Drones για την ανίχνευση επικίνδυνων αερίων

Τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των Drones τα καθιστούν ιδανικά, μεταξύ άλλων και για την ανίχνευση επικινδύνων αεριών σε αρκετά σημαντικό πεδίο εφαρμογής 

Του Βαγγέλη Ξανθάκη

Ένας από τους μεγαλύτερους κίνδυνους για την ασφάλεια των εργαζομένων και όσων κινούνται μέσα σε χώρους στους οποίους υπάρχουν αέρια, είναι ο μη έγκαιρος εντοπισμός μιας πιθανής διαρροής.

Δύο είναι οι κύριες κατηγορίες των αερίων που θα χαρακτηρίζαμε επικίνδυνα.

• Τα εύφλεκτα – εκρηκτικά – διαβρωτικά, ανάμεσα στα οποία είναι το υγραέριο, το φυσικό αέριο, το προπάνιο, το μεθάνιο, αλλά και πτητικά αέρια υπεύθυνα για επιβάρυνση του περιβάλλοντος  όπως το εξαφθοριούχο θείο.
• Tα δηλητηριώδη – ασφυξιογόνα, όπως είναι το κυάνιο, το μονοξείδιο του άνθρακα, το άζωτο και το διοξείδιο του άνθρακα.

Στο συγκεκριμένο άρθρο, θα ασχοληθούμε με την πρώτη κατηγορία αερίων, η οποία αποτελεί άμεσο κίνδυνο πρόκλησης έκρηξης-καταστροφής ανοιχτών βιομηχανικών εγκαταστάσεων (διυλιστήρια-μονάδες επεξεργασίας λυμάτων-αγωγούς μεταφοράς υγρών-αερίων καυσίμων).Δεν είναι λίγες οι φορές που έχουμε πληροφορηθεί από τα μέσα μαζικής ενημέρωσης για παρόμοια ατυχήματα, σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις και έχουν ως αποτέλεσμα από υλικές ζημιές και παύση λειτουργίας των μονάδων, ως και ανθρώπινα θύματα. Αντίθετα, η δεύτερη κατηγορία αερίων είναι σε μεγαλύτερο βαθμό επικίνδυνη, όταν υπάρχει συγκέντρωση αερίων σε κλειστούς χώρους και έτσι η ανίχνευσή τους επαφίεται κατά κύριο λόγο σε σταθερά τοποθετημένους ανιχνευτές στο εσωτερικό κτιρίων και γενικότερα ελεγχόμενων χώρων. Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται εκτεταμένη χρήση των «drones» ή αλλιώς «µη επανδρωμένων ιπτάμενων οχηµάτων» ή συστημάτων Unmanned Aerial Vehicles/Systems (UAV/UAS), σε πληθώρα εφαρμογών και υπηρεσιών. Η χρησιμότητα των UAVs έγκειται στο γεγονός ότι μπορούν να προσεγγίσουν και να επιχειρήσουν από αέρος σε απομακρυσμένες, δύσβατες ή δυνητικά επιβλαβείς για τον άνθρωπο περιοχές. Η απουσία πιλότου επί του οχήματος, συνεπάγεται την πλοήγησή τους µε απομακρυσμένο χειρισμό ή και αυτόνομα, χωρίς να τίθεται σε κίνδυνο ο χειριστής. Επίσης, το μέγεθός τους ξεκινά από λίγα εκατοστά, επιτρέποντας ελιγμούς σε εξαιρετικά περιορισμένους χώρους και σημεία που δεν θα ήταν προσβάσιμα σε μια τακτική επιθεώρηση, πολλώ δε μάλλον σε μια έκτακτη ανάγκη. Σε πληθώρα περιπτώσεων, τα UAVs αποδεικνύονται πιο αξιόπιστα, αποδοτικά και ακριβή από επίγειες, εναέριες ή ακόμα και δορυφορικές εναλλακτικές.

Το πρόβλημα και η λύση

Αν και οι εφαρμογές στο επίπεδο της επιτήρησης είναι ένα από τα προνομιακά πεδία των drones, θα πίστευε κανείς ότι ένα drone εφοδιασμένο με αισθητήρες ανίχνευσης αερίων θα ήταν η λύση για την ανίχνευση τους. Αυτό δυστυχώς δεν μπορεί να γίνει γιατί η αξιοπιστία της μέτρησης δεν είναι εξασφαλισμένη και εξηγούμε γιατί:

Το πρόβλημα εντοπίζεται στο γεγονός ότι οι έλικες ενός πολυκόπτερου προκαλούν ισχυρή ροή αέρα που προέρχεται από το επάνω μέρος του drone και τον ωθούν προς τα κάτω. Έτσι αλλοιώνεται σε μεγάλο βαθμό η σύνθεση του αέρα που θα μετρούσε ένας αισθητήρας τοποθετημένος στο πτητικό σύστημα. Έτσι αν δεν αναζητούμε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις αερίων (που θα ήταν ανιχνεύσιμα ακόμα και στην ταχεία ροή του αέρα) τότε θα πρέπει να στραφούμε σε άλλες λύσεις που δεν βασίζονται στη μέτρηση δείγματος αέρα, αλλά σε παρατήρηση. Εδώ, τη λύση δίνουν ειδικές κάμερες οι οποίες βασίζονται στην απεικόνιση της φασματικής υπογραφής των αερίων που θέλουμε να ανιχνεύσουμε.  Οι κάμερες ανίχνευσης αερίων είναι στην πράξη υπέρυθρες κάμερες που είναι σε θέση να απεικονίσουν την ύπαρξη αερίων από τη θερμική τους υπογραφή στο φάσμα του υπέρυθρου. Οι κάμερες αυτές παράγουν μια πλήρη εικόνα της περιοχής σάρωσης, ενώ από τη στιγμή που είναι αναρτημένες στο drone αυξάνεται δραματικά η δυνατότητα, η ακρίβεια, η ευελιξία και η ταχύτητα κάλυψης μίας εγκατάστασης.

Η κάλυψη της επιτηρούμενης περιοχής

Η εμπειρία δείχνει ότι έως και το 84% των διαρροών συμβαίνουν σε λιγότερο από το 1% της εγκατάστασης. Αυτό σημαίνει ότι το 99% της επιτήρησης είναι καθαρό κόστος το οποίο δεν μπορεί βέβαια να αποφευχθεί, αλλά σίγουρα μπορεί να μειωθεί. Η λύση είναι η τακτική σάρωση από ύψος 30-40 μέτρων της επιτηρούμενης περιοχής κάτι που επιτρέπει την κάλυψη μίας επιφάνειας εγκατάστασης της τάξεως του 1 τετραγωνικού χιλιομέτρου σε λιγότερο από 30 λεπτά. Χρησιμοποιώντας μια κάμερα ανίχνευσης αερίου μεταφερόμενη από drone μπορείτε να πάρετε μια πλήρη εικόνα και να αποκλείσετε αμέσως τις περιοχές που δεν χρειάζεται καμία ενέργεια. Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να επιτύχετε τεράστια εξοικονόμηση όσον αφορά το χρόνο και απασχολούμενο προσωπικό.

Πεδίο εφαρμογής

Διύλιση πετρελαίου – Το τυπικό διυλιστήριο αποτελείται από δύο τύπους διαδικασίας, το διαχωρισμό και τη μετατροπή. Οι διεργασίες διαχωρισμού του αργού πετρελαίου σε χρήσιμα κλάσματα και υποπροϊόντα για περαιτέρω επεξεργασία. Η κάμερα που μεταφέρεται από drone μπορεί να επιθεωρήσει το σύνολο των εγκαταστάσεων, των αγωγών και φυσικά τον κλασματικό πύργο, χωρίς να περιορίζεται από το ύψος του και χωρίς να εκτίθεται σε κίνδυνο το προσωπικό.

Βιομηχανία Πετροχημικών – Οι βιομηχανίες που χρησιμοποιούν υποπροϊόντα διύλισης αργού πετρελαίου και παράγουν πλαστικά, πολυμερή και άλλα υλικά. Η επιτήρηση αυτών των εγκαταστάσεων σε επίπεδο διαρροής αερίων, κυρίως λόγω της διασποράς των σημείων παραγωγής σε αρκετά σημεία της εγκατάστασης είναι μια πολύπλοκη διαδικασία, ενώ με τη χρήση κάμερας ανίχνευσης αερίου μέσου μήκους κύματος, η επιτήρηση γίνεται ταχύτατα και με ασφάλεια.

Φυσικό Αέριο – Το φυσικό αέριο αποτελείται κυρίως από μεθάνιο και αιθάνιο, τα οποία είναι ανιχνεύσιμα με την τεχνική της υπέρυθρης απεικόνισης μέσου μήκους κύματος. Η κάμερα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση διαρροών σε όλα τα μέρη του εν λόγω κλάδου από τον τομέα της παραγωγής φυσικού αερίου, σε όλη το μήκος του δικτύου διανομής.

Ψυκτικά αέρια – Η κάμερα ανίχνευσης είναι επίσης ιδανική για την ανίχνευση αρκετών ψυκτικών αερίων. Αυτές περιλαμβάνουν αέρια που χρησιμοποιούνται για οικιακή και επαγγελματική ψύξη και κλιματισμό.

Ανίχνευση SF₆

Η κύρια αγορά για την κάμερα ανίχνευσης αερίων με χρήση υπερύθρων μεγάλου μήκους κύματος είναι η ηλεκτρική βιομηχανία και ειδικότερα οι υποσταθμοί μετατροπής τάσης των οποίων οι μετασχηματισματιστές περιέχουν εξαφθοριούχο θείο (SF₆) το οποίο χρησιμοποιείται εκτενώς ως μονωτικό αέριο. Είναι ένα ισχυρό αέριο θερμοκηπίου η απελευθέρωση 1 κιλού από αυτό στην ατμόσφαιρα έχει την ίδια επίπτωση με την απελευθέρωση των 24 τόνων CO2. Με δεδομένη τόσο την έκταση των υποσταθμών διανομής ενέργειας, όσο και τη διασπορά των μετασχηματιστών υπερ-υψηλής και υψηλής τάσης σε απομακρυσμένες ή δύσβατες περιοχές, η χρήση drones εφοδιασμένων με κάμερα ανίχνευσης αερίων, αναδεικνύεται ως η βέλτιστη πρακτική.