Optimizing lifespan assessment and pipe replacement rates for water distribution pipes

Abstract

[ES] Los sistemas de distribución de agua potable necesitan de un mantenimiento constante. Esto se debe a que los miles de kilómetros de tuberías se van desgastando causando grietas y rupturas que generan grandes pérdidas de agua en el sistema. Además, las tuberías usualmente presentan diferentes características, edad y materiales debido a que el sistema de distribución de agua se ha ido expandiendo durante los últimos años. En Dinamarca, las empresas de servicios públicos suelen cambiar las tuberías cuando la fuga de agua ya ha sucedido y posteriormente, se ha detectado. Pero esta manera de actuar, genera grandes gastos tanto económicos como medioambientales, teniendo en cuenta que el agua es un recurso escaso. Por esa razón, se están desarrollando varios programas y modelos para intentar detectar tuberías que han llegado al final de su vida útil antes de que las rupturas y pérdidas asociadas se generen. Pero estos modelos no son muy exactos y hay otros parámetros que se deben tener en cuenta cuando se decide cambiar o reparar los distintos componentes del sistema. El objetivo de este trabajo es analizar los parámetros que entran en juego y con ello optimizar el sistema de cambio de tuberías de distribución de agua de Fors. Esta empresa se encarga de las redes de abastecimiento de algunas zonas en las áreas de la isla de Selandia en Dinamarca. Se estudiará con especial atención la zona de Roskilde que presenta gran número de consumidores y una detección alta de pérdidas de agua. Además, se utilizará el programa APX10 ya que Fors lo está implementando en su sistema para la toma de decisiones de reparación y cambio de tuberías. APX10 se analizará para ver si el modelo utilizado se puede mejorar y qué parámetros se deben tener en cuenta para realizar un mantenimiento adecuado del sistema.

[EN] This thesis is done in collaboration with Fors A/S and Niras A/S. The objective is to assess optimisation of the replacement decision for clean water supply pipes for Fors. Three considerations are proposed for the utility to decide the optimal time of replacement of a pipe: leakage based, economical and environmental approach. These approaches are proposed recommending a way to use APX10. This is a new tool that is being introduced for water management in Fors. First the importance of water supply management and optimization of infrastructure and minimization of leakages is presented. Some literature findings on lifespan of pipes, repair and replacement considerations and leakage detection are commented. Then the method proposed is explained for each approach considering all calculations and ways of analysing the results. A case study is investigated for a section managed by Fors. The section is located in the region of Roskilde. All data available for the region is presented and evaluated to understand the characteristics of the area of study. factors like the network average age, length of the system, materials found and dimensions are interpreted to understand better the area. Then the three approaches are calculated following the steps explained in the method section. From the results, conclusions are made on how good the estimations and assumptions are. Also, on which ways can be better to use the data and analyse it. Finally, recommendations are made to improve the calculations. Some suggestions are presented for APX10 tool implementation, the collection and analysis of data from Fors and ways in which the proposed equations could be improved.