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Previsão de falha e escolha de materiais para tubos de água

A WRF desenvolveu estudos referentes a previsão de falha e escolha de materiais para tubos de água que ajudam as operadoras a tomar decisões sobre os ativos

 

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Um grande número de ativos nos Estados Unidos está chegando ao final do seu ciclo de vida, com uma estimativa de custo para reparo e substituição atingindo 334,8 bilhões de dólares ao longo dos próximos 20 anos. A Water Research Foundation (WRF) continua a financiar pesquisas para ajudar as operadoras a tomar decisões embasadas com relação à substituição e renovação dos ativos.

Previsão de falha em tubos de ferro fundido

Em 2011, um consórcio de operadoras de água australianas liderado pela Sydney Water (SW) se uniu a WRF e UK Water Industry Research (UKWIR) para iniciar um programa de pesquisa de cinco anos – Projeto de Avaliação Avançada da Condição e Previsão de Falha de Tubos. A meta do projeto é avançar na avaliação da condição dos tubos e na previsão de falha dos mesmos.

Tubos de ferro fundido permanecem como um componente substancial do contingente de tubos enterrados das operadoras, e muitos deles com mais de cem anos de idade. Apesar desses tubos estarem superdimensionados com os altos fatores de segurança da época da instalação, eles se deterioraram com o tempo, principalmente devido à corrosão pelo ambiente do solo, e as falhas tem sido comuns. Consequentemente, os gerentes das operadoras precisam determinar um cronograma ótimo para a substituição dessas linhas.

Questões a serem respondidas pelo projeto

Com esse desafio em mente, a equipe da pesquisa dividiu o projeto em quatro questões:

1. Como, quando e onde os tubos vão falhar na rede?
2. Como avaliar a condição dos tubos de modo custo efetivo?
3. Como calcular, de forma precisa, as taxas de deterioração dos tubos com relação ao ambiente em que se encontram?
4. Como avaliar a probabilidade de falha tempo-dependente ao longo da linha?

O projeto encontrou métodos melhores para estimar a vida remanescente do tubo considerando as informações disponíveis, incluindo os dados da avaliação de condição. Também pesquisou um método para prever precisamente as leituras de um sensor para uma dada descrição geométrica de uma grande linha principal enterrada, e obter a melhor estimativa da geometria do tubo a partir de um conjunto de medidas baseadas no principio de máxima verossimilhança. Finalmente, o projeto desenvolveu um modelo preditivo realista para a corrosão de tubos no solo, incluindo a coleção de conjuntos de dados para as medidas de profundidade de pites e condições do solo associadas.

Como resultado desse projeto, a comunidade internacional da água vai ser capaz de avaliar problemas críticos de falha de tubos de forma mais precisa, eficiente e econômica, com melhoria dos serviços ao consumidor.
A publicação do relatório final está prevista para 2017. Para mais informações sobre o projeto acesse www.criticalpipes.com.

Em outubro de 2016, no World Water Congress & Exhibition em Brisbane, Austrália, a Sydney Water foi agraciada com o IWA Project Innovation Award in Applied Research pelo seu trabalho neste projeto.

Melhor entendimento dos tubos plásticos

As operadoras de água precisam de informação atual sobre a performance dos tubos plásticos, custos do ciclo de vida e melhores práticas para projeto e construção, para poder selecionar o material do tubo mais adequado para cada aplicação.

Como os processos de fabricação estão evoluindo e as instalações de água estão continuamente adquirindo experiência com a performance e custos dos tubos plásticos, há a necessidade de rever e sumarizar a literatura recente e os estudos de caso das operadoras.

A WRF publicou recentemente o relatório State of Science: Plastic Pipe, para avaliar o estado atual da ciência referente a utilização em campo dos tubos plásticos pelas operadoras de água potável. Esse relatório foi desenvolvido com base na revisão da literatura, estudos de casos documentados pelas operadoras e workshop de projeto.

A idade e o tipo dos materiais usados nas linhas de condução e distribuição podem variar muito. Tubos antigos tendem a ser de ferro fundido não revestido, enquanto tubos mais novos incluem PVC (policloreto de vinila), HDPE (polietileno de alta densidade), concreto reforçado, ferro fundido dúctil ou aço revestido com argamassa de cimento. Os tubos de PVC estão disponíveis comercialmente desde os anos 1950 e entraram em uso amplo a partir dos anos 1970. Tubos em HDPE vem sendo instalados desde os anos 1990.

O uso de linhas em PVC e HDPE diferem em localização geográfica, existência de solos corrosivos, diversas zonas de pressão, preferência e especificação das operadoras e preocupações com atividade sísmica. O uso do HDPE está crescendo mundialmente, porém, a maioria das pesquisas com as operadoras tem informações limitadas sobre esse material.

Operadoras estão ganhando experiência com tubos plásticos

Os estudos de campo mostram que a seleção dos materiais dos tubos continua a ser uma decisão da operadora. A análise de custo do ciclo de vida comparando tubos plásticos com metálicos requer um certo grau de especulação devido à limitada documentação sobre a expectativa de vida para os tubos plásticos instalados e em operação comercial.

Além do mais, condições locais específicas e práticas preferidas de construção devem ser consideradas ao realizar essas análises. Treinamento adequado nos métodos de instalação e equipamentos é crítico para assegurar longevidade e confiabilidade dos tubos de PVC e HDPE instalados. É possível minimizar as falhas por meio de especificações de projeto e inspeções durante a construção.

Com base nas descobertas do workshop do projeto, parece que as práticas de instalação continuam melhorando à medida em que as operadoras ganham experiência com os tubos plásticos, e que o custo do material do tubo é incidental no custo do ciclo de vida total. Adicionalmente, os especialistas da indústria acreditam que vale mais a pena instalar tubos, plásticos ou outros, com comprovada integridade estrutural do que reparar tubos nas ruas congestionadas e lidando com controle de tráfego, interrupções de serviço, custos de mão de obra e possível dano ao meio ambiente.

Acesse aqui o relatório State of Science: Plastic Pipe.

Fonte: Advances in Water Research Magazine, edição de janeiro-março de 2017, adaptado por Portal Tratamento de Água – www.tratamentodeagua.com.br