Concepção e utilização de um sistema de amostragem total do fluxo (FFS) para a quantificação das emissões de metano

O objetivo geral desta metodologia é fornecer uma quantificação robusta e precisa de gases que vazam, especificamente metano, um potente gás de efeito estufa, utilizando nova tecnologia. A principal vantagem desta técnica é que ela oferece maior precisão em comparação com outros sistemas de quantificação disponíveis. Ela não é sensível às emissões de hidrocarbonetos não metânicos.

Tivemos pela primeira vez a ideia para esta tecnologia e método quando recebemos a tarefa de quantificar emissões de metano relacionadas a equipamentos e estações de abastecimento de gás natural. Após uma revisão das tecnologias e técnicas atuais e previamente utilizadas, concluímos que o desenvolvimento de nosso próprio sistema e métodos garantiria uma precisão melhorada. Em seguida, modificamos nossos métodos de amostragem de veículos automotores entre as emissões, desenvolvendo um sistema de amostragem de fluxo total.

Os quais então empregamos em diversas campanhas de medição para quantificar com precisão os vazamentos em emissões perdidas de metano. Antes de trabalhar em campo, certifique-se de calibrar corretamente o sensor de fluxo de massa de ar e o analisador de gases de efeito estufa. Esses são procedimentos relativamente simples, mas importantes de serem realizados corretamente.

Assim, eles são descritos em detalhes no protocolo textual. O protocolo textual também explica como realizar um teste completo de recuperação do sistema. Este vídeo demonstra como localizar vazamentos de gases do efeito estufa.

E avaliá-los em uma possível fonte de emissões fugitivas. Antes de iniciar, crie um novo arquivo de inventário no computador de campo. Insira todos os detalhes do local.

Os campos de dados para a data, hora e localização GPS são preenchidos automaticamente. Em seguida, documente quaisquer fontes inacessíveis ou fontes agregadas. Por exemplo, um tubo de ventilação que não é seguramente acessível.

Um grupo agregado de fontes pode incluir múltiplas conexões e possíveis fontes, como uma carcaça de compressor. Se várias fontes puderem ser examinadas como um conjunto, agregue as fontes utilizando um invólucro composto por um material não permeável, com pelo menos uma entrada e uma saída projetadas para capturar o gás em escoamento. Periodicamente, meça e registre a concentração de metano no ambiente.

Sempre realize várias leituras de fundo na mesma região. Para verificar um vazamento com o detector portátil de metano, primeiro zere-o no ar ambiente. O detector é sensível a gases com cinco partes por milhão acima do nível de fundo.

Em seguida, verifique todas as interfaces acessíveis que possam apresentar emissões fugitivas. Posicione a amostra da sonda para imitar ou descongelar o vazamento na superfície, a fim de minimizar a solução. Depois, mova a sonda ao longo da periferia da interface, observando simultaneamente a leitura do instrumento.

Proceda lentamente porque o tempo de resposta do instrumento é atrasado. Quando for observada uma leitura aumentada no medidor, colete lentamente a amostra da região até obter a leitura máxima no medidor. Mantenha a sonda imersa nesse ponto de leitura máxima por cerca de 20 segundos.

Se a leitura do medidor for maior que 500 partes por milhão, registre o resultado e relate-o obtendo uma imagem do vazamento. Para escanear vazamentos usando um dispositivo de imagem infravermelha, essas câmeras podem detectar vazamentos mais rapidamente do que um detector portátil. Se um vazamento for detectado, grave um vídeo ou tire uma imagem para fins de relato.

Se for detectado um vazamento, mas a localização exata for difícil de identificar, tente usar uma solução detectora de vazamentos. Segure o frasco na posição vertical e aplique quantidade suficiente da solução para cobrir a interface com o vazamento. Em seguida, aguarde de cinco a 10 segundos para que as bolhas se formem.

Quantifique os vazamentos conforme forem encontrados ou após realizar um inventário completo de todos os vazamentos. Antes de se aproximar do vazamento com a mangueira de amostragem, certifique-se de que a correia de aterramento esteja em contato com o solo. Em seguida, fixe o grampo de aterramento do amostrador na fonte do vazamento.

Agora verifique vários pontos ao redor da área da fonte de vazamento. Em seguida, abra o duto de diafragma na entrada do ventilador para aumentar o fluxo volumétrico. Assim, a concentração máxima de metano estará dentro de 10 por cento do valor calibrado mais alto ou será pelo menos duas partes por milhão superior ao nível de fundo.

Agora, para quantificar o vazamento, pressione o novo botão de vazamento. Em seguida, selecione a opção de fundo local e se houver outros vazamentos na área. Caso contrário, selecione a opção de fundo global.

Agora mantenha a mangueira imóvel enquanto o fundo local é amostrado com o dispositivo na posição de detecção de vazamento. Após a leitura do fundo, quantifique o vazamento três vezes a partir da mesma posição. O sistema analisará as três medições e informará a variância.

Se a variância for superior a 10 por cento, continue a amostragem até que a variância seja aceitável. Caso contrário, classifique o vazamento como variável e registre a causa suspeita. Ao quantificar o gás em um compartimento, alerte o sistema utilizando a aba do compartimento.

Aguarde uma leitura estável antes de quantificar o gás. O tempo necessário para isso dependerá do tamanho do recinto. Para coletar uma amostra em saco para análise fora do local, basta coletar o gás na saída do sensor de gases do efeito estufa.

Ao fazer isso, registre o número de identificação da amostra no software e encha o saco usando o cronômetro exibido na tela. Antes do uso em campo, o sistema completo de amostragem de fluxo foi verificado com um gás padrão. A vazão do sistema foi ajustada para 140 SCFM e o gás foi fluído para o sistema a 20 ou 30 litros padrão por minuto.

Os valores medidos estavam dentro dos 4,4 por cento esperados. O sensor foi calibrado utilizando uma concentração conhecida de metano. Após aplicar uma correção externa, o desvio médio em relação à concentração conhecida foi de 0,7 por cento, enquanto as medições individuais nunca desviaram mais de 1,9 por cento.

Agora, um vazamento contínuo de gás foi medido em campo. Primeiro, o fundo foi determinado. À medida que o sensor se aproximava do vazamento, as medições de concentração de metano aumentaram.

No ponto de vazamento, foi realizada a medição máxima. À medida que o sensor se afastava do vazamento, eram registradas medições mais baixas. Com uma câmera de infravermelho, era evidente uma nuvem proveniente do vazamento.

Com o amostrador em uso, a câmera não conseguia mais capturar a pluma. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como utilizar o sistema de amostragem de fluxo total para quantificar com precisão a taxa de emissão de metano de um vazamento. Medidas precisas baseadas na massa são fundamentais para determinar o total de emissões de metano, criar e atualizar inventários de gases de efeito estufa e desenvolver fatores de emissão em nível de componente.