Il sistema Fire&Gas nel panorama industriale
Ci sono diversi settori dell’industria di processo che operano in presenza di sostanze infiammabili e pericolose per la salute umana e per l’ambiente. In tali contesti, gli eventi accidentali relativi alla perdita di contenimento di questi fluidi possono avere un impatto letteralmente devastante sulla sicurezza dell’impianto, del suo personale e della popolazione circostante, con conseguenze irreversibili dal punto di vista ambientale, pubblico e sociale.
La maturità industriale ha sviluppato una sensibilità verso il mantenimento di elevanti standard di sicurezza di processo e di impianto, diventata oramai elemento critico e primario per la sostenibilità delle operazioni produttive.
Piattaforme offshore di esplorazione e produzione, impianti onshore di produzione di prodotti petroliferi e gas, raffinerie e impianti petrolchimici e chimici, operazioni marine relative al mondo O&G (navi FPSO, navi di trasporto di prodotti petroliferi, navi posa-tubi, etc.), impianti di stoccaggio e terminali portuali, oleodotti e gasdotti, impianti di produzione di energia elettrica, cartiere, impianti di estrazione mineraria, sono i principali esempi di attività nelle quali la definizione di un sistema di sicurezza Fire&Gas è la chiave per il raggiungimento e il mantenimento di elevati standard di sicurezza operativa.
Che cos’è un sistema
di sicurezza Fire&Gas?
E’ un sistema integrato capace di effettuare:
- la rilevazione di un incendio o un rilascio di sostanza pericolosa-combustibile-tossica;
- l’applicazione di logiche di controllo;
- la segnalazione e la notifica di allarmi;
- l’implementazione di azioni di mitigazione dell’evento incidentale.
Si tratta quindi di un livello di protezione di impianto dotato di automatismi atti a ridurre le conseguenze di un evento pericoloso. L’abilità di svolgere la sua funzione di sicurezza dipende da diversi fattori associati alla progettazione, all’installazione, alle condizioni specifiche del sito operativo e allo stato di manutenzione del sistema stesso.
Fire&Gas Mapping: il posizionamento dei sensori
La maggior parte dei casi di inefficacia del sistema di rilevamento Fire&Gas è associata a due meccanismi di guasto:
- inadeguata copertura – meccanismo di guasto legato al mancato rilevamento dell’evento pericoloso dovuto ad una inadeguata scelta della tipologia dei sensori, del loro numero e del loro posizionamento;
- inadeguata disponibilità – meccanismo di guasto legato a rotture hardware o logiche.
Ci sono diversi standard e codici internazionali ai quali l’industria di processo deve fare riferimento per una adeguata valutazione e gestione del rischio industriale, quali NFPA, API, ANSI/ISA, OSHA (principalmente negli Stati Uniti), BS, EN, IEC, SEVESO (in Europa). Questi influenzano anche la progettazione del sistema Fire&Gas.
Tuttavia, risulta ancora critico e estremamente influenzato dalla specificità delle condizioni del sito produttivo il posizionamento dei sensori (Fire&Gas Mapping) in base ai requisiti di performance del sistema, in termini di capacità di rilevamento, segnalazione di allarme e capacità di mitigazione. Questi concetti sono guidati da valutazioni di rischio: in linea di principio, installazioni in ambienti a maggiore rischio richiedono sistemi Fire&Gas con maggiori livelli di performance.
Posizionamento dei sensori: l’approccio tradizionale
Il posizionamento dei sensori (Fire&Gas Mapping), nel suo approccio tradizionale, basato su esperienza, competenza ingegneristica, best practice e standard prescrittivi, prevede, in estrema sintesi, valutazioni su piante di impianto, nelle quali:
- vengono riportate le aree di rischio (provenienti da altre valutazioni quantitative di rischio legate al posizionamento delle apparecchiature di processo e associati rischi di incendio e rilascio);
- sono posizionati i detector;
- vengono effettuate le verifiche di copertura.
Posizionamento dei sensori: i limiti dell’approccio tradizionale
Tale approccio non riesce correttamente a tener conto delle geometrie complesse di impianto (la maggior parte dei casi reali) e può portare a una serie di conseguenze non volute.
La prima comporta un ingiustificato numero di sensori al quale sono legati:
- un aumento di costi capitali legati a dimensioni e costi dei dispositivi logici e pannelli del sistema Fire&Gas, numero di sensori e relative fasi di installazione;
- un aumento dei costi operativi legati a manutenzione e testing;
- un aumento del rischio di inefficacia del sistema dovuto alla sua maggiore complessità.
La seconda conseguenza è quella di mancato rilevamento di incendio o rilascio di gas dovuto a:
- un mancato posizionamento di sensori in posizioni tali da renderli capaci di “vedere” perdite e sorgenti di incendio;
- ostruzioni, quali apparecchiature, tubazioni e elementi strutturali, che rendono “cieco” il sensore.
Molte delle limitazioni dell’approccio tradizionale in pianta (2D) sono state ampiamente superate da tecniche capaci di tener conto dell’effettivo sviluppo tridimensionale dell’impianto.
Si parla in questo caso di 3D Fire&Gas Mapping.
3D Fire&Gas Mapping
La maggiore disponibilità di modelli tridimensionali di impianto durante la fase di progettazione e lo sviluppo di algoritmi specifici di ray-casting (la tecnica è ben conosciuta nel mondo della computer grafica e nel gaming avanzato) hanno portato alla nascita di software per il 3D Fire&Gas Mapping.
Poter correttamente considerare le geometrie di impianto ed effettuare in modo rapido modiche di layout e verifiche di copertura, ha permesso alle tecniche di 3D Fire&Gas Mapping di portare rapidamente risultati in termini di costi capitali e operativi.
In questo panorama, l’utilizzo di Detect3D di Insight Numerics ci ha permesso di avere accesso a uno strumento dotato della capacità di ottimizzare il layout dei sensori attraverso un algoritmo genetico che, partendo da un posizionamento manuale degli stessi, è capace di cercare ottimizzazioni compatibili con le peculiarità dell’impianto, quali criteri di facilità di installazione e manutenzione. Tale capacità di ottimizzazione sfrutta le capacità di calcolo del computer a supporto dell’elevato numero di operazioni complesse legate alla ricerca di layout ottimali.
Quali sono i benefici
per il cliente finale?
L’ottimizzazione del layout dei sensori, il mantenimento di un elevato livello di copertura e una riduzione complessiva del tempo di analisi, offrono un risultato dal significativo valore aggiunto per il cliente finale che potrebbe ottenere delle riduzioni importanti (anche del 50%) nel numero dei sensori, con un limitato investimento in termini di attività di analisi.