Técnicas para manejar un sistema de transmisión del agua (página 2)

AET Inspection I

En Marzo del 2003, PPIC y EPWU
continuaron este programa basado en la
condición de gerencia de activo con
la meta de identificar que
áreas de la fase II de la tubería principal de
transmision de Cross City, si la hay, estaban experimentando
señales de daños
activos. Debido a que esta
tubería, que se construye de 48"(1200mm) de diámetro
con Cilindro Encajado (ECP) con la galga #6 de alambre
pretensado, no se pudo desaguar, en esta parte del programa se
determino usar la tecnologia de Pruebas de Emision
Acústica (AET).

AET implica la instalación de
dos o más detectores acústicos en una tubería
existente. Estos sensores detectan y registran la
presencia de los acontecimientos acústicos relacionados a
alambre rotos (roturas o deslizamientos) que son indicativos de
doños. Se analizan los datos recogidos, usando un
software especializado, para
localizar los acontecimientos acústicos.

PPIC realizó la
inspección de AET entre la STA 0+25 y la STA 161+75,
cubriendo una distancia aproximada de tres millas o de 16,150
pies (4.92 kms). Con la ayuda del personal de EPWU, PPIC
instaló su equipo el 18 de Marzo, y retiró el equipo el
18 de Junio. Los datos fueron recogidos por los técnicos de
EPWU y enviados a PPIC en Scottsdale, AZ para el análisis.

El objetivo de EPWU en conducir
esta prueba fue el identificar que áreas de la tubería,
si la hay, se encontraban con señal de daño activo, los
hidrófonos fueron fijados para cubrir una área tan
extensa como fuera posible y no localizar presisamente los
acontecimientos. (Un acontecimiento se dice " ser localizado" si
es detectado por dos o más sensores, asiendo posible
determinar el origen posicional de la emisión, un evento "
no localizado" es el que fue detectado solamente por un solo
sensor.) La distancia mínima entre los hidrófonos fue
de 410 pies (125 m), el máximo fue de 2,632 pies ( 802m) y
el intervalo promedio fue de 1,793 pies (547m).

Durante la prueba, nuestros
sistemas de supervisión de AET fueron
instalados en los sitios 1-4 a lo largo de la tubería. Los
datos fueron recogidos por 500 horas en estas localizaciones. Los
sistemas despues fueron movidos a las cuatro nuevas
localizaciones y el proceso de la colección
de datos fue repetido. Este procedimiento de mover y de
reinstalar los cuatro sistemas ocurrió 3 veces para un total
de 12 localizaciones de prueba. Los datos fueron descargados de
las unidades de monitoreo cada día de por medio (excepto los
fines de semana) con la ayuda de los técnicos de
EPWU.

La tabla 1, abajo, detalla el
modelo de la evaluación de la linea de
Conduccion Principal de Cross City y el número de
acontecimientos localizados y no localizados que ocurrieron en
cada estación.

Tabla 1 – Resultados
de la prueba de AET de EPWU de Marzo del 2003

Con el análisis de los datos,
fue determinado que la mayoría de la tubería
presentó poco o ninguna señal de daño activo. Sin
embargo, hubo 4 áreas de preocupación moderada cerca
del sitio 1, sitios 4 y 5, sitio 8, y sitios 10 y 11.

• En el sitio 1, se encontró
  un acontecimiento localizado y dos no localizados relacionados
  a alambre rotos. La detección de tres acontecimientos en
  una distancia de 2,000 pies ( 609m) de una tubería por un
  período de monitoreo de 500 horas no indica que el
  área contenida en la tubería este en un estado avanzado de
  daño.
• En el sitio 4, ocho no
  localizados acontecimientos fueron detectados. En el sitio 5,
  veinte y siete acontecimientos no localizados fueron
  detectados. Parece ser que había señal de daños
  avanzados en los sitios adyacentes de los sitios 4 y
  5.
• Entre el sitio 7 y 8, un
  acontecimiento localizado fue detectado. Los 3 acontecimientos
  no localizados en el sitio 7 y nueve en el sitio 8 fueron
  indicativos de daños ligeros en los sitios
  adyacentes.
• En el sitio 10, dos
  acontecimientos no localizados fueron detectados, y en el sitio
  11, un acontecimiento no localizado fue detectado. Esto
  sugirió daños ligeros en esta
  secciόn.

De acuerdo con los resultados de
esta prueba de AET, EPWU ha determinado no hacer ningún
reemplazo o trabajo de reparaciόn
sino que conducir un segundo proceso de monitoreo del mismo
segmento cada cinco años. Además, EPWU terminará
la evaluacion de AET en el resto de la línea de
conducción en los próximos años.

Inspección de AET II

En Noviembre del 2003 la
línea de flujo del pozo del Canutillo (CWF) experimentó
una falla catastrófica. No hay redundancia en el sistema de CWF que haga
difícil poner la tubería fuera de servicio para conducir una
inspección de RFEC/TC. Por lo tanto, PPIC fue contratada
para determinar la condición actual de la tubería
usando AET y para determinar si cualquier otra tubería
individual exhibe muestras de daños activa
significativa.

La fase I de CWF se construye de
Tuberia de concreto con cilindro encajado
pretensado de 60" (1500mm). La fase II de CWF se construyo de
tuberia de concreto con cilindro alineado pretensado de 54"
(1371mm) y de 42" (1,066mm). Ambas fases de la tubería
fueron construidas con galga #6 de alambre pretensado e
instalados alrededor de 1977.

Por consiguiente, PPIC inicio la
inspección de AET en la fases I y II del CWF en Diciembre
del 2003. La fase I comenzo en la STA 2+00 y termina en la STA
41+57. La fase II comienza en donde termina la fase I en la STA
41+57, y se cambia como STA 0+00, y continúa a la STA 98+15.
La distancia total supervisada fue aproximadamente de 13,772 pies
o 2.6 millas (4.2kms). Con la ayuda del personal de EPWU, PPIC
instaló su equipo el 18 de Diciembre del 2003, y retiró
el equipo el 04 de Marzo del 2004. El equipo fue mantenido y
operado por los técnicos de PPIC con la ayuda del personal
de EPWU, y los datos fueron recogidos por el personal de EPWU y
enviados a las oficinas del PPIC en Toronto, Canadá, para el
análisis.

Inicialmente, con el programa de
monitoreo de Marzo, PPIC planeó conducir la prueba usando
una serie de hidrófonos. Sin embargo, debido a la necesidad
de localizar tantos acontecimientos como fuese posible, el
plan de monitoreo
requirió que los hidrófonos fueran colocados mucho
más cerca. El plan requirió que las 10 localizaciones
sean divididas en dos fases de supervisión. La fase I
consistiría en los sitios 1 – 6, mientras que la fase
II consistiría en sitios 6 – 10. La fase I fue
evaluada por 500 horas y cuando esta terminó, el equipo fue
movido a la fase II.

El personal de PPIC instaló
la fase I tal y como fue previsto, mientras que el personal de
EPWU asistió con los pozos de entrada y la preparación
de la instalación del equipo. La preparación de EPWU
consistió en quitar las válvulas de aire, rebordes ocultos y
reemplazarlas con una vávula de bola del 1"(25m m), y
excavar las localizaciones de las válvulas de mariposa para
las inserciones a través de las válvulas de
parada.

Fue determinado antes de que la
prueba comenzara que 3,880 pies (1.18 kilómetros) de
distancia entre los sitios 1 y 2 que sería demasiado alejada
para que los sensores puedieran localizar acontecimientos en este
alcance. Debido a esto, EPWU y PPIC llegaron a la conclusion de
agregar una localización adicional. A principios de Eneros, PPIC
condujo pruebas para determinarse si el espacio muerto entre los
sitios 1 y 2 podría ser eliminado. Los resultados de esta
prueba fueron negativos. Sin otra localización de
supervisión adicional entre los sitios 1 y 2, el CWF
sería solamente 93.6% monitoreada durante la
prueba.

Sin embargo, durante la
instalacion inicial de la fase I a principios de Enero, y como
parte del programa en curso de investigación y de desarrollo, PPIC instaló
dos acelerómetros en el CWF. Los acelerometros son similares
a los hidrófonos en que detectan la vibración del
material a que se unen. Sin embargo, en vez de los sensores que
son instalados a través de una válvula en el agua dentro de la
tubería, se montan externamente en la superficie del mortero
de la tubería. Los resultados de esta prueba demostraron que
los acelerómetros proporcionaron datos
excelentes.

Por consiguiente, los
acelerómetros fueron utilizados para supervisar el área
entre los sitios 1 y 2. Esto permitio 100% de cobertura de prueba
de la tubería.

El programa de monitoreo fue
confiadamente conducido durante el período del 05 de Enero,
del 2004 al 05 de Marzo del, 2004. La prueba fue conducida con un
total de 13 localizaciones en el CWF, utilizando los
hidrófonos y los acelerómetros, por un período
mínimo de 500 horas en cada localización.

El análisis de los datos
indicó que la mayoría de la tubería en el CWF no
presenta muestras de señal de daños activa. Sin
embargo, 371 acontecimientos fueron localizados. PPIC agrupó
estos acontecimientos e identificó 44 áreas
dañadas distintas. Estas áreas luego fueron
clasificadas con daños altos hasta llegar a daños
bajos. Las áreas con daños altos fueron las áreas
donde ocurrieron 10 o más localizaciones, las áreas
moderadas de daños tenían cinco a nueve localizaciones,
y las áreas bajas de daños tenían de una a cuatro
localizaciones.

Tabla 2 – Resultados de la
inspección de AET de EPWU de Enero del 2004.

La
longitud combinada de las 44 áreas es aproximadamente 359
pies lineares (109m), o 2.6% de la longitud total de la
tubería evaluada. Por lo tanto, más del 97.4% de la
parte restante del CWF que fue examinada no presenta muestras de
daños activos. Este nivel de daños es consistente con
la experiencia de PPIC en muchas otras tuberías de
PCCP.

Puesto que la tubería es el
único conducto de la mayoría del agua extraida del pozo al
depósito y a la estaciόn de bombeo,
una decisión fue tomada para instalar una tubería
paralela. Una vez que la nueva línea sea finalizada,
programada para finales del 2005, la línea existente
será probada para una prueba de RFEC/TC para confirmar los
resultados de AET. Las porciones dañadas de la línea
serán substituidas.

Inspección Sahara

Según lo indicado
previamente, no todas las técnicas de evaluacion de la
condición de las tuberías son apropiadas para la
evaluación de todos los tipos de tubería. Para examinar
las porciones de 30" (762mm) SCCP Canutillo, PVC Newman de16"
(406mm), PVC Newman de 20" (508mm), 24" (610mm) N.E. de acero Mesa, hierro fundido de 16" (406mm)
N.E. Mesa, el 24" (610mm) SCCP N.E. Mesa y las tuberías de
Alameda de hierro fundido de 16" (406mm), EPWU elegio utilizar el
sistema principal de identificación de fugas de
transmisión del agua de Sáhara.

Figura 3-
Diagrama esquemático del sistema de Sáhara en
operación

El sistema de Sáhara
establece claramente la localización y estima la magnitud de
fugas en las líneas de transmisión de agua. El sistema
de Sáhara utiliza una unidad altamente sensible del detector
que se inserte en la tubería en cualquier punto de una
valvulas de 2" (50mm) de
diámetro o mayor mientras que la tubería permanece en
servicio.

El detector es llevado a lo largo
de la tubería por el flujo del agua, las fuga es
identificada en tiempo real por un procesador en el punto de
inserción. Un operador identifica estas fugas escuchando el
ruido generado por la fuga del
agua bajo presión y visualmente
supervisando la señal usando software especializado del
espectrograma en una computadora.

Una vez que se haya detectado un
fuga la cabeza del sistema Sáhara se puede parar en el punto
de la fuga. La cabeza del sensor se localiza con un dispositivo
por un segundo operador que pueda localizar la posición de
la cabeza del sensor de la superficie usando el dispositivo de
PipeSpy 2000. La exactitud del dispositivo de PipeSpy permite que
las fugas sean localizadas con exactitud extrema, y su
posición marcada para la excavación y la
reparación subsecuentes.

Por consiguiente, PPIC inicio la
inspección de 29,837 pies, o 5.65 millas (9.1 kms), del
sistema de EPWU el 07 de Julio del 2004. Durante el curso de la
inspección, una fuga fue detectada en la línea de 30"
(762mm ) SCCP Canutillo a 456 pies (139m) de la STA 0+32. EPWU
había sospechado que había una fuga en el área,
debido a la presencia de una laguna inexplicable de patos, pero
no había podido localizar el origen de la fuga. Una vez que
la fuga fuera identificada, el sistema de inspeccion fue detenido
en el punto de la fuga. La cabeza del sensor fue localizada
usando al rastreador de PipeSpy y se marco el area con un
marcador azul y una bandera azul. EPWU excavó exactamente la
tubería y verificó la presencia de la fuga.

EPWU también estuvo
interesado en las condiciones de una tubería adyacente a la
ciudad de EL Paso, terraplén municipal de la basura sólida. Este sitio
había tenido un aumento dramático en el volumen de desperdicios y la
gerencia del terraplén sospechó que la línea tiene
una fuga. PPIC utilizó Sáhara para determinar la
condición de esta línea y comprobó que la
línea no tiene fugas.

Tabla 3 – Resultados de la
inspección de Sáhara de EPWU Julio del 2004

La fuga en la línea de 30"
(762mm) del Canutillo fue reparada poco después de la
detección. Esta evaluacion crítica de la
condición de las líneas restantes permitió el
aplazamiento de casi $900,000 de reemplazos en la línea
programados basados en la edad de la tubería.

Conclusión

EPWU ha utilizado una variedad de
técnicas de evaluacion basadas en la gerencia de activo para
establecer la condición individual de la tuberia en el
sistema de transmisión del agua.

En el 2003 EPWU uso la
técnica de RFEC/TC para establecer la condición del
punto de partida de la tuberia principal de 48" (1200mm) de Cross
City Feeder. Esta inspección determinó que la
mayoría de la porción examinada de Cross City Feeder
estaba estructural sana con solamente cuatro tubos (1.2%) que
mostraron evidencia de alambres pretensados rotos.

En el 2003 EPWU utilizó la
tecnologia de AET ambas determinaron el nivel general de
daños activos en la tuberia principal de transmision de 48"
(1200mm) de Cross City y localizar acontecimientos acústicos
relacionados a alambre en la línea del Canutillo Well. El
análisis de los datos de prueba de Cross City indicó
que la mayoría de la tubería estaba poco o sin ningun
daño activo, y reveló la localización general de
las 4 áreas que exhibían daños moderados. Asi
mismo, el análisis de los datos de AET de la línea del
Canutillo Well reveló que más del 97.4% de la
porción de la tubería esta en buenas condiciones sin
ninguna área con daños.

Finalmente, en Julio del 2004,
EPWU utilizó el sistema de localización principal de
fugas Sáhara en la tuberia de transmisión del agua para
validar la integridad de sus otros activos de la tubería.
Este esfuerzo reveló que, con una excepción, los
segmentos de la tubería evaluados estaban sin fugas, de tal
forma se confirmo la integridad de estas tuberías. La fuga
que fue detectada fue reparada inmediatamente.

EPWU es una de las primeras
organizaciones que utiliza los
tres metodos de evaluacion de las condiciones de la tubería.
Utilizado por separado, cada uno de estas técnicas permite a
los operadores establecer un programa selectivo y rentable de
rehabilitación que identifica las tuberías
individuales, de tal manera ampliando la vida ύtil y
económica de la tubería. Utilizado las tecnologias en
combinación, proporcionan un cuadro mas amplio y detallado
de la condición real de una tubería. Esto permite que
los operadores establezcan un mantenimiento y un plan a
largo plazo de la gerencia para sus activos que esta basado con
la mejor información disponible, y
las mejores prácticas de la industria de transmisión
del agua.

EPWU ha utilizado la
información resultante de este programa basado en la
condición de la gerencia de activo para dar prioridad a sus
gastos de inversión de capital y para rehabilitar
selectivamente las tuberías individuales. En el 2003, la
prueba de RFEC/TC de Cross-City Feeder del 48" (1200mm)
permitió que EPWU programará selectivamente el
reemplazo solamente de un segmento de la tubería que
mostró daños, y que se determinara cuál otros
segmentos necesitan la supervisión continuada. Además,
la información de la prueba dio la confianza a la gerencia
en la condición y el funcionamiento de las tubería
restantes y permitió que difiriera el reemplazo de estas
tubería para el futuro próximo. La información
obtenida de la prueba de AET en Cross City Feeder de 48" (1200mm)
en el 2003 permitio a EPWU diferir el reemplazo previsto o
trabajos de reparaciones en esta tubería, aunque los
resultados también indicaron una necesidad de continuar
monitoreando la tuberia cada cinco años. En el 2004, la
evaluacion de la condición de la tubería usando la
técnica de detección de fugas Sáhara en mas de 5
½ millas en diversos tipos y tamaños permitió que
EPWU difiriera casi $900,000 de la línea programados para
reemplazos basados en la edad de la tubería.

En conclusión,
reestableciendo la integridad de las tuberías y
selectivamente substituyendo o reparando solamente esos segmentos
de la tubería basados en las evaluaciones de las condiciones
ya mencionados, EPWU es confiable de que podrá resolver las
demandas sobre su sistema de abastecimiento de agua de una manera
rentable.

Referencias

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"Development of on-line inspection system for water mains."
Proceedings of 4th International conference on
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evolving market, York, United Kingdom

NRC. (2003). "Deterioration and
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Sustainable Municipal Infrastructure, Issue No. 1.1. April
2003

Mario Hasbum

Brian Mergelas

The Pressure Pipe Inspection
Company Ltd., 4700 Dixie Rd, Mississauga, Ontario, Canada, L4W 2R1;

Kong Xiangjie

David Roy

The Pressure Pipe Inspection Company Ltd.,
4700 Dixie Rd, Mississauga, Ontario, Canada, L4W
2R1;

info[arroba]ppic.com

John E.
Balliew

El Paso Water Utilities, PSB,
1154 Hawkins Blvd., El Paso, TX 79925;

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