A tecnologia de sensoriamento externo por fibra óptica distribuída, desenvolvida pela Smartech em conjunto com a Universidade Federal da Suíça para detecção de pequenos vazamentos em dutos terrestres, poderá ser utilizada pela primeira vez em território brasileiro. A Transpetro avalia junto a FT Automação – que representa a Smartech no Brasil – um teste do sistema no Terminal de São Sebastião. O objetivo é encontrar uma alternativa que aprimore as ferramentas de detecção, localização e quantificação de vazamentos já utilizadas pela companhia.

A proposta das tecnologias baseadas em sensores distribuídos é utilizar a fibra óptica como elemento sensor de temperatura ou de tensão – qualquer alteração em uma dessas variáveis indica um vazamento. “A fibra óptica é construída para permitir que a temperatura ou a tensão consiga agir sobre o feixe de luz. Quando ocorre uma variação na temperatura ou na tensão da fibra, o dado sofre uma distorção”, explica o engenheiro Leandro Pardo, da FT Automação.

Essa tecnologia é indicada para detectar problemas de pequenos vazamentos em dutos que atravessam regiões de movimentação de solo, deslizamentos ou erosão – além de áreas em que as escavações não são controladas. São três tipos de sensores: tensão, temperatura e uma combinação entre tensão e temperatura.

O sensor de tensão reúne uma única fibra óptica envolvidas em uma fita termoplástica composta de fibra reforçada – a própria fibra provê resistência mecânica, química e térmica. Já o sensor de temperatura consiste de até quatro fibras ópticas, simples ou múltiplas, dentro de um tubo de aço inoxidável, protegidas por uma malha de aço inoxidável entrelaçados e uma capa de poliamida ou fluoro polímero. Desenvolvidas para monitorar deformações – tensão média – e temperatura distribuídas por longas distâncias, a opção por uma ou outra estará sujeita às particularidades de cada projeto.

Esses cabos são instalados ao longo do duto e interligados às unidades repetidoras instaladas a cada 60 km – o engenheiro da FT garante que é possível monitorar distâncias de até 250 km com um único instrumento de monitoração e leitura. Pacotes de software são disponíveis para detecção de vazamento de gás, fluidos e dutos multi-fásicos, para monitorar e indicar resultados de medição com uma interface amigável e para gerar alarmes quando condições anormais são detectadas.

“Vazamento pode ter diferentes causas, incluindo deformações excessivas causadas por movimentação de solo, deslizamentos, erosão, corrosão, desgaste ou defeitos de material ou até danos intencionais como vandalismo. Os vazamentos podem ser detectados e localizados utilizando sensores de fibra ópticas de temperatura, sendo que oleodutos geram um ponto de calor no local de vazamento, enquanto que em gasodutos são gerados pontos frios devido ao relaxamento da pressão do gás. Estas anomalias térmicas localizadas podem ser detectadas por medição distribuída por um sistema boa resolução de tempo e temperatura”, acrescenta Leandro Pardo.

E é justamente aí que reside sua principal deficiência: a necessidade de haver um gradiente de temperatura na região do vazamento, o que limita suas aplicações. O engenheiro Sérgio Morikawa, do Centro
de Pesquisas da Petrobras, lembra que o emprego dessa tecnologia de sensoriamento distribuído com fibras ópticas tem evoluído bastante nos últimos cinco anos. “Suas grandes vantagens são a capacidade de monitoração contínua de grandes extensões de dutos – até 100 km em cada direção a partir do equipamento. Normalmente, não são necessários equipamentos ou instalações adicionais no intervalo destas extensões além da própria fibra óptica”.

Qual a melhor tecnologia?

A falta de uma norma ou regra comum dificulta uma definição entre as soluções tecnológicas propostas para detectar vazamentos e perdas em dutos e tanques. Características físico-químicas dos produtos, o ambiente de processo e requisitos funcionais como precisão de localização e tempos de resposta impõem algumas das restrições mais significativas – só com essas premissas já é possível concluir que não existe solução universal quando se trata de detecção e localização de vazamentos, e que cada duto e cada produto terá uma tecnologia mais apropriada. A Transpetro optou pelas ferramentas de detecção de vazamento baseadas em balanço de massa – em que uma perda é detectada pela diferença entre a vazão medida em dois pontos da tubulação – após vários estudos que levavam em conta suas especificidades e o que era prática comum mundo afora. “Mesmo dentre as ferramentas baseadas em balanço de massa, existe uma diversidade de sistemas que são utilizados por nós, cada um adequado a uma dada aplicação”, acrescenta o gerente de Projeto e Orçamento de Empreendimentos da Transpetro, Amaury Garcia.

De forma geral, os sistemas baseados em tecnologia de balanço de massa observa dados enviados por medidores de vazão ultrassônicos – que pode ser a mesma infra-estrutura de instrumentação e comunicação para operar o sistema – e consolida os dados em um software supervisório. Mas essas tecnologias, largamente utilizadas em dutos de líquido monofásicos, têm mostrado deficiência para detectar pequenos vazamentos. Duas outras fronteiras tecnológicas ainda a serem ultrapassadas são a redução da taxa de alarmes falsos sem comprometer a sensibilidade dos sistemas e a necessidade de instrumentos com melhor performance em termos de precisão, repetibilidade e estabilidade.

Todas essas limitações não impedem que as ferramentas baseadas em balanço de massa sejam utilizadas pela maioria dos operadores de oleodutos no mundo. Porque a grande vantagem, considerada imprescindível por quem entende do assunto, é a sua confiabilidade. Já os sistemas acústicos de detecção – baseados na instalação de sensores acústicos que apontam as variações geradas durante a ocorrência de um vazamento – apresentam uma potencialidade para detectar pequenos vazamentos em tempos curtos. “Essa capacidade, no entanto, depende da distância entre instrumento e local de vazamento, podendo ocorrer zonas cinzentas ao longo do duto, nas quais o sistema perde a sensibilidade”, aponta o engenheiro da Transpetro.

Isso sem contar que os sistemas acústicos demandam uma instrumentação adicional de uso específico do sistema. Nessa tecnologia, a fronteira mais promissora está na adoção de técnicas de inteligência artificial – redes neurais e lógica difusa, que incorporadas aos filtros de sinais, tornam automático o processo de ajuste desses filtros e aumentam a confiabilidade do sistema.

As técnicas baseadas em sensores distribuídos – como o sensoriamento por fibra óptica – permitem medir temperaturas e tensões em vários pontos ao longo de um duto, para detectar vazamentos e verificar seus parâmetros operacionais. Essas técnicas são baseadas nos princípios de espalhamento Raman e Brillouin – em que a detecção é possível pela detecção de variação da temperatura causada pelo próprio vazamento. Fazer isso com a instalação de sensores convencionais exigiria a instalação de milhares de instrumentos ao longo da tubulação. Já a fibra óptica é sensível à medição em quaisquer de seus pontos – isso significa que, além de indicar a perda, aponta também o local do vazamento. Alguns sistemas são capazes de monitorar também deformações do próprio duto, o deslocamento de terreno e a detecção de vibrações mecânicas causadas por intervenção na faixa do duto.

Na avaliação de Garcia, essa tecnologia ainda não é economicamente
viável para dutos de grandes extensões – característica dos dutos operados pela companhia.“No mundo, essa tecnologiaé tipicamente utilizada em trechos de dutos curtos e onde o produto transportado seja tóxico ou perigoso ou ainda cujo risco de vazamento seja intolerável”.

Assim como as outras técnicas utilizadas para detectar vazamentos, tem suas limitações. Existe potencial e algumas aplicações já instaladas – um duto para tranporte de salmoura na Alemanha com 55 km de extensão e um de gasoduto na Itália são os maiores exemplos dessa tecnologia – mas outros testes deverão ser feitos, principalmente para validar seu uso nas condições do país.

“Como toda nova tecnologia, possui problemas de falta de familiaridade com a técnica, pequeno histórico, disponibilidade de pessoal tecnicamente capacitado, e falta de padrões ou normas”, finaliza Sérgio Morikawa. (Flávio Bosco)

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