DESARROLLO DE UN MODELO ESTADÍSTICO PARA LA ESTIMACIÓN DE LA VIDA ÚTIL Y PREDICCIÓN DE FALLOS EN TUBERÍAS DE AGUA POTABLE Y SU APLICACIÓN EN LA GESTIÓN DE ACTIVOS

Abstract

[ES] En los sistemas de redes de distribución de agua potable es crucial llevar a cabo una gestión eficaz de la operación, el mantenimiento y los recursos con los que cuentan las empresas prestadoras de este servicio, de manera que se garantice el suministro de agua tanto en cantidad y calidad a los usuarios; así como también asegurar la operación y sostenibilidad del sistema a lo largo del tiempo. Una red de distribución de agua se conforma de diferentes tipos de equipos y elementos, dentro de los cuales las tuberías forman la parte medular de estas infraestructuras. Estas tuberías pueden verse afectadas por diversos factores de tipo externo o propios de la misma operación de la red, lo cual a su vez puede condicionar su tiempo de vida útil de servicio. Por lo tanto, es importante conocer los principales factores que las afectan, así como también poder estimar su frecuencia de fallos en el tiempo, a fin de tomar con anticipación las acciones más adecuadas para prevenir fallos repentinos que ocasionan interrupciones de servicio, y con ello perdidas económicas tanto a los usuarios como a las empresas operadoras. En este trabajo se recoge la aplicación de un modelo estocástico de variable simple, el cual se desarrolla en base a la aplicación de una metodología propuesta dentro del campo de la ingeniería de la mantenibilidad y confiabilidad, a partir del cual se estiman tiempos de vida útil y predicción de fallos para muestras de tubería de similares características. Además, se realiza una comparación del método propuesto con uno de vida acelerada de múltiples variables. De esta manera, se busca proponer un método sencillo y práctico con base técnica y científica del análisis de supervivencia de redes de agua potable, con el fin que pueda ser adoptado por las empresas de agua que busquen dentro de sus objetivos desarrollar su nivel en la gestión de activos. Como caso de estudio para la aplicación de la metodología se cuenta con los datos de un abastecimiento que cuenta con una estructura de datos básica y un sistema de gestión de información SIG, del cual se tiene además un registro de incidencias de fallos por un periodo menor a tres años. Por lo tanto, se aplicará la metodología a un caso de estudio sobre el cual se tiene un registro de datos a corto plazo, lo cual a nivel general se puede considerar una condición común entre las empresas de agua. En la metodología propuesta se estima la vida útil de servicio para muestras de tuberías de características homogéneas o similares, tomando en consideración dos escenarios. Uno en el que se considera solo el primer fallo presentado en cada tubería y otro en el que se analizan todos los fallos, esto es, incluyendo fallos repetitivos sobre un mismo elemento; en ambos casos sobre un periodo de observación determinado. Además, inicialmente se asume y posteriormente se verifica que los tiempos de incidencias de los fallos pueden ser representados mediante ciertas funciones de distribución de probabilidad paramétricas, como por ejemplo la distribución Weibull, a partir de la cual es posible representar la curva de Davies o también conocida como curva de bañera, la cual es comúnmente usada para representar los fallos durante la vida útil de diversos sistemas o equipos. Finalmente, el análisis e interpretación de las curvas y parámetros que describen la función de distribución contemplada, brindan una orientación en términos de confiabilidad para la toma de decisiones en cuanto al planteamiento de estrategias, tácticas y acciones de mantenimiento recomendadas dentro de un plan de gestión de activos.

[EN] In potable water distribution systems it is crucial to carry out effective management of the operation, maintenance and the resources available to the companies providing this service, so that the water supply is guaranteed in both quantity and quality to users, as well ensuring the operation and sustainability of the system through the time. A water distribution network is composed of different types of equipment and elements, within which the pipes represent the core of these infrastructures. These pipes can be affected by various factors of external type or inherent to the operation of the network itself, which can also condition its service lifetime. Therefore, it is important to know the main factors affecting them, as well as to be able to estimate their frequency of failures over the time, in order to take in advance the most adequate actions to prevent sudden failures that cause service interruptions, and with it, economic losses both to the users and to the operating companies. In this work, the application of a stochastic model of simple variable is collected, which is developed based on the application of a proposed methodology within the maintainability and reliability engineering field, from which useful life times are estimated and it is also predicted failures of samples of pipes with similar characteristics. In addition, a comparison of the proposed method with one of accelerated life of multiple variables is carried out. In this way, the aim of this work is to propose a simple and practical method, with technical and scientific basis, of the survival analysis of potable water networks, in order to be adopted by water companies that seek within their objectives to develop their level in asset management. As a case of study for the application of this methodology, we have the data of a supply which has a basic data structure and an information management system GIS, vi which also has a record of failures incidents for a period of less than three years. Therefore, the methodology will be apply to a case of study on which there is a shortterm data record, which at a general level can be considered a common condition among water companies. In the proposed methodology, the service life for pipe samples of homogenous or similar characteristics is estimated taking into consideration two scenarios. In one scenario only the first failure occurred in each pipe is considered and in the other scenario all the failures are analyzed, that is, including repetitive failures on a same element; in both cases over a given observation period. In addition, it is initially assumed and subsequently verified that fault incidence times can be represented by certain parametric probability distribution functions, such as the Weibull distribution, from which it is possible to represent the Davies curve or also known as bathtub curve, which is commonly used to represent failures during useful life of some systems or equipment. Finally, the analysis and interpretation of the curves and parameters that describe this distribution function, provide an orientation in terms of reliability for decision making regarding the approach of recommended maintenance strategies, tactics and actions within an asset management plan