A importância da monitorização nas centrais de hidrogénio
Atualmente, as centrais de hidrogénio desempenham um papel crucial na produção e armazenamento deste gás. No entanto, uma vez que estes locais são considerados atmosferas ATEX, é exigido um cuidado rigoroso, principalmente no que diz respeito à aplicação de sensores de monitorização e previsão, que permitem que estas estruturas se mantenham dentro das normas.
Neste sentido, conversamos com Bruno Moreira, Engenheiro de Investigação e Desenvolvimento de ENDs avançados na EQS | a Kiwa company, que nos explicou a importância da monitorização nas centrais de hidrogénio e da escolha dos sensores mais adequados.
Bruno Moreira
Engenheiro de Investigação e
Desenvolvimento de ENDs avançados
Quais são os principais sensores de monitorização das centrais de hidrogénio?
Neste momento, os sensores mais utilizados nas centrais de hidrogénio são os sensores de concentração e os de integridade.
Os sensores de concentração são capazes de detetar a presença e a percentagem de hidrogénio no ar, utilizando a medida PPMs (partes por milhão). Através desta medição, é possível identificar eventuais fugas, por exemplo, nos reservatórios ou nos pipelines, que representam um risco enorme para as centrais, não só em termos de segurança como também a nível económico. Existem sensores que recolhem continuamente o ar à sua volta e, ao incidirem um feixe de luz, conseguem analisá-lo. Se existirem determinadas partículas de um gás, esta interação provocará um aumento da pressão na câmara onde o ar se encontra. Esta variação permite a medição da concentração e presença do gás.
Já no caso dos sensores de integridade, a monitorização está relacionada com a degradação das infraestruturas. Com o passar do tempo as estruturas vão se deteriorando, já que o hidrogénio causa a corrosão do aço. Embora seja lento, este processo de corrosão pode gerar pequenos estalidos, nos pipelines ou nos tanques de hidrogénio, que são facilmente detetados por sensores, permitindo avaliar continuamente a qualidade da infraestrutura.
Diria que, estes tipos de sensores são fundamentais para gerir efetivamente os riscos nas centrais de hidrogénio.
Quais os parâmetros que devem ser considerados na monitorização dos ativos que armazenam/transportam hidrogénio?
Tal como os sensores, os parâmetros mais importantes são a concentração, que, como já referi anteriormente, ajuda-nos a detetar facilmente fugas, e a integridade. Esta última pode ser feita, por exemplo, através do método de Emissões Acústicas.
As Emissões Acústicas é um dos métodos que fazemos na EQS, no qual utilizamos sensores acústicos, previamente colocados nos pipelines. Quando se dá uma fissura, liberta-se energia, que se propaga sob a forma de onda por toda a estrutura. Esta onda acústica é captada pelo sensor. Através de alguma análise, e mediante o tipo de sinal que recebemos, conseguimos perceber o problema com o qual estamos a lidar, que pode ser uma fissura, uma fuga, corrosão, ou até mesmo, nalguns casos, ruturas totais.
Este método acaba por ser o melhor a implementar nas estruturas de hidrogénio, uma vez que nos permite analisar diferentes dados. Conseguimos, por exemplo, monitorizar os pipelines, uma vez que os sensores acústicos detetam e enviam resultados sobre o estado da estrutura. Permite-nos também perceber em que zona é que os problemas estão a acontecer, através da onda que é captada pelo sensor. E, por vezes, conseguimos até perceber se o problema em questão foi apenas um caso único ou se existe uma zona inteira de corrosão.
No entanto, este método requer profissionais bastante especializados, com conhecimentos muito específicos nesta área, que neste momento são difíceis de encontrar. Só estes profissionais é que conseguem avaliar de forma eficiente o estado da estrutura e dar um bom feedback ao cliente.
Existe outro tipo de sensor que seja importante mencionar?
Existem ainda os sensores de deteção de gases que podem efetivamente ser utilizados nas centrais de hidrogénio. Este tipo de sensor deteta a presença do gás num determinado espaço, através da sua captação. Caso o sensor identifique a presença do gás, notifica imediatamente o problema, para que se possa parar a produção ou o transporte e atuar, evitando catástrofes.
Mas nesse caso, apenas é possível identificar o problema após ele ter ocorrido, certo?
Sim. Estes sensores só alertam para o problema depois do mesmo já ter acontecido, ou seja, não são sensores de monitorização, nem fazem parte da prevenção das estruturas. Eles conseguem sim detetar a fuga e permitem-nos uma atuação imediata. No entanto, como não conseguem prever o problema, vão sempre acabar por existir mais custos para, por exemplo, fazer a manutenção e monitorização daquela zona e do local que a rodeia, e para resolver outros problemas relacionados com a paragem de produção e distribuição, que vêm da falta de planeamento.
Daí vem a importância da monitorização e da fase de prevenção nas centrais de hidrogénio. A deteção precoce de fugas e outros riscos faz com que seja mais fácil identificar e travar problemas, porque nos permite atuar com mais tempo.
Com os sensores de previsão conseguimos notificar mais rapidamente os nossos clientes de possíveis riscos e desenvolver com eles um plano de ação. Desta forma, contamos, por exemplo, com possíveis paragens de armazenamento e transporte, que tenham de ser realizadas, para que se possa proceder à manutenção das estruturas. Com isto, a prevenção acaba por nos permitir poupar dinheiro, recursos e tempo, mantendo simultaneamente os padrões de produção.
Quais são as perspetivas para futuros desenvolvimentos de sensores nas centrais de hidrogénio?
Neste momento, estão a ser desenvolvidas diferentes soluções. Um exemplo são os sensores óticos, que funcionam através de fibras funcionais. Pequenos segmentos dessa fibra são distribuídos pela estrutura, normalmente revestidos por outro tipo de material, como Paladium, que reage à presença de hidrogénio, encolhendo ou dilatando. Através da perturbação do índice de retração, conseguimos detetar que houve algo fora do normal. Depois, dependendo da intensidade desse mesmo sinal e através das curvas de calibração, vemos a percentagem de gás presente. E isto permite-nos ter uma visão da integridade dos ativos.
Basicamente, o material utilizado nestes sensores acaba por ser um espelho, no qual apenas um comprimento de onda é refletido. Ao existir qualquer tipo de mudança, é refletido um comprimento de onda diferente que é detetado pelo sensor (FBG – Fiber Bragg Grating). A partir deste indicador, a nossa equipa, analisa os dados, permitindo-nos preparar um plano de ação a ser executado.
Para já, os sensores e métodos que referi são as formas mais fáceis para fazer a monitorização das centrais de hidrogénio, mas efetivamente este setor está a evoluir e é possível que no futuro tenhamos novas formas de realizar este trabalho.