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Quali gas possono rilevare le telecamere per l’imaging ottico dei gas? Una guida completa per settore

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Le telecamere per l'imaging ottico dei gas (OGI) sono in grado di visualizzare fughe di gas completamente invisibili all'occhio umano. Ma ecco un fatto che sorprende molti acquirenti alle prime armi: una telecamera OGI non rileva tutti i gas. Rileva solo gas specifici in base a come questi

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Le telecamere a imaging ottico dei gas (OGI) sono in grado di visualizzare fughe di gas completamente invisibili all’occhio umano. Ma ecco un fatto che sorprende molti acquirenti alle prime armi: una telecamera OGI non rileva tutti i gas. Rileva gas specifici in base al modo in cui questi assorbono la radiazione infrarossa a determinate lunghezze d’onda.

Se state valutando l’adozione della tecnologia OGI per la vostra struttura, la prima domanda da porsi non è «Quale telecamera dovrei acquistare?», bensì «Questa telecamera rileva i gas che utilizziamo effettivamente?». Questa guida illustra in dettaglio quali gas le telecamere OGI sono in grado di rilevare e quali no, suddivisi in base ai settori in cui tali gas sono presenti. Per approfondire il funzionamento della tecnologia alla base di questo sistema, consulta la nostra spiegazione dei principi alla base della tecnologia di imaging ottico dei gas.

Come funziona il rilevamento OGI: il ruolo delle lunghezze d’onda
Le telecamere OGI rilevano i gas attraverso un fenomeno chiamato assorbimento infrarosso. Molte molecole di gas assorbono la radiazione infrarossa a specifiche lunghezze d’onda: le loro “impronte spettrali” caratteristiche. Una telecamera OGI utilizza un rilevatore abbinato a un filtro spettrale sintonizzato sulla banda di lunghezze d’onda in cui il gas bersaglio assorbe la radiazione.

Immaginatelo come la sintonizzazione di una radio. Proprio come è necessario impostare la frequenza giusta per ascoltare una stazione, una telecamera OGI deve sintonizzarsi sulla lunghezza d’onda corretta per “vedere” un gas. Quando la telecamera è puntata verso una perdita, il gas in questione assorbe la radiazione infrarossa proveniente dallo sfondo lungo la linea di vista, riducendo il segnale infrarosso ricevuto dal rilevatore. La differenza nella radiazione infrarossa crea contrasto, consentendo alla telecamera di visualizzare il pennacchio di gas.

Questo design specifico per determinate lunghezze d’onda implica che una singola telecamera OGI non possa rilevare tutti i gas. Una telecamera filtrata per il rilevamento del metano opera in una banda di lunghezze d’onda diversa rispetto a una progettata per l’esafluoruro di zolfo. Comprendere questa correlazione è fondamentale per selezionare l’attrezzatura giusta.

Intervallo di lunghezze d’onda Famiglia di gas Applicazioni tipiche
3,2–3,5 μm Idrocarburi leggeri, metano, COV Petrolio e gas, lavorazioni chimiche
7–8,5 μm Metano, refrigeranti, SO₂ Monitoraggio ambientale, HVAC, emissioni industriali
10,3–10,8 μm SF₆, ammoniaca, etilene Centrali elettriche, refrigerazione e petrolchimica
4,2–4,4 μm Anidride carbonica (CO₂) Monitoraggio delle emissioni (telecamere specializzate)
4,5–4,7 μm Monossido di carbonio (CO) Sicurezza della combustione (telecamere specializzate)
Gas rilevabili dalle telecamere OGI
Idrocarburi e composti organici volatili (COV)
Gli idrocarburi rappresentano la più ampia famiglia di gas rilevabili con la tecnologia OGI. Si tratta dei gas più comunemente utilizzati nelle operazioni petrolifere e del gas, negli impianti petrolchimici e negli impianti di lavorazione chimica.

Fuga di VOC dai serbatoi di stoccaggio
Il metano (CH₄) è il gas più comunemente rilevato con la tecnologia OGI. È il componente principale del gas naturale ed è presente lungo l’intera catena del valore del settore petrolifero e del gas — dalle teste di pozzo e dagli impianti di lavorazione alle condotte e agli impianti di stoccaggio. Il metano è anche il principale costituente del biogas e del gas di discarica, il che lo rende rilevante per la gestione dei rifiuti e le operazioni nel settore delle energie rinnovabili. Poiché il metano è un potente gas serra, il rilevamento delle fughe è diventato una priorità per i programmi di conformità ambientale in tutto il mondo.

Il biometano — biogas purificato utilizzato come sostituto rinnovabile del gas naturale — presenta le stesse caratteristiche di assorbimento nell’infrarosso del metano convenzionale. Gli impianti che producono o consumano biometano, come i digestori anaerobici e gli impianti di upgrading del biogas, possono utilizzare le stesse telecamere OGI impiegate per il rilevamento delle fughe di gas naturale.

Il gas di petrolio liquefatto (GPL), costituito principalmente da propano (C₃H₈) e butano (C₄H₁₀), è ampiamente utilizzato per il riscaldamento, la cottura e i processi industriali. Questi gas presentano un forte assorbimento nella banda di lunghezze d’onda degli idrocarburi e possono essere visualizzati con telecamere OGI ottimizzate per gli idrocarburi. Gli impianti di movimentazione del GPL, le stazioni di rifornimento di propano e gli impianti petrolchimici traggono tutti vantaggio dal rilevamento delle fughe basato sulla tecnologia OGI.

Oltre a questi, le telecamere OGI sono in grado di rilevare un’ampia gamma di idrocarburi industriali, tra cui etano, etilene e propilene (materie prime petrochimiche essenziali), benzene, toluene e xilene (solventi per la produzione chimica), nonché comuni componenti dei carburanti quali benzina, etanolo e metanolo. Alcuni sistemi OGI avanzati sono in grado di visualizzare un’ampia gamma di composti organici volatili.

La maggior parte delle telecamere OGI per il rilevamento degli idrocarburi opera nelle bande spettrali 3,2–3,5 μm (MWIR) o 7–8,5 μm (LWIR). La lunghezza d’onda esatta determina quali specifici idrocarburi sono visibili e con quale sensibilità.

Esafluoruro di zolfo (SF₆)
L’SF₆ è incolore, inodore e altamente efficace nel prevenire la formazione di archi elettrici. Tuttavia, le perdite sono difficili da rilevare visivamente e, secondo i dati dell’EPA statunitense, l’SF₆ ha un potenziale di riscaldamento globale (GWP) su 100 anni pari a 23.500. Ciò significa che l’ispezione delle perdite di SF₆ è importante non solo per la manutenzione delle apparecchiature, ma anche per il controllo delle emissioni e la conformità normativa.

Per rilevare l’SF₆ è necessaria una telecamera OGI che operi nell’intervallo di lunghezze d’onda compreso tra 10,3 e 10,8 μm. Si tratta di una banda di lunghezze d’onda fondamentalmente diversa da quella utilizzata per il rilevamento degli idrocarburi. Una telecamera OGI standard ottimizzata per il metano non è in grado di rilevare l’SF₆ e viceversa. Le aziende elettriche e i produttori di apparecchiature elettriche devono scegliere una telecamera dotata di filtri specifici per la banda di assorbimento dell’SF₆.

Per gli impianti dotati di infrastrutture elettriche ad alta tensione, il rilevamento delle fughe di SF₆ non è solo una questione di manutenzione. Nell’UE, l’SF₆ è regolamentato dal Regolamento sui gas fluorurati (F-gas), Regolamento (UE) 2024/573, che include requisiti relativi al contenimento, al controllo delle perdite, all’etichettatura, alla tenuta dei registri e alla riduzione graduale dei gas serra fluorurati.

Ammoniaca (NH₃) e refrigeranti industriali
L’ammoniaca (NH₃) è ampiamente utilizzata nei sistemi di refrigerazione industriale su larga scala, nei magazzini frigoriferi e nella produzione di fertilizzanti. È tossica a concentrazioni elevate e, in caso di fuga, comporta rischi sia per la salute che per la sicurezza. L’ammoniaca assorbe la radiazione infrarossa nell’intervallo 10,3–10,8 μm, analogamente all’SF₆, il che significa che viene rilevata dalle telecamere OGI di tipo LWIR.

La refrigerazione industriale e commerciale si avvale anche di refrigeranti fluorurati quali R-134a, R-152a e R-123. Molti di questi refrigeranti presentano assorbimento nella banda 7–8,5 μm e sono rilevabili con telecamere OGI dotate di filtri adeguati. Per gli impianti di trasformazione alimentare, gli operatori della logistica della catena del freddo e le squadre di manutenzione degli impianti di climatizzazione, la possibilità di individuare le perdite di refrigerante senza dover spegnere le apparecchiature rappresenta un importante vantaggio operativo.

Anidride solforosa (SO₂)
L’anidride solforosa (SO₂) è un sottoprodotto comune della combustione e dei processi industriali. Viene prodotta nella generazione di energia, nella fusione, nella produzione di acido solforico e nelle emissioni marine. Le emissioni di SO₂ sono regolamentate in molte giurisdizioni a causa del loro impatto sulla qualità dell’aria e sulla salute pubblica.

Immagine termografica che mostra il rilevamento di una perdita di gas SF₆ in prossimità di valvole industriali utilizzando una termocamera OGI
L’SO₂ assorbe la radiazione infrarossa nella banda compresa tra 7 e 8,5 μm, rendendolo rilevabile con gli stessi tipi di termocamere LWIR utilizzate per il rilevamento del metano e dei refrigeranti. Per gli impianti soggetti a requisiti di monitoraggio delle emissioni, una termocamera OGI sintonizzata su questa banda può aiutare a identificare fughe e scarichi di SO₂ senza dover spegnere le apparecchiature.

Gas industriali speciali
Diversi altri gas industriali rientrano nelle capacità di rilevamento di OGI, sebbene spesso richiedano configurazioni specializzate delle termocamere:

Ossido di etilene — utilizzato nella sterilizzazione e nella sintesi chimica
Anidride carbonica (CO₂) — rilevabile a 4,2–4,4 μm, sebbene ciò richieda una telecamera specializzata non presente di serie nella maggior parte delle gamme OGI
Monossido di carbonio (CO) — rilevabile a 4,5–4,7 μm, che richiede anch’esso apparecchiature specializzate
Gas che le telecamere OGI non sono in grado di rilevare
È importante essere trasparenti riguardo ai limiti. Le telecamere OGI non sono in grado di rilevare gas che non assorbono la radiazione infrarossa nelle bande di lunghezza d’onda in cui operano. Tra gli esempi più significativi figurano:

Gas Motivo per cui non può essere rilevato Metodo di rilevamento alternativo
Ossigeno (O₂) Nessun assorbimento infrarosso nelle bande OGI Sensori elettrochimici
Azoto (N₂) Nessun assorbimento infrarosso nelle bande OGI Le perdite non vengono solitamente monitorate
Idrogeno (H₂) Nessun assorbimento infrarosso nelle bande OGI Sensori catalitici o elettrochimici
Elio (He) Nessun assorbimento di infrarossi nelle bande OGI Rilevatori di perdite a spettrometria di massa
Questa limitazione non è un difetto della tecnologia OGI, bensì un vincolo fisico. Questi gas sono biatomici o monoatomici e non presentano le modalità di vibrazione molecolare che generano le bande di assorbimento degli infrarossi. Se il vostro impianto gestisce sistemi a idrogeno (ad esempio, in applicazioni relative alle celle a combustibile o alla produzione di ammoniaca), avrete bisogno di tecnologie di rilevamento complementari oltre all’OGI

Scegliere la telecamera OGI giusta in base al tipo di gas
La domanda pratica per la maggior parte degli acquirenti è semplice: «Gestisco questi gas: di quale telecamera ho bisogno?» Il processo di selezione si articola in tre fasi.

Fase 1: Elencare i gas che è necessario rilevare. Iniziare dai diagrammi di flusso di processo, dalle schede di sicurezza e dai requisiti normativi. Non fare supposizioni: una lunghezza d’onda errata significa che la telecamera non rileverà la perdita.

Fase 2: Identificare la banda di lunghezze d’onda per quei gas. Utilizzare la tabella sottostante come riferimento rapido.

Fase 3: abbina la lunghezza d’onda a una telecamera dotata del filtro spettrale corretto.

Tipo di gas Lunghezza d’onda Esempio di configurazione della telecamera
Metano, biometano, GPL, idrocarburi leggeri 3,2–3,5 μm o 7–8,5 μm Telecamera MWIR o LWIR ottimizzata per idrocarburi
SF₆, ammoniaca, etilene 10,3–10,8 μm Telecamera LWIR dedicata con filtro a 10,55 μm
Refrigeranti (R-134a, R-152a) 7–8,5 μm Telecamera LWIR ottimizzata per i refrigeranti
SO₂ 7–8,5 μm Telecamera LWIR (stessa banda del metano/dei refrigeranti)
CO₂, CO 4,2–4,7 μm Telecamere specializzate (non OGI standard)
Per gli impianti che gestiscono diverse famiglie di gas, la realtà è che una singola telecamera OGI potrebbe non soddisfare tutte le esigenze. Alcune operazioni richiedono più telecamere con filtri diversi. Altre potrebbero trarre vantaggio da sistemi di monitoraggio multisensore che combinano la tecnologia OGI con altre tecnologie di rilevamento per una copertura completa.

Raccomandazioni Raythink sulle telecamere OGI
Raythink offre telecamere OGI configurate per diversi requisiti di rilevamento dei gas. La telecamera OGI portatile RG630C opera nella gamma 7–8,5 μm, una banda che copre le caratteristiche di assorbimento di metano, refrigeranti, SO₂, ecc.

La telecamera OGI portatile RG630F è progettata per il rilevamento di gas a onde lunghe nell’intervallo 10,3–10,7 μm, coprendo gas quali SF₆, ammoniaca, etilene e propilene.

Per il monitoraggio continuo di perimetri o aree, il sistema di imaging dei gas antideflagrante TE464G1 offre una copertura fissa per un’ampia gamma di idrocarburi.

Telecamera OGI portatile RG630C
Telecamera OGI portatile RG630C
Telecamera OGI portatile RG630F
Telecamera OGI portatile RG630F
Sistema PTZ di imaging dei gas antideflagrante TE464G1
Sistema PTZ di imaging dei gas antideflagrante TE464G1
Riepilogo
Le telecamere OGI sono strumenti efficaci per la visualizzazione delle fughe di gas, ma la loro efficacia dipende innanzitutto dalla corrispondenza delle lunghezze d’onda. Una telecamera rileva solo i gas che assorbono la radiazione infrarossa all’interno della specifica banda di filtro che utilizza. Gli esempi riportati in questa guida raggruppano il metano e gli idrocarburi leggeri in una banda, l’SO₂ e i refrigeranti in un’altra, e l’SF₆ e l’ammoniaca in una terza; tuttavia, le telecamere utilizzate nella pratica possono impiegare bande sovrapposte o leggermente diverse, e alcuni gas possono essere rilevati con più di una configurazione di filtro. Prima di scegliere l’attrezzatura, elenca i gas presenti nel tuo impianto, identifica le loro lunghezze d’onda di assorbimento e abbina tali lunghezze d’onda alla corretta configurazione della telecamera. Se hai bisogno di aiuto per individuare la soluzione OGI più adatta alle tue esigenze di rilevamento dei gas, contatta Raythink per una consulenza tecnica o una dimostrazione del prodotto.

Domande frequenti
Da quale distanza una telecamera OGI è in grado di rilevare una fuga di gas?
Non esiste un’unica distanza di rilevamento valida per ogni situazione. La portata dipende dalla lunghezza focale dell’obiettivo, dalle dimensioni e dalla concentrazione della fuga, dal contrasto radiometrico creato dalla radiazione infrarossa di fondo assorbita dal gas, dalle condizioni del vento e dalla sensibilità del rilevatore della telecamera. Le telecamere OGI portatili vengono comunemente utilizzate a distanze che vanno da pochi metri a diverse decine di metri, mentre i sistemi con obiettivi a lunghezza focale maggiore possono coprire distanze maggiori in condizioni favorevoli.

Una telecamera OGI è in grado di identificare la fonte esatta di una perdita?
Una telecamera OGI mostra il pennacchio di gas visibile, che aiuta a localizzare l’area generale di una perdita. In caso di perdite molto piccole o di apparecchiature complesse, il pennacchio potrebbe diffondersi prima di diventare visibile, pertanto il punto esatto della fonte potrebbe richiedere un’ispezione più ravvicinata o la conferma con uno strumento complementare di rilevamento delle perdite.

Una singola telecamera OGI può rilevare più gas contemporaneamente?
Una singola telecamera OGI può visualizzare diversi gas se questi assorbono la radiazione infrarossa nella stessa banda di lunghezza d’onda. Tuttavia, la telecamera non è in grado di indicare quale gas specifico si stia osservando. I gas che assorbono in bande di lunghezza d’onda diverse richiedono telecamere dotate di filtri spettrali diversi.

Come si colloca l’OGI rispetto ai rilevatori di gas tradizionali?
I sensori puntiformi tradizionali o gli “sniffer” misurano la concentrazione di gas in un unico punto e possono rilevare gas che l’OGI non è in grado di rilevare, come l’idrogeno. L’OGI copre aree più estese a distanza e produce un’immagine visiva della perdita. I due approcci vengono spesso utilizzati insieme: l’OGI per uno screening visivo rapido e i sensori puntiformi o gli analizzatori per la quantificazione e la conferma.