Declarándole la guerra a las fugas de agua

Cuán bien una compañía pública de servicios de agua potable monitorea la operación de su red de distribución es indicativo de cuan bien mantiene la calidad del producto suplido. La utilización de métodos electro-acústicos para la detección de fugas mejora la rentabilidad, reduce los costos operacionales y aumenta la confiabilidad del sistema de abasto.

Asegurar el suplido del agua potable y su calidad son dos factores de acreciente importancia para la industria del agua. Por ende, la seguridad operacional y la del sistema de distribución están en el mejor interés de todo suplidor de agua. Las fugas deben ser detectadas y eliminadas lo antes posible a través del mantenimiento programado.

Fugas Costosas

Considerables cantidades de agua pueden escapar de pequeñas fugas. El monitoreo deuna red de distribución mas allá del mantenimiento rutinario se esta volviendo máscomún pues una fuga que ocurra poco después de una revisión rutinaria podríamantenerse sin detectar hasta la próxima revisión programada, con la fuga perdiendodesde miles hasta millones de galones de agua.

Por ejemplo, una fuga de 1/16” pierde 74,000 galones de agua en 3 meses a 60 libras depresión. Bajo estas mismas condiciones de tiempo y presión, una fuga de 1/8” representa 296,000, una de 3/16” representa 666,000 galones y una de ¼” representa 1, 181,500 galones de agua perdida y no facturada; sin contar los danos adicionales al terreno, a otras obras de infraestructura, y a la seguridad de todos.

La suma de todas las fugas sin detectar puede redundar en costos considerables en el remplazo, compra de energía y químicos, transporte, tratamiento, y bombeo de agua adicional. Adicionalmente, el agua que se escapa causa danos especialmente peligrosos dado el desplazamiento del terreno circundante, la desestabilización de estratos de acarreo de agua, y la ocurrencia de microorganismos a lo largo de la tubería dañada.

Para lograr cumplir con la responsabilidad de mantener un sistema de distribución seguro, los operadores de sistemas de distribución de agua deben preservar todos los aspectos de su red para proteger las inversiones existentes en su infraestructura. La reducción en la cuantía de fugas ocurrentes y el logro de que estas sean de menor duración redunda en que las operaciones de sistema de agua potable sean mas seguras y costo efectivas.

Estrategias de Detección

Los operadores de plantas de agua ya equipan sus sistemas de distribución con una serie de dispositivos de monitoreo. Aun así, un programa de monitoreo completo debe incluir pruebas de campo continuas para determinar cuales secciones contienen fugas. Secciones individuales del sistema de distribución deben ser programadas para inspección basadas en la presunción de que hay fugas existentes.

Si no se encuentran fugas, la utilización del personal debe ser justificada como parte de una estrategia orientada a la prevención y a su vez una orientada a inspección por intervalos. La medición de las condiciones establecidas como meta deben ser correlacionadas a aquellas que existen para así desarrollar tendencias en la red de distribución y poder establecer estrategias de intervención cuya base sea la condición existente además de las orientadas a intervalos de tiempo.

La implementación de un programa de monitoreo continuo atiende la escuela de gerencia del Kaizen – La filosofía y practica de actividades desarrolladas dentro de la industria de manufactura en Japón después de la segunda guerra mundial que redundan en un concepto de mejoramiento continuo tanto en las industrias que la implementan como en la vida personal de aquellos que participan de ella.

Métodos de Detección

Cuando una prueba revela la existencia general de fugas, los métodos electro-acústicos pueden ser utilizados en secciones selectas para definir las fugas antes de que sean detectadas precisamente. Micrófonos altamente sensitivos son utilizados para detectar sonidos producidos por las fugas. La detección en acoplamientos y líneas generalmente se puede efectuar durante el día. Sin embargo, dado el hecho que la localización y detección certera de fugas puede ser afectada por sonidos ambientales como el trafico, transeúntes u otros factores relacionados a la vida cotidiana, muchas situaciones de fugas solamente pueden ser detectadas certeramente durante la noche, lo que significa costos adicionales en equipo y personal.

El monitoreo continuo de redes de agua puede suprimir los costos antes mencionados. Durante el monitoreo continuo móvil, secciones definidas del sistema de distribución son equipadas con unidades de micrófonos que escuchan el sonido mínimo constante durante la noche, almacenan estas medidas y las mismas son recopiladas y analizadas luego para ser desplegadas en otras secciones. Para monitoreo continuo estacionario, unidades de micrófonos son asignadas a puntos de medición fijos y la data es recopilada o transmitida luego para análisis mediante varios métodos. Los registradores o“Loggers” se están volviendo mas comunes en la utilización de unidades de sensores para la anotación de eventos que han sido predefinidos por el operador de la red.

Tipos de “Loggers”

Los loggers son básicamente dispositivos de almacenamiento de data con un micrófono adjunto para grabar sonidos. Estos usualmente se configuran para grabar aquellos sonidos de la línea de distribución en cuestión que ocurran desde las 2 a las 4 AM, horas en las cuales el sonido ambiental en las calles mas concurridas esta mas bajo.

Los loggers con sensores cambiables pueden ser utilizados para medir niveles de sonido o presión de línea. Para medir niveles de sonido, un logger puede ser acoplado a un hidrante o utilizado como un hidrófono en el agua. Al utilizarlo como hidrófono, este produce mejores resultados en redes de tuberías plásticas o en aquellas de diámetros nominales mayores. Los loggers con sensores no intercambiables se utilizan solamente para medición de niveles de sonido. Para otras mediciones de presión, otros loggers separados deben ser utilizados.

Además de los usos arriba descritos, los loggers pueden ser utilizados para prelocalización móvil o, dependiendo de su diseño y accesorios, para monitoreo continuo estacionario de la red. La tarea asignada, las opciones técnicas de la red, y la estrategia de uso seleccionada sirven para definir el tipo de logger a ser utilizado.

Uso y Operación

Los loggers pueden ser posicionados en todos los puntos de una red de distribución porque solamente se necesita un punto fijo de contacto al punto de acoplamiento. No es necesaria conexión directa alguna al agua en el caso de los que no miden presión. Para uso portátil, válvulas e hidrantes situados bajo tierra son puntos adecuados para su acoplamiento. Para monitoreo continuo, los hidrantes no son puntos aceptables dado el hecho que se podrían tornar no disponibles para su uso primario durante emergencias. Los loggers se programan antes de su uso y son sistemáticamente desplegados en la red, tomando así mediciones a una hora y día determinadas.

Una medición típica de un logger graba un valor por segundo durante 30 segundos. Durante este transcurso de tiempo, puede que existan algunos segundos en los cuales no exista sonido externo detectable. Adicionalmente, dado el hecho de que el horario de las 2 a 4 AM es uno en el cual no existe o si existe consumo es minimo, prácticamente no hay sonido producido por el flujo de agua en la tubería. El instante de medición mas callado durante este periodo de medición corresponderá a cero o casi cero.

Una fuga produce sonidos continuos explícitamente medibles que se difieren de cero sonidos. Si se midiese un sonido mínimo constante por encima de cero, a un nivel predeterminado, una alarma se activara y se presume que existe una fuga. En tal caso, solamente el área circundante a la posición del logger con la alarma en cuestión deberá ser revisada con detenimiento. Esto facilita la detección temprana y ahorra tiempo en el proceso.

Instalación de Loggers

Los loggers de datos deben ser distribuidos sistemáticamente a través de la red de distribución. Es importante que las mediciones se efectúen durante más de una noche para evitar datos de dispersión y por ende, medidas erróneas, como en este caso; si se ubica un logger en un área y empieza a llover a la hora de tomar las mediciones, las medidas de esa noche no serán representativas de la condición real de esa tubería pues el sonido mínimo constante ambiental estará reflejando niveles atípicos dada la lluvia dando sobre la tierra. Medir durante varios días resuelve esta condición y produce datosestadísticamente fiables.

Un operador de red es quien decide si una medición o varias deben ser efectuadas para un área en específico. Esta decisión afectara el ámbito del trabajo. Para mediciones sencillas (una vez), se definen los parámetros de fecha, hora, y duración de tiempo antes de que ocurra la medición. Estos parámetros pueden ser programados al instante mediante comunicación bi-direccional por radio. Lo loggers son instalados en puntos definidos en la red de distribución y sus posiciones son documentadas en el diagrama de la red.

Variaciones en la recopilación de datos

El uso de loggers para uso continuo o móvil necesita de un análisis detallado de la estructura de la red de distribución con respecto a los puntos de medición. Este análisis le indicara el número y tipo de loggers a ser montados en acoplamientos selectos en la red.

La manera de recopilación de datos más fiable en términos técnicos y ecomomicos es la de utilizar un dispositivo llamado un “master” que es un radio de comunicación bidireccional que se monta en el vehículo utilizado para transcurrir a los diferentes puntos de medición y quien se encargara de “leer” la data existente en los loggers, teniendo a su vez la capacidad de configurar los parámetros de operación de cada logger por separado según sea la necesidad. En la medida que el vehiculo se acerca a cada logger, la data de las mediciones es pasada al master. Uno puede configurara las horasoperacionales de los radios de cada logger para coincidir con el horario programado de recopilación de datos con el fin de lograr una apertura de radio del logger mas estrecha y asi aumentar la durabilidad de la batería de cada uno. El personal puede también para en cada estación de medición y sacar los datos manualmente pero esto requiere que se haga mediante contacto directo con el logger y requiere de más tiempo. Para aquellos logger que contienen comunicación directa mediante GSM, la recopilación de datos se efectúa aun más sencillamente pues no se necesita personal en el campo sino que los datos llegan mediante mensaje de texto a una oficina central y son almacenados en un programa de análisis automáticamente según los parámetros de operación configurados en cada logger. Entre la data que se puede recopilar estan los datos de operación como la duración de la batería, la configuración de cada logger, las mediciones tomadas o datos de sonido en ese momento. Esta modalidad ahorra en tiempo, costo de vehículos, gasolina, etc.

La ubicación de la antena en el caso de loggers con radios internos es fija e integrada. En el caso de loggers con GSM, puede que esté integrada o para mejor recepción, se le puede poner un aditamento para lograr ubicarla remotamente.
Análisis de datos

Sin importar el método de transferencia de datos, todos los puntos de medición son analizados sistemáticamente después que la data ha sido transfería a una computadora personal. La primera indicación de que existe una fuga viene como resultado del análisis del sonido mínimo constante grabado durante el tiempo de medición. Si el nivel esta cerca de cero o es cero, ese logger no detecto sonido de fuga.
Sin embargo, si el nivel mínimo excedió cero, se requiere análisis de datos adicional. Dependiendo del tipo de logger, es posible grabar un ejemplo del sonido en cada punto de medición que normalmente se tendría que tomar en el sitio. Al comparar este ejemplo de referencia con un resultado posterior, se puede estimar si el sonido medido corresponde a un punto de daño en la tubería o interferencia proveniente de otras fuentes como una reguladora de gas, cables eléctricos, o un metro de flujo de agua mecánico. A pesar de que no podrá detectar el punto exacto todavía a menos que se incorpore correlación, electroacústica o ambas, usted habrá detectado el problema más rápidamente lo que resultara en menos fugas o fugas de menor duración y por consiguiente, menos perdida monetaria.

Finalmente esta la pregunta de si los datos pueden ser incorporados en un sistema de GIS o Sistema de representación grafica. Los datos de mediciones pueden ser correlacionados a objetos en GIS. El sistema de procesamiento de datos del operador de la red es quien impone los límites.

Por ejemplo, es posible incorporar colores para representación de alarmas dentro del sistema GIS. SI un sonido mínimo constante sobrepasa los parámetros normales de medición, se podría ver esto representado en el GIS y así verificar si alguna válvula cercana estaba en operación abierta o cerrada, el tipo de válvula o hidrante o la condición de flujo de esa sección a la hora de medición.

Calidad de Medición

Dentro del ámbito de cualquier estrategia de mantenimiento, la medición de los niveles de sonido mediante loggers es una herramienta útil para la inspección de redes de distribución de agua. Los loggers de datos ayudan a las compañías de suplido de agua potable en su obligación de consistentemente ofrecer amplias cantidades de agua potable de calidad.

por: Jean Arenas (Tomas Cuerda, Inc.)

Email: jeanarenas@tomascuerda.com

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