Protegendo a linha de recalque crítica de esgoto de 2.743 mm em Washington D.C.

Introdução

As linhas de recalque são um componente pressurizado dos sistemas de esgoto por gravidade que transportam o esgoto até um ponto de descarga. Infelizmente, sua manutenção, inspeção e reparo são difíceis, pois não podem ficar fora de operação por longos períodos e têm poucos pontos de acesso para inspeção ou manutenção.

Riscos das linhas de recalque

Um bom entendimento da linha de recalque e de seus pontos de alto risco é parte integrante da gestão de riscos da linha de recalque. A grande maioria das falhas em linhas de recalque pode ser atribuída a três fatores principais: corrosão interna, deterioração de estruturas e baixa velocidade de arraste. Abaixo da velocidade mínima de autolimpeza de 0,6 metro por segundo, os bolsões de gás se formam com mais facilidade e, onde o gás se acumula junto à parede do tubo, a corrosão por sulfetos deteriora gradualmente a tubulação e seus acessórios.

Descrição do projeto da DC Water

A Anacostia Force Main (AFM), em Washington, D.C., é uma linha de recalque em tubo de concreto protendido com cilindro de aço (PCCP) com 2.743 mm de diâmetro e 10.211 metros de extensão, construída em etapas entre 1969 e 1973, que transporta aproximadamente 757.000 m³ por dia. Uma falha na tubulação em 2018, atribuída à corrosão por bolsões de gás formados sob vazões médias diárias reduzidas, aumentou o risco de operar e manter esse ativo crítico. O tamanho da linha de recalque e os poucos pontos de acesso dificultam sua inspeção. O objetivo desta avaliação foi detectar e localizar vazamentos, bolsões de gás e de ar, e anomalias magnéticas que indiquem acessórios metálicos, mudanças de material, juntas, reparos externos e outros elementos construídos. A avaliação foi realizada em parceria com a Brown and Caldwell e a RJN Group, Inc.

Descrição operacional

Os Pipers® foram inseridos através de uma válvula de alívio de ar (ARV) de 100 mm (4 polegadas) logo a jusante de uma estação elevatória principal. Sabia-se que as vazões estavam abaixo da capacidade da linha de recalque de 2.743 mm. Portanto, a linha não está completamente cheia nem sob pressão nesse ponto, de modo que a ARV foi removida temporariamente e os Pipers® foram inseridos diretamente na linha de recalque sem interromper o fluxo. Os Pipers® foram capturados em dois túneis a jusante por meio de grades metálicas baixadas nas ranhuras das comportas, e uma comporta de desvio em chapa de aço foi instalada na estrutura de descarga para desviar o fluxo em direção aos túneis e facilitar a recuperação.

Force main launch - Protegendo a linha de recalque crítica de esgoto de 2.743 mm em Washington D.C.
Lançamento dos Pipers® através da ARV

Ferramenta de inspeção

Os Pipers®, as ferramentas multissensor de livre flutuação da INGU, fornecem uma avaliação da condição das linhas de recalque em operação. Em uma única inspeção, os Pipers® identificam bolsões de gás e vazamentos, determinam a linha de gradiente hidráulico e realizam uma inspeção magnética. O design de livre flutuação permite que os Pipers® sigam o fluxo da linha de recalque sem ficar presos em válvulas de alívio de ar, tês ou depósitos. Os Pipers® foram selecionados para a inspeção inicial da AFM por terem flutuabilidade neutra, detectarem bolsões de gás e terem boa relação custo-benefício.

Resultados do projeto

Nenhum vazamento foi detectado dentro da sensibilidade dos Pipers® de livre flutuação. Foram identificadas dezenove (19) anomalias indicando gás ou ar na linha de recalque. Doze (12) apresentam a assinatura espectral de bolsões de gás localizados, e as sete (7) restantes mostram assinaturas repetitivas típicas de bolsões de gás ao longo de um trecho extenso. Três (3) dos bolsões de gás identificados coincidem com locais onde o modelo hidráulico da DC Water previa bolsões de gás. Em um desses locais, uma inspeção com câmera montada em haste e uma inspeção com drone confirmaram escoamento em superfície livre e deterioração da parede do tubo compatível com corrosão biogênica.

image3 - Protegendo a linha de recalque crítica de esgoto de 2.743 mm em Washington D.C.
Inspeção com câmera montada em haste (esquerda) e com drone (direita) na ARV nº 1, mostrando escoamento em superfície livre e deterioração da parede do tubo.

Foram identificadas doze (12) características magnéticas. Três (3) correspondem a juntas do tubo e quatro (4) estão próximas a válvulas de bloqueio ou ARVs. As cinco (5) características magnéticas restantes não coincidem com nenhum elemento conhecido da linha de recalque. Um dos elementos documentados é uma válvula gaveta de 1.829 mm. Os Pipers® detectaram uma possível válvula aproximadamente 259 metros a jusante da localização registrada. A distância é grande demais para correlacionar as duas diretamente, e a detecção fornece um ponto de referência para investigações futuras.

DC Water Anacostia Force Main Overview Plot - Protegendo a linha de recalque crítica de esgoto de 2.743 mm em Washington D.C.
Visão geral da Anacostia Force Main com os locais de bolsões de gás e de ar identificados e as características magnéticas.

Recomendações

Os parceiros do projeto recomendaram inspeções de acompanhamento nos locais de bolsões de gás identificados e nos pontos onde se sabe ou se prevê que a linha de recalque opere parcialmente cheia, para documentar a corrosão biogênica e a perda de espessura associada. Os dados resultantes contribuirão para a avaliação da condição estrutural da AFM. Também recomendaram a verificação em campo das características magnéticas, incluindo escavação onde há suspeita de válvulas em linha.

Detalhes da tubulação

Comprimento da tubulação
10,2 km
Diâmetro da tubulação
2.743 mm
Material da tubulação
Tubo cilíndrico de concreto protendido (PCCP)
Conteúdo
Efluentes líquidos
Localização
Washington, D.C. (EUA)

Leitura adicional

O projeto foi executado em colaboração com a Brown & Caldwell e o RJN Group que também apresentaram artigos sobre o projeto em conferências que podem ser baixados abaixo.

Resilience and Innovation Safeguarding DC’s Critical Wastewater Infrastructure – Brown & Caldwell – Apresentado no WEFTEC 2025

Thinking Outside the Box to Inspect a Critical 108-inch Force Main – RJN Group – Apresentado no UESI Pipeline 2025

Os Pipers® da INGU já inspecionaram mais de 200 linhas de recalque na América do Norte, Ásia e Oceania. Essas inspeções abrangeram uma ampla variedade de comprimentos, de 44 metros a mais de 16 quilômetros, e diâmetros de 76 a 2.743 mm. As linhas de recalque inspecionadas eram compostas tanto de materiais metálicos (como ferro dúctil e ferro fundido) quanto de materiais não metálicos (como PVC e PEAD), e foram projetadas para diversas faixas de pressão.

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