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.
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.
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.
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