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O teor de umidade do solo é o principal fator que controla o quão longe e em que concentração o gás natural se espalha de um duto vazado no subsolo, segundo um novo estudo.
Os operadores de oleodutos precisam considerar como a quantidade de água encontrada no solo circundante afeta o movimento do gás ao tentar determinar os riscos potenciais representados por um vazamento no oleoduto, disse Kathleen M. Smits, da SMU, que liderou o estudo publicado recentemente na revista Elementa que examinou propriedades do solo de 77 locais em todo o país onde ocorreu um vazamento de gás.
“Não precisamos olhar além de Dallas ou Georgetown, Texas, para ver onde os vazamentos de dutos subterrâneos têm o potencial de resultar em resultados catastróficos”, disse Smits, presidente de engenharia civil e ambiental da SMU Lyle School of Engineering e professor Solomon de Desenvolvimento Mundial. “Muitas vezes vemos que esses incidentes são o resultado da falta de protocolos claros para detectar os vazamentos ou avaliar os danos. cenários.”
Em geral, a equipe, co-liderada por Younki Cho, pesquisadora do Instituto de Energia da Universidade Estadual do Colorado, descobriu que o vazamento de gás metano de um oleoduto não se espalha tanto quando o teor de umidade do solo aumenta. Isso resulta em uma maior concentração de gás metano próximo ao local do vazamento em solo mais úmido, revelou o estudo.
O oposto ocorreu com solos mais secos.
Mas Smits enfatizou que simplesmente saber o quão úmido o solo está no momento do vazamento não é suficiente para tirar conclusões sobre como o teor de umidade do solo afeta o movimento do gás. A umidade do solo – ou a falta dela – no momento do vazamento desencadeia diferentes comportamentos complexos no solo quando o gás metano penetra nos mesmos espaços que a água e o oxigênio nos poros do solo. O teor de umidade do solo também pode mudar ao longo do tempo devido ao clima e outros fatores, como os níveis sazonais do lençol freático.
“Você tem que entender como a umidade controla o movimento e a concentração juntos”, disse Smits. “Isso é algo que podemos ajudar [pipeline owners] com o avanço na abordagem de incidentes de vazamento.”
A equipe de pesquisa analisou mais de 300 amostras de solo de locais de vazamento em todo o país. As amostras – que foram coletadas no momento do vazamento e novamente após o reparo do vazamento – foram pesadas quando estavam molhadas. Eles também foram pesados uma segunda vez depois de terem sido secos em uma estufa.
“A diferença nos pesos seco e úmido, associada ao conhecimento do volume da amostra de solo, nos permitiu calcular a umidade do solo”, explicou Smits.
Outras qualidades do solo, como textura e permeabilidade, também foram examinadas pela equipe, mas não demonstraram tanto impacto em como o gás natural se movia abaixo do solo.
Outros coautores foram Nathaniel L. Steadman, do Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Texas em Arlington; Bridget A. Ulrich, do Instituto de Pesquisa de Recursos Naturais da Universidade de Minnesota Duluth; Clay S. Bell, do CSU Energy Institute; e Daniel J. Zimmerle, Diretor e Diretor Principal do Centro de Avaliação de Tecnologia de Emissões de Metano da CSU.
Pesquisas ambulantes são melhores para encontrar vazamentos de dutos do que detecção móvel em determinadas circunstâncias
Em outro estudo destinado a melhorar a detecção de vazamento de gás, Smits e pesquisadores do Instituto de Energia da CSU descobriram que há casos em que operar uma unidade de detecção móvel da frente ou do teto de um carro não era tão eficaz quanto os caminhantes carregando um instrumento de detecção portátil.
Em uma pesquisa móvel, a unidade de detecção mede níveis elevados de gás metano no ar enquanto o carro está em movimento. Uma maior velocidade de deslocamento ou velocidade do vento fora do carro resultou em uma probabilidade menor de detecção de vazamento quando comparada a uma patrulha a pé.
“Por exemplo, se você apenas isolar a velocidade da viagem – comparando uma pessoa andando a 2 a 3 milhas por hora com um carro dirigindo a uma velocidade lenta de 20 a 30 mph – a probabilidade de detectar um vazamento cai de 85%. para uma pesquisa de caminhada para 25% para um carro”, disse Smits.
O estudo, publicado na revista Poluição ambiental, mostraram que a estabilidade atmosférica também teve um efeito em pesquisas móveis.
A estabilidade atmosférica determina essencialmente se o ar vai subir, descer ou não fazer nada. O ar quente e menos denso sobe (instável), enquanto o ar mais frio e mais denso desce (estável). O ar que permanece na mesma altitude é considerado neutro.
Os pesquisadores descobriram que as pesquisas móveis realizadas em velocidades entre 2 a 11 milhas por hora ficaram progressivamente menos eficazes (de 85% a 60%) em encontrar um vazamento à medida que a estabilidade atmosférica passou de condições extremamente instáveis para extremamente estáveis. Pesquisas de caminhada realizadas nessas mesmas condições não refletiram a variabilidade.
“Pesquisas de caminhada encontram a maioria dos vazamentos, de longe, mas são trabalhosos e custam muito dinheiro”, observou Smits. “Este estudo mostra que, se as operadoras quiserem usar outro método, como uma pesquisa móvel, elas precisam escolher cuidadosamente uma velocidade de pesquisa adequada sob diferentes condições climáticas para obter uma probabilidade de detecção equivalente à pesquisa tradicional a pé”.
As descobertas podem se aplicar a qualquer tipo de oleoduto enterrado, disse Smits.
Cho, Bell, Cho e Zimmerle, da CSU, ajudaram neste estudo, assim como Stuart N. Riddick, pesquisador do Instituto de Energia. Shanru Tian, Ph.D. estudante do Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Texas em Arlington, foi o principal autor deste estudo.
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