Los investigadores han desarrollado un sistema de imágenes infrarrojas que algún día podría ofrecer un bajo costo, Detección en tiempo real de fugas de gas metano en tuberías e instalaciones de petróleo y gas. Fugas de metano el componente principal del gas natural, puede ser costoso y peligroso al mismo tiempo que contribuye al cambio climático como gas de efecto invernadero.

"A pesar de que el gas metano es invisible a la vista, Hemos desarrollado un método para codificar por colores esta información de gas y superponerla en una imagen de cámara convencional, "dijo el Dr. Graham M. Gibson de la Universidad de Glasgow, Escocia, quien dirigió el trabajo técnico. "Esto permite que el usuario que opera la cámara mire a su alrededor, identificar cosas y ver una superposición de dónde está presente el gas ".

Gibson, junto con el resto del equipo de investigación, trabajó con M Squared para desarrollar el sistema de imágenes infrarrojas en tiempo real. En la revista The Optical Society Óptica Express , los investigadores muestran que el sistema puede adquirir videos de gas metano que se escapa de un tubo a aproximadamente 0,2 litros por minuto. La tecnología también podría expandirse a otras longitudes de onda o rangos de longitudes de onda, permitiendo la detección de una gran cantidad de gases y productos químicos.

Dr. Graeme Malcolm OBE, CEO y cofundador de M Squared, dijo:"Uno de los desafíos desde un punto de vista comercial ha sido trasladar la tecnología infrarroja a mercados más grandes donde los precios son sensibles. Esta nueva tecnología podría permitir que las imágenes infrarrojas y la detección estén más disponibles y ayudar a mejorar el medio ambiente al reducir las pérdidas de gas en la industria del petróleo y el gas ".

Combinando tecnologías

Aunque existen sistemas comerciales que utilizan imágenes para detectar gas metano, son muy caras y no funcionan bien en todas las condiciones ambientales. El nuevo sistema de imágenes podría ofrecer una forma menos costosa y sensible de detectar gas metano en una variedad de condiciones. Incorpora tecnología de imagen hiperespectral activa desarrollada por M Squared y una cámara de un solo píxel desarrollada por el equipo de investigación de Glasgow.

El sistema realiza imágenes hiperespectrales proyectando una serie de patrones de luz infrarroja en la escena utilizando una longitud de onda láser que es absorbida por el metano. Estos patrones se crean con un láser y un dispositivo diminuto con cientos de miles de espejos en movimiento, conocido como dispositivo de microespejos digitales. Una imagen que muestra dónde el metano ha absorbido la luz se reconstruye detectando la luz que se dispersa fuera de la escena y comparándola computacionalmente con los patrones proyectados originales.

El hecho de que el nuevo sistema de imágenes de gas metano utilice iluminación activa, lo que significa que proporciona su propia fuente de luz, tiene varias ventajas en comparación con los sistemas de iluminación pasiva utilizados en los detectores de gas actualmente disponibles. incluyendo sistemas que detectan gas usando diferencias de temperatura.

Dr. Nils Hempler, Jefe de Innovación en M Squared, dijo:"Para los sistemas que utilizan iluminación pasiva, la oscuridad o la lluvia harán que la señal que llega al sistema de imágenes varíe o sea inexistente. Una fuente de iluminación activa es independiente de los cambios ambientales, incluyendo cambios de temperatura o luz, y proporciona un contraste mejorado y una mayor sensibilidad ".

Los investigadores utilizaron una cámara de un solo píxel para medir la luz dispersa de la escena porque las cámaras tradicionales con millones de píxeles no están disponibles o son prohibitivamente caras en las longitudes de onda infrarrojas. La cámara de un solo píxel es clave para crear un sistema comercial de imágenes de gas metano que podría costar solo unos pocos miles de dólares. significativamente menos que los generadores de imágenes de detección de gas disponibles comercialmente en la actualidad. Dado que el sistema no utiliza escáneres ni otras piezas móviles, podría convertirse fácilmente en un instrumento portátil.

En el papel, los investigadores demostraron que su sistema podía obtener imágenes de gas metano que se escapaba de un tubo a aproximadamente 1 metro de la cámara con una velocidad de captura de imágenes de aproximadamente 25 cuadros por segundo. También demostraron que su método era sensible al metano incluso cuando había otros gases presentes entre la cámara y el metano.

"Una de las cosas que descubrimos es que no necesariamente necesitamos imágenes de alta resolución para detectar fugas de gas, "Dijo Gibson." Una velocidad de fotogramas relativamente rápida en su cámara proporciona más información acerca de dónde se escapa el gas que tener imágenes de muy alta resolución ".

Mudarse del laboratorio

Uno de los próximos pasos para los investigadores es demostrar su configuración de imágenes fuera del entorno de laboratorio controlado para ver cómo funciona en escenarios del mundo real. También quieren probar el enfoque con láseres más potentes, lo que podría permitir obtener imágenes desde una mayor distancia y aumentar la sensibilidad de la detección de gas.

"El uso de fuentes láser ampliamente sintonizables en lugar de la fuente de longitud de onda fija utilizada en este documento puede ampliar este método a la detección de otros hidrocarburos, materiales de amenaza como agentes de guerra química y explosivos, y otras sustancias biológicamente importantes utilizadas en la asistencia sanitaria y el diagnóstico, "dijo Hempler.