Sebbene il trasporto in condotta sia considerato il modo più sicuro e veloce per trasportare prodotti pericolosi, esistono molti problemi potenziali. Sia che si operi a monte, a metà strada o a valle, il monitoraggio degli oleodotti è parte integrante dell'industria petrolifera e del gas. Sotto l'influenza dei flussi di trasporto e delle condizioni ambientali dinamiche, le condutture sono soggette a una serie di danni strutturali, come corrosione, crepe, perdite e distacchi.
Oltre alle gravi perdite di risorse, le fuoriuscite dalle condutture possono avere impatti drammatici e irreversibili sull'ambiente e sulla fauna selvatica, minacciando al contempo la sicurezza dei lavoratori e del pubblico. Secondo uno studio del 2018, gli incidenti alle condutture di liquidi costano ogni anno $326 milioni solo negli Stati Uniti, di cui $140 milioni sono costi ambientali e di bonifica. La ricerca mostra anche che in genere ci vogliono nove ore per identificare un incidente e altre cinque ore per la risposta degli operatori.
Molti sistemi di condotte iniziano in siti di esplorazione remoti, dove le reti di superficie sono inaffidabili o inesistenti. Di conseguenza, le opzioni di monitoraggio sono limitate a ispezioni manuali ad alta intensità di lavoro o a costose reti satellitari, nessuna delle quali è in grado di raccogliere dati con il livello di granularità desiderato. Anche quando sono disponibili, le connessioni terrestri, come quelle mobili e Wi-Fi, sono molto avide di energia e richiedono costosi piani dati imposti agli endpoint. In genere, i sensori raccolgono quantità di dati molto ridotte e devono inviare messaggi solo quando i valori non rientrano in un intervallo predefinito. Pertanto, i piani dati tradizionali sono ridondanti, il che aumenta i costi di implementazione e manutenzione delle reti di monitoraggio su larga scala.
L'Internet delle cose (IoT) impiega nuove tecnologie di sensori e comunicazione per rendere il monitoraggio degli asset più facile e conveniente che mai. Le reti geografiche a bassa potenza (LPWAN), in particolare, introducono un metodo a basso costo ed efficiente dal punto di vista energetico per raccogliere dati telemetrici granulari. Grazie alle sue caratteristiche di ampia portata e alla topologia a stella, la LPWAN può collegare punti di misurazione su larga scala e geograficamente dispersi con una minore necessità di infrastrutture. La LPWAN privata è ideale nel settore petrolifero e del gas perché la sua copertura di rete può essere adattata in modo flessibile alle esigenze specifiche di un'azienda in mare aperto e in aree inaccessibili.
Abbinate a sensori intelligenti miniaturizzati e multisensoriali, le potenti reti wide-area a bassa potenza possono sbloccare una grande quantità di informazioni critiche sulla salute strutturale delle condutture e sulle loro condizioni operative. I dati dei sensori possono essere inoltrati a un'interfaccia uomo-macchina in loco per una risposta immediata, oppure a un sistema di gestione centrale o a una piattaforma cloud per l'archiviazione e l'analisi a lungo termine.
Questa rete di monitoraggio delle condutture basata sull'IoT può migliorare le pratiche operative del settore petrolifero e del gas in diversi modi, per ridurre i costi e i tempi di inattività, ridurre al minimo l'impatto ambientale e migliorare la sicurezza e la conformità alle normative.
1. Accelerare la risoluzione dei problemi e la risposta
La visibilità 24 ore su 24 e 7 giorni su 7 dell'integrità delle condutture consente di segnalare immediatamente qualsiasi anomalia o deviazione. Mentre un calo di pressione indica ovviamente una perdita, altri parametri dei sensori possono aiutare a identificare prima i problemi strutturali della condotta, prima che si verifichi una grave perdita o un'esplosione fatale. Ad esempio, i sensori a ultrasuoni e sonici possono segnalare onde sonore anomale che indicano l'insorgere di crepe, diffusione e stratificazione. Allo stesso modo, i sensori magnetici possono rilevare le variazioni di spessore della parete del tubo dovute alla corrosione.
I sensori intelligenti comunicano non solo i danni precoci, ma anche la loro posizione e gravità per identificare e accelerare le azioni necessarie. Ridurre al minimo il tempo che intercorre tra il guasto e la riparazione è fondamentale per ridurre al minimo la perdita di materiale e la contaminazione dovuta a perdite di prodotto. Inoltre, il rilevamento dei danni fin dall'inizio semplifica il processo di riparazione, riducendo così i costi e i tempi di inattività associati alle riparazioni.
2. Automatizzare le attività manuali
Le reti di monitoraggio delle condizioni basate sull'IoT riducono la necessità di ispezioni regolari in loco ed eliminano il fastidio di registrare manualmente i dati. Oltre a ridurre al minimo gli errori umani, ciò contribuisce a risparmiare sui costi e ad aumentare la produttività dei lavoratori, che possono concentrarsi su compiti più importanti. La riduzione dei sopralluoghi, soprattutto nelle aree remote, riduce anche il tempo totale di percorrenza degli autocarri, riducendo così il consumo di carburante e le emissioni di CO2.
3. Attivare strategie di manutenzione avanzate
Raccogliendo dati sull'integrità e sullo stato di salute delle condotte, è possibile prevedere e prevenire i guasti attraverso strategie di manutenzione predittiva. Attraverso l'analisi delle modalità di guasto passate, è possibile sviluppare modelli di previsione della crescita dei difetti e di valutazione del rischio. Inoltre, la valutazione del deterioramento dell'integrità a lungo termine aiuta a calcolare l'effettiva vita utile residua della condotta. Ciò consente di diagnosticare i colli di bottiglia strutturali e di pianificare strategicamente la manutenzione e la sostituzione delle parti per evitare danni. La manutenzione predittiva non solo aiuta a evitare costosi tempi di inattività non pianificati, ma anche i ridondanti tempi di inattività pianificati che spesso derivano da un approccio speculativo e pianificato alla prevenzione.
4. Ottimizzare l'utilizzo degli asset e la progettazione futura
I dati dei sensori IoT consentono alle aziende di analizzare e comprendere il comportamento delle condotte in diverse condizioni esterne, tra cui i carichi strutturali, i cambiamenti climatici, le proprietà del terreno, l'umidità e il pH, ecc. Queste informazioni possono aiutare a migliorare le future pratiche di ingegneria e costruzione per ottimizzare la durata effettiva delle condotte. Inoltre, per le condutture più vecchie, in servizio da decenni, i dati dei sensori possono verificarne l'integrità in modo che continuino a funzionare in sicurezza.
L'emergere dell'IoT porta una visibilità degli asset senza precedenti e supera le capacità delle reti industriali tradizionali. L'implementazione di soluzioni IoT non richiede necessariamente grandi investimenti iniziali o modifiche pericolose e ingombranti ai sistemi dismessi. Le soluzioni wireless emergenti, come le reti a bassa potenza (LPWAN) e le nuove tecnologie dei sensori, possono trasformare facilmente e in modo economico le tubature in risorse critiche che supportano l'IoT.
