Emissioni Fuggitive: SMART LDAR è applicato correttamente?

Introduzione

LDAR è ampiamente utilizzato in Europa sia in modalità standard secondo la tecnica metodo EPA 21 (CWP Current Work Practice) sia in modalità SMART con la tecnica Optical Gas Imaging (AWP Alternative Work Practic). SMART LDAR è applicabile prevalentemente nei settori petrolifero e del gas in cui entrambe le tecniche sono adatte e possono essere combinate per migliorare i risultati delle ispezioni. Alla fine del 2008, EPA ha confermato che queste tecniche possono essere considerate equivalenti sotto  specifiche condizioni. Innanzitutto, è necessario verificare se la telecamera IR è in grado di rilevare il composto dell’area sottoposta a rilevamento. In secondo luogo, poiché la telecamera non è in grado di rilevare i piccoli leaker, è necessario aumentare la frequenza delle ispezioni. In Europa, le restrizioni SMART LDAR sono quasi scomparse e spesso le ispezioni AWP vengono eseguite con procedure discrezionali o persino senza procedure. Pochi documenti europei offrono le giuste linee guida su SMART LDAR e sicuramente il più completo è l ”Netherlands Technical Agreement – NTA 8399″.

Metodo EPA 21

Prima di introdurre le linee guida descritte da NTA 8399, è certamente interessante illustrare i concetti principali del protocollo LDAR. La Leak Definition è la soglia di emissione (ppmv), rilevata dalla sorgente con il monitoraggio EPA Method 21, che definisce il limite oltre il quale il componente deve essere classificato Leaker e deve dunque essere riparato. La condizione generale dell’inventario dei componenti è caratterizzato dal rapporto tra il numero di perdite rilevate e il numero di componenti monitorati. Questo indicatore denominato Fraction Leaking è la funzione obiettivo del programma poiché il Gestore d’Impianto cercherà di farlo convergere a zero. La frequenza del monitoraggio Inspection Frequency è il numero di ispezioni da effettuarsi in un anno mentre l’efficacia del programma è misurata dal risparmio di emissioni di COV espresso in Kg/anno ottenuto grazie all’implementazione del programma LDAR.

Risparmio emissivo di COV quasi identico

SMART LDAR (AWP) è equivalente a CWP LDAR se può raggiungere la stessa efficacia in termini di risparmio Kg/anno di emissioni di COV. Laddove applicabile, una telecamera IR OGI è in grado di trovare usualmente solo i grandi leakers mentre il metodo 21 EPA CWP è in grado di intercettare sia i piccoli che i grandi leakers nel range emissivo 0÷100.000 ppmv. Dopo la riparazione, il risparmio di COV sarà quasi lo stesso, indipendentemente dalla tecnica di monitoraggio. Se la frequenza AWP del monitoraggio è aumentata o diminuita in base alla rilevabilità del fluido campione specifico rappresentativo dell’unità impianto in esame, l’equivalenza tra i due metodi diventa perfetta o, in altri termini, non vi è alcuna preferenza per nessuno dei due approcci. Queste conclusioni sono riportate nel documento tecnico “Monte Carlo Analysis per definire le definizioni di perdite equivalenti per SMART LDAR quando si utilizza OGI” (Epperson, Lev-on, Siegell, Ritter) e sono state adottate dall’EPA nel documento finale EPA 6560 – 50 – P “Pratica di lavoro alternativa per rilevare perdite dai componenti di processo”.

A questo punto è ragionevole supporre che un monitoraggio SMART LDAR non pianificato non possa certamente essere considerato efficace e decisivo per l’identificazione delle perdite.

L’influenza del vento

Per coloro che hanno ancora dei dubbi, vediamo quali altre difficoltà sorgono durante l’implementazione di 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 un leaker? La fotocamera è dotata di un filtro ottico per lavorare nel range di lunghezze d’onda vicine a 3,40 μm, che è l’assorbanza IR del metano ed è vicina a quelle dei composti aromatici e alcani. A seconda della frazione di massa e del numero di sostanze chimiche rilevabili nell’intero composto, che è stato selezioneato come il più “pesante” (con tensione di vapore più elevata) tra quelle della Plant Uniti in esame, è possibile qualificare il livello di sensibilità di rilevazione raggiungibile durante il monitoraggio IR OGI presso la Plant Unit. I test effettuati in un laboratorio con emissioni controllate regolate con orifizi mostrano che la distanza di monitoraggio riduce la probabilità di rilevare l’emissione. Introducendo l’effetto del vento la rilevabilità peggiora rapidamente perché il “plume” 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 rilevazione del metano aumenta da 2 g / h alla velocità del vento di 7,2 km / h fino a 11 g / h alla velocità del vento di 13,7 km / h da 10 metri; da 20 metri la rilevabilità aumenta nuovamente quasi in modo lineare).

Altre condizioni meteorologiche

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 causare il fallimento del monitoraggio. Per questo motivo, le condizioni meteorologiche e la distanza di monitoraggio devono essere tenute in grande considerazione. 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 regista IR OGI appare completamente diverso. L’NTA 8399 raccomanda di quantificare il numero di diverse angolazioni da cui devono essere catturate le immagini per ridurre al minimo l’impatto dello sfondo e massimizzare la possibilità di identificare i leakers. Questo approccio consente anche di quantificare quanto tempo richiede il monitoraggio e i costi dell’ispezione.

Risultati insoddisfacenti

L’NTA 8399 descrive tutti i problemi che sono stati brevemente  discussi precedentemente, fornendo indicazioni al manager LDAR per la pianificazione di un programma SMART LDAR corretto. Per questo motivo l’NTA 8399 è 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?” è facile affermare che quasi mai è effettuata l’analisi di rilevabilità dei composti e che la frequenza ispettiva risulta oltremodo modesta. In un primo ciclo, quello iniziale dal 2008 al 2012 e principalmente nei paesi in ritardo sulle normative LDAR, come Italia, Regno Unito e Spagna, la modalità SMART è stata sostanzialmente utilizzata per soddisfare, al minor costo possibile, alcuni obblighi ambientali, così come l’obiettivo di SMART LDAR. I risultati, tuttavia, sono stati estremamente insoddisfacenti e in alcuni casi davvero inaccurati, perché spesso il numero di perdite identificate durante le ispezioni era molto ridotto anche in caso di ispezione di grandi inventari.

Strumento aggiuntivo

Ma rapidamente alcuni Utenti finali hanno compreso l’utilità dello strumento (IR OGI Camera) per attività specifiche come l’ispezione dei serbatoi a tetto galleggiante, l’assistenza all’avviamento dell’impianto dopo l’arresto, la localizzazione di grandi perdite la cui presenza era indicata 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 telecamera IR, che non è in grado di rilevare liquidi troppo lontani dalla radiazione della lunghezza d’onda di 3,4 μm. Inoltre, anche nel caso in cui il fluido sia nella giusta gamma di lunghezze d’onda, di solito sono rilevabili solo le grandi emissioni. In secondo luogo, ora abbiamo esperienza che le influenze ambientali e le procedure di monitoraggio hanno interferenze sul monitoraggio più forti di quanto precedentemente previsto.

Ma allo stesso tempo è diventato uno strumento indispensabile per la sicurezza degli impianti perché è in grado di supportare la risoluzione delle criticità in una prospettiva di Ispezione e Manutenzione Dirette – DI&M. In relazione al programma LDAR, dopo quasi 20 anni di antagonismi tra le due tecniche di ispezione CWP e AWP, oggi si può concludere che il miglior programma LDAR è quello che adotta contemporaneamente entrambe le tecniche.

FERP – Dipartimento ambientale di Carrara https://www.ferp.eu/