pierderi in retele

5/22/2018 Pierderi in Retele

1/7 - 318 -

Investigarea pierderilor de apa n retelele de distributie.

Studiu de caz

Anton ANTON prof.dr.ing. Universitatea Tehnica de Constructii BucurestiLucian SANDU prof.dr.ing. Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti

Sorin PERJU dr.ing. - Apa Nova Veolia Water Bucuresti

Abstract

The reduce evaluation and identification possibilities of water leaks within thedistribution networks, as well as those of quick determination of nature of this leaksrepresents the primes weakness for the water networks distribution operators.

In this material are presented both methods of determination and investigationwater leaks n the distribution networks with a view to analyzing the networks and theincrease safety degree n operating, and a study case for a network sector within thewater distribution networks from town Bucharest.

1. Introducere

Sectorul alimentrilor cu ap i mai ales reelele centralizate de distribuie aapei potabile constituie pentru centrele populate i agenii economici, o componentvaloroas pentru activitile umane, care condiioneaz desfurarea vieii igienice alocalitilor,contribuind ca un factor esenial n toate procesele de producie industrial,frde care nu se poate concepe dezvoltarea economici social.

Reelele de distributie au fost i sunt construite pentru a fi exploatate pe operioada limitatde timp ce poate varia att funcie de calitatea materialelor folosite cti n funcie de modul n care este exploatatreeaua.

Consideraiile economice i ambientale reprezintdoudintre motivele majorece determinnecesitatea efecturii cercetrilor de identificare i localizare a pierderilorde ap n reelele de transport i distribuie a apei potabile. O cale efectiv de a

conserva apa i de a economisi bani o reprezint localizarea i remediereadefeciunilor ivite n cadrul reelelor de conducte.

Proiectate n diverse etape i realizate avnd ca suport cunotinele,tehnologiile, echipamentele i materialele cunoscute pentru etapele respective, reelelede distribuie a apei, aflate n exploatare au fost concepute ntr-o perioad n carepreul energiei avea o pondere redus n costurile de exploatare. Astzi cnd practicpreul energiei tinde s se alinieze la preul rilor occidentale, ponderea energiei npreul apei este mult mai nsemnat.

n acest context, o bunparte din eforturile productorilor i distribuitorilor deap potabil este concentrat asupra localizrii avariilor din conducte n scopulreducerii pierderilor de ap. Pierderile de apdin instalaiile de alimentare cu apaumultiple implicaii asupra performanelor economice, ambientale i relaionale cu

beneficiarii i pentru beneficiari, deoarece att costurile lipsei de performan ainstalaiilor de alimentare cu apct i neplcerile lipsei de apsau chiar a unei calitiiproaste a apei sunt suportate de ctre consumatori. n consecin, ambele pri,productorul de ap i consumatorul, sunt obligate s ia msurile adecvate pentrudiminuarea acestor pierderi i meninerea lor n limite rezonabile.


2/7 - 319 -

2. Factori ce influeneazpierderile de ap

Prin pierderile care apar n conductele instalaiilor de alimentare cu ap se nelege,cantitatea totalde apcare datoritunor defeciuni aprute n sistemul de distribuienu ajunge la consumatori.

Pierderile de ap dintr-o reea de distributie pot fi subdivizate n pierderi reale i

pierderi aparente. Pierderile reale sunt reprezentate de volumul de ap pompat(furnizat) care nu ajunge la consumatori i se pierde n exterior prin fisuri, sprturi,neetaneiti i alte defeciuni ale sistemului. Pierderile aparentesunt rezultatul unorestimri eronate a consumului, datorate n principal unor utilizri ce nu pot fi controlatedin punct de vedere consumului. O parte din aceste consumuri sunt autorizate decompaniile de ap, cum ar fi (splarea canalizrii, utilizarea hidranilor, udareagrdinilor i spatiilor verzi, splarea strzilor, etc. Totusi exist i consumurineaprobate care nu pot fi inregistrate, cum este cazul utilizatorilor branai ilegal lareeaua de distribuie a apei. O componentimportanta acestui tip de consum o aunsi echipamentele vechi de msursau cele necalibrate care indicvalori eronate.

Principalii factori ce influeneaz mrimea pierderilor de ap din instalaiile dealimentare cu apsunt:

Presiunea n reea aceasta variabil influeneaz pierderile de ap n moddirect prin creterea debitelor pierdute prin fisuri sau neetaneiti. De asemeneapresiunea are i o influen indirectprin faptul c o cretere a presiunii conduce lasolicitri importante a infrastructurii i deci crete riscul de aparitie a unor noidefeciuni. Cantitatea de ap pierdut este proporional cu presiunea, factorul deproporionalitate fiind funcie de dimensiunile i forma orificiilor prin care se pierde apa

= hg2SQp unde: Qp= debitul de appierdut, [m3/s]

= coeficient mediu de debit, = 0,59 0,65

S = suma suprafeelor vii a orificiilor prin care se pierde apag = acceleraia gravitaional, [m/s2]

h = diferena de nlime piezometric msurat ntre interiorul iexteriorul conductei, [ mCA]

Caracteristicele materialelor conductelor i caracteristicile terenului n care estepozat conducta trebuie cunoscut comportamentul materialului conductei nterenul n care se produc solicitrile externe. O conduct de oel aflat ntr-unteren parial argilos i nisipos, accelereazprocesul de coroziune; o conductdin material rigid (azbociment) pozatn terenuri alctuite din sedimente diferitepoate suferi fisuri, pentru care n condiiile unui sol permeabil exist pericolulinfiltraiilor.

Numrul elementelor componente specifice reelei (vane, hidrani, aparate demsur etc). Vanele i hidraii sunt elementele cele mai importante pentru ocorect subdivizare a reelei n zone i sectoare. Pe de alt parte fiecare

element specific ntr-o reea reprezinto potenialsursde pierderi de ap. Variaia presiunilor oscilante dat de funcionarea intermitent a pompelor.

Debitul de ap pompat i tranzitat n reelele de distribuie este variabil ndecursul unei zile i nu este acelai n fiecare zi, depinznd de factori aleatori(ocuparea forei de munc n ziua respectiv, tradiia n zilele de srbtoare,etc), sau fiind restricionat de factori obiectivi (resurse insuficiente de ap,consumuri exagerate, restricii tehnice n funcionarea pompelor sau motoarelor).


3/7 - 320 -

Variaii mari ale temperaturii apei vehiculate funcie de anotimp vara/iarna

3. Metode de estimare a pierderilor de apa

Estimarea pierderilor de api a modului cum se produc aceste pierderi, esteimportantdeoarece n funcie de o serie de factori ce influeneaz, se poate stabili

metoda de detectare i control a pierderilor de ap. n literatura de specialitate existmai multe metode de estimare i localizare a pierderilor de apcum ar fi:

Controlul pasiv (metoda curent) prin apariia apei la suprafaa solului, prinapariia de denivelri, prabusiri pe traseul conductelor de apa, prin depistarea apeicu ocazia realizrii unor spturi, prin controlul periodic al bilanului apei ce sedistribuie, prin urmrirea informaiilor primite de la echipele de intervenii ireparaii, etc

Monitorizarea presiunilor prin urmrirea valorilor de presiuni n nodurilesemnificative ale reelei

Contorizarea parial prin sectorizarea reelelor i instalarea unor contori de

district pentru zonele care prezintconsumuri nejustificate de ap Contorizarea total prin introducerea echiprii tuturor branamentelor cu

contori de ap

Cercetarea prin ascultare prin folosirea de echipamente dotate cu amplificatoarei microfoane sensibile sensibile i de precizie (Hidrolux, Aqualux, Correlux, etc)

Controlul consumului minim de noapte se considerco cretere semnificativa debitului minim nocturn peste limita normal acceptat indic prezena unor

pierderi de ap

Monitorizarea i informatizarea total a sistemului prin introducerea unuisistem de management tehnic integrat n care pe un model matematic al reelei

care cuprinde graful reelei (configuraia reelei, lungimi de conducte, diametre,material, rugoziti, cote topografice, etc) se poate simula funcionarea sistemuluin diverse scenarii de exploatare.

Practic o campanie de evaluare a pierderilor reprezinto metodde a determinact de multapeste pierduti ce pierderi are din acest motiv compania care asigurafuncionarea sistemului. Principalul scop al acestei aciuni este de a ajuta compania de areduce pierderile i de a furniza o apa mai ieftina.

4. Studiu de caz: Investigarea pierderilor de apn reeauade distribuie deservitde SRp Lacul Tei - Bucureti

Situat n zona cartierului Tei, SRp Lacul Tei este o sta ie de repomparegndit s asigure necesarul de debit i presiune n reeaua de nalt presiune cedeservete consumatori casnici i economici din zon. Staia este echipatcu o unitatemodular de pompare compusdin 6 grupuri de pompare tip CR 64 de provenien Grundfos actionate cu turaie variabil. De asemenea parametrii de funcionare aistaiei sunt monitorizai prin achiziionarea mrimilor hidraulice i electrice din n de or, prin intermediul unei plci de achiziie i descrcarea acestor date cu ajutorulunui echipament SHARP SL-5500 (personal mobile tool).


4/7 - 321 -

Este unanim acceptat ideea c pentru gestionarea i diagnosticarea uneireele de distribuie a apei potabile este necesar ntocmirea unei etapizri logice ametodologiei de abordare, astfel nct trecerea de la o etapla alta sfie condiionati realizat dupcriterii bine definite. n acest sens etapele ce trebuiesc parcurse ntentativa de investigare a pierderilor de apsunt:

Figura 1

Cercetarea pierderilor de ap pe baza metodologiei prezentate n figura 1, afost aplicatfolosind metoda de determinare a debitului minim nocturn (orele 000- 500)pompat n reeaua de distribuie i nregistrat din n de orpentru o perioadnsemnatde timp (ianuarie noiembrie 2006). Aa cum se prezint n figura 2, seobserv c pentru perioada de timp menionat creterile debitului pompat nocturncare indicau apariia unor consumuri nejustificate datorate avariilor din reea, au fosturmate de localizarea i remedierea acestor avarii. Pe baza acestei monitorizricontinue a debitului minim nocturn s-a obinut la sfritul perioadei o reducere debituluipompat cu 55%.

Etapa 1: AUDIT - PATRIMONIUL REELEI

Precizarea tuturor elementelor i informaiilor eseniale de care dispune reeaua (tipconsumatori, poziionarea vanelor, lungimea reelei, consumuri contorizate, consumurinecontorizate, etc)

Etapa 2: SECTORIZAREA REELEI

Sectorizarea constn izolarea reelei i decompunerea acesteia daceste cazul nsubreele astfel inct spoatfi identificat volumul de apdistribuit. Validareapunctelor de msuri control temporar sau permanent.

Investigarea pierderilor

Prelucrarea datelor masurateInvestigarea in teren a zoneloravariate, localizarea pierderilorin vederea remedierii.

Modelare matematica

Modelarea numerica virtuala aretelei de distributie permitesimularea functionarii retelei inscenarii de exploatare.

Etapa 1: AUDIT - PATRIMONIUL REELEI

Precizarea tuturor elementelor i informaiilor eseniale de care dispune reeaua (tipconsumatori, poziionarea vanelor, lungimea reelei, consumuri contorizate, consumurinecontorizate, etc)

Etapa 2: SECTORIZAREA REELEI

Sectorizarea constn izolarea reelei i decompunerea acesteia daceste cazul nsubreele astfel inct spoatfi identificat volumul de apdistribuit. Validareapunctelor de msuri control temporar sau permanent.

Investigarea pierderilor

Prelucrarea datelor masurateInvestigarea in teren a zoneloravariate, localizarea pierderilorin vederea remedierii.

Modelare matematica

Modelarea numerica virtuala aretelei de distributie permitesimularea functionarii retelei inscenarii de exploatare.


5/7 - 322 -

SRP Lacul Tei

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

1-Jan-06

11-Jan-06

21-Jan-06

31-Jan-06

10-Feb-06

20-Feb-06

2-Mar-06

12-Mar-06

22-Mar-06

1-Apr-06

11-Apr-06

21-Apr-06

1-May-06

11-May-06

21-May-06

31-May-06

10-Jun-06

20-Jun-06

30-Jun-06

10-Jul-06

20-Jul-06

30-Jul-06

9-Aug-06

19-Aug-06

29-Aug-06

8-Sep-06

18-Sep-06

28-Sep-06

8-Oct-06

18-Oct-06

28-Oct-06

7-Nov-06

17-Nov-06

27-Nov-06

Data

Volump

ompatnocturn[mc]

Volume pompate intre orele 0...5

remediere

avarie

remediere

avarie

remediere

avarie

remediere

avarie

Figura 2

n continuare, avnd n vedere poziionarea n plan (figura 3) i conexiunile cureelele de distribuie a apei din zona adiacentreelei deservite de SRp Lacul Tei, aufost ntocmite modele numerice de calcul cu ajutorul crora a fost simulatposibilitateascoaterii din circuitul hidraulic al SRp Lacul Tei. n acest context folosind modulul RETal programului de calcul RET&LOB&DES au fost realizate modelele numerice aferenteSRp Lacul Tei

i SRp Teiul Doamnei (figura 4).

Etapele parcurse n realizarea celor dou modele numerice au fosturmtoarele:

Definirea corect a configuraiei reelelor, corespunztor celor dou zone dinpunct de vedere al elementelor fizice (noduri, artere, diametre, cote geodezice,conexiuni, etc.).

Alocarea debitelor n nodurile reelei avnd la bazconsumurile facturate n lunadecembrie 2006.

Realizarea modelelor numerice de calcul zonele de reea de distribuie,corespunztor SRp Teiul Doamnei i SRp Lacul Tei .

Calibrarea modelelor numerice pe baza valorilor presiunilor msurate n staiilede repompare i unele puncte semnificative din cadrul reelelor.

Cuplarea celor dou modele i simularea funcionrii reelelor de distribuie cafiind deservite doar de SRp Teiul Doamnei i eliminarea funcionarii SRp LaculTei.

Figura 3


6/7 - 323 -

Figura 4

Calculele hidraulice au constat n determinarea cotelor piezometrice n nodurilereelei simulnd ca secvende exploatare funcionarea SRp Teiul Doamnei avnd caparametri de exploatare 5 bar n bara de refulare a staiei. Ipotezele simulriifuncionarii reelelor de distribuie pentru aceastconfiguraie de exploatare au fostrealizate n douvariante i anume: prima varianta fost aceea pentru care debitul

injectat n retea a fost cel facturat, iar cea de a doua ipoteza constat n determinareacapacitii de pompare a SRP Teiul Doamnei simulnd debitul pompat ca fiind dublu.Argumentele celei de a doua ipoteze au avut n vedere faptul czona de influenaSRp Teiul Doamnei s-a extins prin preluarea zonei deservite de SRp Lacul Tei pe de oparte, iar pe de altparte aceste reele sunt vechi i prezintpierderi reale de apdecca. 40 %. n ambele variante analizate rezultatele calculelor hidraulice au demonstratcparametrii realizai prin funcionarea SRp Teiul Doamnei pot asigura necesarul dedebit i presiune pentru consumatorii branai reelei deservite n prezent de SRp LaculTei i SRp Teiul Doamnei (figura 5).


7/7 - 324 -

Variatia presiunilor in nodurile retelei

45

47

49

51

53

55

57

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220

Noduri retea

Presiune[mCA]

Qcalcul=Qfacturat Qcalcul=2xQfacturat

Figura 5

Concluzii

Analiza hidraulic efectuat a fost realizat exclusiv pentru reelele de naltpresiune deservite de ctre SRp Lacul Tei i SRp Teiul Doamnei, reele care seconstituie parte integranta sistemului de distribuie al apei din municipiul Bucureti.Scopul studiului de caz a plecat de la ipoteza investigrii pierderilor de apdin zonelerespective (folosind metoda directde determinare a debitului minim nocturn pompatde ctre SRp Lacul Tei), urmat de localizarea, remedierea i eliminarea acestorpierderi, continund cu modelarea matematicprin ntocmirea modelelor numerice decalcul al reelelor deservite de ctre SRp Lacul Tei i SRp Teiul Doamnei i incheind cu

simularea numeric a funcionrii reelelor i eliminarea din circuitul hidraulic a uneistaii de repompare (SRp Lacul Tei).

Adoptarea unei astfel de metodologii de investigare a pierderilor de apconduce la diminuarea consumurilor energetice i totodat la reduceri importante acheltuielilor de exploatare i ntreinere a sistemului de distribuie al apei din zon.

pierderi in retele

Documents