Avaliação da tubulação principal de força de Crystal Lake

Introdução

As tubulações de força são um componente pressurizado dos sistemas de esgoto por gravidade que transportam águas residuais para um ponto de descarga. Infelizmente, são difíceis de manter, inspecionar e reparar devido à impossibilidade de desligá-las por longos períodos e aos pontos de acesso limitados para inspeção ou manutenção.

Forçar os principais riscos

Um bom entendimento da tubulação de força e seus locais de alto risco é parte integrante do gerenciamento de riscos da tubulação de força. A grande maioria das falhas em tubulações de força pode ser atribuída a três fatores principais: corrosão interna, deterioração estrutural e baixa velocidade de alimentação.
  1. Corrosão Interna. Mais de 60% das tubulações de força existentes são compostas de materiais ferrosos, como aço, ferro fundido e ferro dúctil. A principal causa de falha nessas tubulações de força é a corrosão interna causada pelo gás sulfídrico (H2S).
  2. Deterioração Estrutural. As tubulações de força possuem válvulas de liberação de ar para evitar o acúmulo de gás em pontos altos, reduzindo o risco de corrosão por sulfeto. Se uma válvula de liberação de ar falhar (ou não estiver presente), a corrosão por sulfeto resultante pode deteriorar gradualmente as tubulações e válvulas metálicas, causando, por fim, a falha da tubulação principal de força.
  3. Baixa Velocidade de Fornecimento. Fluxo muito baixo na tubulação principal de força pode levar ao acúmulo de depósitos, o que restringirá a capacidade e poderá representar um risco de abrasão ao longo do tempo.

Ferramenta de inspeção Pipers®

Pipers®, as ferramentas de inspeção de flutuação livre da INGU, fornecem uma avaliação abrangente de tubulações de força. Os Pipers® identificam com eficácia bolsões de gás (e vazamentos), determinam a linha de nivelamento hidráulico e realizam uma inspeção magnética em uma única inspeção. O design de flutuação livre permite que os Pipers® naveguem pelo fluxo da tubulação de força sem ficar presos em válvulas de liberação de ar, tês ou depósitos.

  1. Detecção de bolsões de gás. Os Pipers® registram sons causados ​​por bolsões de gás, bombas e outras fontes de ruído na tubulação. Bolsões de gás geralmente são mais altos do que o ruído de fundo na tubulação e podem ser confirmados pela assinatura espectral específica em sua localização.
  2. Inspeção da linha de nivelamento hidráulico. A linha de nivelamento hidráulico indica a quantidade de perda de pressão por atrito em toda a tubulação de força, onde regiões da linha de nivelamento hidráulico com declive mais acentuado apresentam maior atrito de fluxo, sugerindo maior rugosidade da superfície interna e/ou restrições de diâmetro.
  3. Inspeção magnética. Os Pipers® medem a densidade do fluxo magnético dentro de tubulações. Essas medições permitem a identificação de alterações no material, características da tubulação (por exemplo, válvulas de liberação de ar e revestimentos) e deterioração de tubulações metálicas.

Descrição do projeto da cidade de Crystal Lake

Crystal Lake possui e mantém trinta e uma (31) estações elevatórias de águas residuais e adutoras de força. A cidade realiza sua própria auditoria prévia na avaliação de vulnerabilidade, criando uma ferramenta de pontuação de exposição a riscos comerciais que permite determinar quais adutoras de força apresentam o maior risco de falha provável e também as maiores consequências de falha. Em 2024, a cidade contratou nosso parceiro americano, o RJN Group, para realizar uma avaliação do nível de triagem na adutora de força da Estação Elevatória nº 17, utilizando a ferramenta Pipers da INGU. O objetivo da avaliação é detectar quaisquer riscos que possam ter surgido ao longo do tempo e fornecer à cidade informações úteis sobre a adutora de força.

Descrição operacional

Para a implantação, as bombas foram desligadas e os Pipers® foram inseridos através de uma válvula de retenção na estação elevatória. Uma grade de proteção foi instalada na saída do poço de descarga, com um membro da tripulação de prontidão, com uma cesta coletora estendida disponível para coletar os Pipers® na chegada.

Ao final, dois (2) Pipers® no total foram implantados na tubulação de força, e ambos os Pipers® foram recuperados com sucesso.

Pipers Retrieval via Catch Basket - Avaliação da tubulação principal de força de Crystal Lake
Pipers® Retrieval via Catch Basket

Resultados do projeto

Os Pipers identificaram 6 locais com uma assinatura de perda de metal. Esses locais foram avaliados como de alto risco, pois a perda de metal indica pelo menos 30% de perda na parede. Quatro dos locais identificados estavam próximos uns dos outros e são mostrados no mapa abaixo.

A cidade de Crystal Lake realizou uma validação dos locais de perda de metal identificados e confirmou a perda de metal identificada pelos Pipers®. A segunda imagem abaixo mostra fotos dos cortes realizados como parte desta avaliação.

Como pode ser visto nas fotos, a corrosão parece ser externa e o interior da tubulação parece estar em boas condições. Os Pipers® não detectaram nenhuma bolsa de ar neste segmento da tubulação de força e as avaliações de corrosão externa revelaram a presença de solos altamente corrosivos ao longo da tubulação de força, de modo que a corrosão externa foi suspeitada como a causa primária da perda da parede, o que foi confirmado pelos recortes.

Essa confirmação pela Prefeitura os encorajou a prosseguir com seu próximo conjunto de tubulação de força de maior prioridade, a ser inspecionado ainda este ano.

Crystal Lake Force Main results - Avaliação da tubulação principal de força de Crystal Lake
Left: Partial map of the force main showing the results. Right: Images of the performed cutouts.

Detalhes do pipeline

Comprimento do gasoduto
1.100 pés
Diâmetro do gasoduto
6 polegadas
Material do gasoduto
Ferro fundido
Contente
Águas Residuais
Localização
Estados Unidos

Os Pipers® da INGU inspecionaram mais de 100 tubulações de força nos Estados Unidos e Canadá. Essas inspeções abrangeram uma ampla gama de comprimentos de tubulação, de 0,05 a 70 milhas, e diâmetros, de 3 a 108 polegadas. As tubulações de força inspecionadas eram compostas de materiais metálicos (como ferro dúctil e ferro fundido) e não metálicos (como PVC e PEAD), e foram projetadas para diversas faixas de pressão.

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