal 2008 al 2012 e soprattutto nei paesi un po’ in ritardo sulla normativa LDAR, come Italia, Regno Unito e Spagna, la modalità SMART è stata utilizzata sostanzialmente per adempiere, al minor costo possibile, ad alcuni obblighi ambientali, come era l’obiettivo di SMART LDAR. I risultati, tuttavia, sono stati estremamente insoddisfacenti e in alcuni casi davvero imprecisi, perché spesso il numero di leaker individuati durante le ispezioni era molto ridotto anche in caso di inventari ispezionati di grandi dimensioni.
Strumenti addizionali
Ma ben presto alcuni Utenti Finali hanno capito l’utilità dello strumento (IR OGI Camera) come strumento aggiuntivo per compiti specifici come l’ispezione dei serbatoi a tetto galleggiante, l’assistenza all’avvio dell’impianto dopo lo spegnimento, la localizzazione di grandi perdite la cui presenza era segnalata dall’odore ma non è stata trovata. Oggi l’ispezione SMART LDAR IR OGI è stata sicuramente ridimensionata rispetto alle ambizioni iniziali nella sua capacità di identificare le emissioni fuggitive. Innanzitutto perché ora conosciamo meglio i limiti della Camera IR, che non è in grado di rilevare fluidi troppo lontani dalla lunghezza d’onda della radiazione di 3,4 μm. Inoltre, anche nel caso in cui il fluido si trovi nel giusto intervallo di lunghezze d’onda, solitamente sono rilevabili solo le emissioni di grandi dimensioni. In secondo luogo, ora sappiamo che gli influssi ambientali e le procedure di monitoraggio hanno interferenze sul monitoraggio più forti di quanto previsto in precedenza. Ma allo stesso tempo è diventato uno strumento indispensabile per la sicurezza degli impianti perché in grado di supportare la risoluzione delle criticità in un’ottica di Ispezione e Manutenzione Diretta – DI&M. In relazione al programma LDAR, dopo quasi 20 anni di antagonismi tra le due tecniche di ispezione CWP e AWP, si può oggi concludere che il miglior programma LDAR è quello che adotta contemporaneamente entrambe le tecniche.
