O PHMSA - Pipeline and Hazardous Material Safety Administration (www.phmsa.dot.gov) disponibiliza um banco de dados interessante e rico em detalhes acerca de incidentes de vazamentos ocorridos nos Estados Unidos nas últimas duas décadas. Encontra-se lá que a principal causa de vazamentos em dutos é a escavação, que responde sozinha por 27% do total de ocorrências. Como em vários outros segmentos, pesquisas, dados e levantamentos se modificam de acordo com as realidades de cada país. No Brasil não existe um levantamento conduzido por entidade ou instituto de pesquisa mas com certeza existem informações dentro de cada empresa que, pela sua criticidade, são tratadas de forma sigilosa. E também não adianta perguntar qual é a melhor tecnologia pois não existem normas ou regras consistentes que permitam um benchmarkig entre as soluções propostas, o que torna difícil estabelecer comparações bem embasadas.

Quando se fala em detecção de vazamento, logo vêm à mente imagens de grandes derramamentos de petróleo. Mas não é só nesse setor que o vazamento acontece e, embora a imagem da natureza agredida por um derrame de petróleo seja a mais recorrente, na verdade ela é apenas uma dentre muitas situações que podem resultar de um incidente de vazamento.

Para Jairo Prezzi, gerente de negócios internacionais da Asel-Tech, o forte apelo emocional embutido na imagem e o seu uso massivo na mídia contribuem para essa associação. Mas vazamentos podem ocorrer em, virtualmente, qualquer ambiente industrial. Basta, apenas, que haja algum fluído armazenado, confinado ou sendo transportado para o risco de vazamento existir. “Vamos nos fixar em fluídos industriais, de líquidos e de gases, porque se tomarmos o termo “vazamento” por uma perspectiva mais ampla, podemos abranger vazamentos de sólidos, radiação, poeira e água, somente para citar alguns exemplos, cada um com suas próprias peculiaridades e especificidades. No nosso contexto, abordamos apenas líquidos e gases do ambiente industrial, os quais respondem pela grande fatia do risco associado a vazamentos e, em conseqüência, demandam a maior parcela dos investimentos em prevenção, detecção e remediação desses incidentes”.

Em maior ou menor grau, toda indústria apresenta algum fator de risco quanto a vazamento de produtos para o ambiente. Dentro desse universo, pelas próprias características de seus processos e pelos grandes volumes manipulados, os setores de petróleo e gás, química e petroquímica são os grandes destaques como usuários de dispositivos e sistemas de detecção. Grandes volumes de produtos, de forma geral, implicam maior risco e, portanto, maiores necessidades. Mas volume de produto não é o único determinante de precauções.

Quando se trata de fluídos com alto grau de toxidade, mesmo pequenas quantidades podem demandar cuidados e investimentos consideráveis em detecção. É o caso do benzeno, por exemplo. Os outros fatores determinantes são a probabilidade de acidente, risco de incêndio ou explosão, impacto ambiental, imagem perante a sociedade e a própria perda do produto. No caso específico do segmento de transporte dutoviário, além do grande volume, outras variáveis entram em jogo aumentando a dose de risco envolvida. Fatores como extensa distribuição geográfica, longas distâncias, maior exposição ao ambiente e a ações de terceiros se somam aumentando sobremaneira os riscos e impondo sistemas de detecção mais sofisticados. Por estes motivos, o setor de dutos talvez seja o principal demandante de sistemas de detecção de vazamentos, se não em valores, certamente em complexidade e sofisticação das soluções.

“Não me arriscaria a prognosticar quais setores não utilizam detecção de vazamentos como poderiam ou deveriam já que a atuação da Asel-Tech é muito focada no setor de petróleo, petroquímica e energia, especialmente em dutos e em gerenciamento de emissões fugitivas de metano”.

Sabe-se que a Diretoria de Engenharia e Automação da Braskem – Unidade de Insumos Básicos (UNIB), utiliza na sua área industrial (olefinas 1 e 2, aromáticos 1 e 2, e áreas de tancagem) um sistema chamado Detgas, composto por um SDCD Yokogawa com três estações de supervisão, uma estação de engenharia, uma de gestão de ativos e duas estações de controle de campo que são encarregadas de adquirir 360 entradas analógicas (4-20mA + HART) de detectores de gás da Dragger e ativar cerca de 50 buzinas de evasão espalhadas pela área industrial. O SDCD possui telas de sinótico que sinalizam alarme e indicam qual detector e em que área superou 20% do LEL – nível mínimo de explosividade. Integrado a este SDCD também estão cerca de 25 câmeras CFTV para visualização remota da planta”.

Na Petrobras, por exemplo, existem várias soluções. Segundo o engenheiro Aparecido Lage, da equipe da Bacia de Campos, um desses sistemas de detecção de vazamento de óleo instalado nos principais dutos daquela bacia utiliza medidores de vazão ultrassônicos nas duas extremidades dos dutos e, então, os valores são lidos e trabalhados em um software de detecção, com monitoração on-line, diagnósticos inteligentes nos instrumentos e uma equipe de manutenção especialmente contratada para atuar tão logo um problema apareça. Já o engenheiro Reginaldo de Mattos Onofre, da equipe de manutenção da Transpetro/PRE/SE/ENG/STSPCO/OBRAS, comenta que algumas unidades utilizam o método de Balanço de massa entre dois FTs ultrassônicos, com dados trabalhados pelo Leakwarn da Simolution, hoje Critical Control, monitoração através do supervisório iFIX e a manutenção segue os procedimentos de calibração local

“Para os softwares gerenciadores de vazamentos é feita uma sintonia utilizando os transientes hidráulicos da linha. E, para detectar o tempo de resposta, nos valemos de testes empíricos simulando pequenos, médios e grandes vazamentos”.

Jairo Prezzi lembra que vazamento, derrame e fuga são termos que, via de regra, designam um incidente indesejável e apenas nesse aspecto, os produtos citados podem ser tratados por igual. “Do ponto de vista físico-químico, os produtos podem apresentar características bastante diferenciadas um do outro. Por aí começam as diferenças em relação ao tipo de tecnologia utilizada para detectar a sua presença. Apenas para ilustrar: métodos eletroquímicos e catalíticos, ionização de chama, cromatografia, espectrofotometria, absorção/refração de IR ou de UV são alguns. Mas essa questão não é a única determinante para a adequação de cada tecnologia”.

O ambiente de processo onde o equipamento ou sistema será aplicado impõe algumas das restrições mais significativas. Por exemplo, um detector de gás baseado em IR, largamente utilizado em ambientes de plantas e plataformas, não é adequado para detectar o mesmo gás quando longas distâncias estão envolvidas, como é o caso de um gasoduto. Um outro exemplo é o caso dos sistemas de balanço de massa, largamente utilizados em dutos de líquido monofásicos, mas inadequados para gases ou mesmo para líquidos multifásicos. Requisitos funcionais como precisão de localização e tempos de resposta também podem ser restritivos e muitos outros aspectos devem ser levados em conta, sempre de forma conjunta.

“De uma forma geral, os desenvolvedores de tecnologias, como é o caso da Asel-Tech, disponibilizam instrumentos e sistemas concebidos e projetados para uso em aplicações específicas. Não existe solução genérica e universal quando se trata de detecção e localização de vazamentos”, afirma Prezzi, que ressalta que o tipo de instrumento utilizado está intimamente associado à questão tecnológica e ainda que alguns instrumentos podem ser aplicados isoladamente ou interligados, formando uma solução de detecção por si só.

Cabe ressaltar o caso de transporte dutoviário, em que são necessários sistemas de maior complexidade abrangendo, além de instrumentação, softwares e também hardwares dedicados à detecção. E, nesse segmento, podem-se distinguir duas grandes correntes tecnológicas: os modelos computacionais, que se apóiam na simulação e medição do escoamento e os sistemas acústicos que se baseiam no sensoreamento do transiente hidráulico associado ao vazamento. No primeiro caso, enquadram-se os sistemas de balanço de massa, volume e estatísticos. São sistemas baseados em software que utilizam os dados provenientes de instrumentação de terceiros, usualmente do sistema SCADA utilizado para operar o duto. Os instrumentos necessários, nesse caso, são transmissores de pressão, temperatura e vazão, cada um com sua respectiva incerteza de medição associada.

No segundo caso, enquadra-se o sistema acústico de detecção e localização de vazamentos, um conjunto de hardware e software específicos para esse propósito. A instrumentação de campo é parte integrante do sistema, sendo representada por sensores de transientes acústicos onde o tempo de resposta é rápido e esses instrumentos são ultra-sensíveis às variações geradas durante a ocorrência de um vazamento. A quantidade de sensores e o seu posicionamento são definidos em função da performance que se deseja atingir e das características operacionais do duto.

O monitoramento dessas diversas soluções pode ser feita através de um simples sensor FID capaz de emitir um alarme indicando a presença de gases no ambiente de campo ou, no outro extremo, por um sistema altamente sofisticado capaz de identificar, localizar e quantificar ocorrências, monitorando milhares de quilômetros de dutos, numa sala de controle centralizada. Jairo Prezzi lembra que as formas de monitoração estão sempre intimamente associadas às necessidades de cada aplicação e à percepção e/ou necessidade de segurança adotada por cada empresa.

Considerando o transporte dutoviário como referência, uma das fronteiras tecnológicas é, sem dúvida, a detecção de pequenos vazamentos, causados por corrosão, desgaste ou fadiga de material. Sistemas capazes de detectar este tipo de vazamento são uma das principais demandas atuais dos operadores de dutos. Para quem se interessa por esse tema, Jairo Prezzi recomenda um estudo conduzido pelo SWRI – SouthWest Research Institute, e patrocinado pelo PRCI – Pipeline Research Council International, o qual demonstra o desafio que isso representa para a maioria das tecnologias disponíveis na atualidade (http://www.oildompublishing.com/PGJ/pgj_archive/Dec07/detecting.pdf).

Também merece destaque a necessidade de redução da taxa de alarmes falsos sem comprometer a sensibilidade dos sistemas. Estes dois parâmetros, normalmente em oposição, demandam ferramentas mais sofisticadas para lidar com o problema e adicionar confiabilidade aos sistemas. Outra fronteira a ser expandida, principalmente no caso dos modelos computacionais, corresponde à necessidade de instrumentos com melhor performance em termos de precisão, repetibilidade e estabilidade, fatores críticos para a performance dos mesmos. No caso dos sistemas acústicos, a fronteira mais promissora está no uso de técnicas de inteligência artificial, redes neurais e lógica difusa, tecnologias que incorporadas aos filtros de sinais, objetivam automatizar o processo de ajuste desses filtros e aumentar a confiabilidade do sistema.

Segundo Prezzi, outra tendência tecnológica mundial é o desenvolvimento de sistemas híbridos, empregando múltiplos métodos de detecção num único sistema. A utilização de um modelo de balanço de massa rodando na mesma plataforma de hardware do sistema acústico e com instrumentação totalmente integrada, permite que ambos atuem de forma colaborativa e sinérgica entre si. “Somando-se as virtudes de ambos, teremos um sistema com funcionalidade expandida e, portanto, aplicável em um maior número de cenários. Tanto as técnicas de inteligência artificial como os sistemas híbridos são tecnologias de ponta em desenvolvimento pela Asel-Tech em seu laboratório de P&D em São Carlos / SP, único no mundo construído por uma empresa privada para desenvolvimento e melhorias de sistemas de detecção e localização de vazamentos contando, inclusive, com um loop de teste de 1,5 Km para simulação de vazamentos”.

O segmento de detecção de vazamentos é um dos campos em que há carências bem claras no quesito normatização. Nos Estados Unidos, o PHMSA é o órgão encarregado da segurança do transporte dutoviário e apenas recomenda o uso das normas API para o caso de sistemas baseados em modelos computacionais. No Brasil, não há regulamentação específica e as iniciativas estão atreladas à política interna de segurança e proteção ambiental de cada empresa, atendendo normas e critérios próprios ou imposições ambientais.

Com tanto em jogo quando o assunto toca a segurança de pessoas e meio ambiente, é bom destacar o crescente interesse das empresas em controlar também suas emissões fugitivas. “Se até bem pouco tempo atrás, as principais justificativas para a redução de emissões eram ligadas à diminuição de perda de produto e à melhoria da eficiência energética, hoje, vem se somar a estas a possibilidade de converter as reduções das emissões fugitivas em créditos de carbono, através de Projetos de Mecanismos de Desenvolvimento Limpo ( MDL ), no âmbito do Protocolo de Kyoto. Especificamente, em se tratando de redes gás natural, em processos de manipulação de resíduos sólidos, lixo, efluentes sanitários e em agricultura, o gás em questão é o metano. Embora em volume as emissões de dióxido de carbono sejam muito mais expressivas que as de metano, deve-se atentar para o fato de que o metano é 21 vezes mais danoso do que CO2 no que concerne ao efeito estufa. Isto permite deduzir que, grosso modo, o metano é 21 vezes mais valioso que o CO2 em termos de retorno financeiro para projetos de MDL, fato que por si só já explica o interesse demonstrado pelas empresas em explorar as possibilidades de retorno oferecidas pelos projetos de MDL”, comenta o gerente da Asel-Tech, que já desenvolve trabalhos de gerenciamento de emissões fugitivas de metano.