Una empresa de servicios públicos de Florida optimiza su sistema de recolección y controla las entradas e infiltraciones con el monitoreo del flujo

El sistema de alcantarillado sanitario de la empresa de servicios públicos da servicio a unos 90,000 clientes a través de un sistema de recolección que incluye casi 900 millas de tuberías principales por gravedad y 300 millas de tuberías de impulsión. ECUA también gestiona alrededor de 35,000 pozos de mantenimiento y 400 estaciones de bombeo. Gran parte de la infraestructura de la ciudad se construyó a finales del siglo XIX, y algunas de las tuberías originales de arcilla vitrificada siguen utilizándose en la actualidad.

En los últimos años, las abundantes precipitaciones de la zona y la antigüedad de la infraestructura han provocado problemas de entrada e infiltración (I&I) y costosos desbordamientos de alcantarillado sanitario (SSO) que el personal de la empresa de servicios públicos ha tenido que gestionar.

"Rastrear la entrada de agua de lluvia es muy importante para nosotros, ya que somos una de las tres ciudades más lluviosas de los 48 estados contiguos", afirma Mark Evan Robertson, director de Infraestructura de Aguas Residuales de ECUA. "Debido a que tenemos un nivel freático alto, la entrada e infiltración son bastante constantes. Pero durante un episodio de lluvia, el monitoreo de la entrada de agua nos ayuda a delimitar [las áreas del sistema que pueden tener fugas y] que debemos investigar".

Para ayudar a mapear y generar informes sobre el flujo para las investigaciones de I&I, ECUA subcontrató el monitoreo y el control de las estaciones elevadoras con un costo anual de unos $320,000 en concepto de alquiler de equipos y licencias de software.

Normalmente, los sensores de nivel se instalan durante unos tres o cuatro meses para recopilar datos y tendencias y, a continuación, se trasladan a otra zona de interés.

"Cuando me incorporé a ECUA, la empresa pagaba cuotas de servicio por cada traslado de dispositivo, por lo que muchos de los dispositivos existentes llevaban en el mismo lugar desde su instalación. Los datos que se recopilaban ya no eran útiles para el equipo", recuerda Robertson.

Para reducir los costos de servicio y obtener más información mediante la reubicación de los dispositivos de monitoreo de flujo según fuera necesario, ECUA colaboró con Badger Meter para internalizar el monitoreo del sistema de recolección. Con los dispositivos de monitoreo de flujo de canal abierto, ECUA espera evitar la entrada de agua de lluvia y los costosos desbordamientos en su sistema.

Las unidades Raven-Eye 2 identifican las tasas de infiltración e infiltración para futuros proyectos de rehabilitación.

Detalles de la implementación inicial

El sistema SCADA de ECUA proporciona datos sobre el estado de las estaciones elevadoras, incluidos informes de tiempo de funcionamiento y alarmas de niveles altos de agua. Esta información se utiliza para identificar las zonas de la red de alcantarillado que pueden tener fugas, de modo que se pueda asignar a equipos de campo la tarea de investigar lugares específicos para realizar trabajos de rehabilitación del alcantarillado.

La instalación inicial de la empresa de servicios públicos de agua incluyó ocho medidores de flujo Raven-Eye 2 con sensores de nivel ultrasónicos para realizar el monitoreo del funcionamiento, supervisar los niveles de alcantarillado y evitar desbordamientos y fugas en la red.

El Raven-Eye 2 es un medidor de flujo avanzado, sin contacto, por radar, que proporciona datos precisos y fiables para el monitoreo y la detección de infiltraciones y fugas, al tiempo que reduce la necesidad de mantenimiento sobre el terreno.

"Muchas de nuestras cuencas son realmente pequeñas, por lo que un medidor de presión o de velocidad de área situado en la línea de flujo no sería la mejor opción para estos sitios", afirma Robertson. "El Raven-Eye 2 y el registrador de datos RU-35 pueden captar cantidades de flujo tan minúsculas que son mejores para nuestra operación aquí".

Además, se han instalado varios registradores de datos de pluviómetro RG-32A en lugares con cubetas basculantes. El registrador de datos de pluviómetro inalámbrico, alimentado por batería y de un solo canal se utiliza para confirmar los datos de precipitaciones junto con los datos de la estación elevadora para obtener una mayor perspectiva. Los datos de monitoreo del flujo se envían al software de monitoreo remoto de Badger Meter, lo que permite a los operadores ver los datos de precipitaciones y los datos específicos del sitio juntos en un sistema sencillo.

"Los datos de los pluviómetros se utilizan junto con los datos de la estación elevadora", explicó Robertson. "Si hay una diferencia de tiempo de funcionamiento entre un período de sequía y un evento de lluvia, esto puede indicar la necesidad de que nuestro personal de campo lo examine más detenidamente".

En algunas tuberías principales más grandes, ECUA está instalando medidores de flujo sumergibles Beluga Submersible Area Velocity. Tanto los dispositivos Raven-Eye 2 como Beluga se utilizan junto con el  registrador de datos RU-35,  lo que proporciona una  potente solución  para el monitoreo del flujo en canales abiertos, el monitoreo de desbordamientos de sistemas sanitarios (SSO) y de sistemas de desagüe combinados (CSO), el análisis RDII, el monitoreo de recargos y la facturación de transferencias de custodia.

Las unidades de monitoreo de nivel proporcionan información operativa, monitoreando los niveles de alcantarillado para que el personal de ECUA pueda prevenir desbordamientos y fugas en la red.

Poner a prueba el sistema

Recientemente, durante un episodio de lluvias de cuatro pulgadas, cinco estaciones elevadoras reportaron alarmas de nivel de agua alto. Robertson implementó inmediatamente los monitores de nivel en estas ubicaciones para monitorear los índices de agua durante aproximadamente un mes.

Normalmente, la empresa de servicios públicos habría realizado pruebas de humo para encontrar y reparar una fuga, pero al colocar los dispositivos para aislar varias tuberías principales, la ECUA pudo probar unos cientos de metros en una muestra en lugar de varias millas de tubería.

"No queremos hacer pruebas de humo en toda la cuenca, porque no es rentable tener a nuestros empleados ahí fuera, dando vueltas para intentar encontrar [una fuga]" dijo Robertson. "[Implementar estos dispositivos] es como tener otro empleado allí, recopilando datos [para que podamos ser precisos en nuestra respuesta]".

En una zona, la empresa de servicios públicos pudo identificar entre seis y ocho roturas laterales por las que el agua entraba directamente en el sistema de alcantarillado a través de una zanja de aguas pluviales, sin el tiempo y el esfuerzo que supone para los departamentos de servicios públicos realizar pruebas de humo en toda la cuenca.

Elaboración de un plan de acción para el sistema de recolección

Como parte de los requisitos del decreto de consentimiento de la empresa de servicios públicos, el personal está desarrollando actualmente un plan de acción para el sistema de recolección con el fin de cumplir los requisitos de monitoreo del flujo.

"Parte de los requisitos de nuestro decreto de consentimiento incluye la inspección de las tuberías, por lo que podemos utilizar estos dispositivos para cumplir ese requisito", dijo Robertson. "Podemos seguir incorporando dispositivos al sistema y ampliar el área de cobertura para lograr un monitoreo completo de todas las áreas [en el futuro]".

Con los informes de tendencias, los usuarios pueden ver cuándo los resultados se salen de los valores típicos e investigar primero las tasas de cambio más altas para dar una respuesta temprana. Los datos ayudan a los operadores y al personal de campo a centrar sus esfuerzos y reducen el tiempo de respuesta ante incidentes de infiltración e inflow.

"En lugar de la indicación de nivel, el objetivo final sería solucionar todos los problemas de inflow, monitorear el flujo y ver si surge un nuevo problema de inflow", dijo Robertson.

Próximos pasos

Con estos indicadores de nivel instalados, Robertson está trabajando en el seguimiento de los datos de entrada de agua de lluvia para un barrio previamente identificado para un proyecto de rehabilitación del alcantarillado. Este conjunto de datos previos a la rehabilitación de la cuenca se comparará con los datos posteriores a la rehabilitación para confirmar la eficacia del sistema.

Gracias al uso de dispositivos de monitoreo de flujo en canales abiertos de Badger Meter, ECUA está en camino de eliminar los incidentes de entrada de agua de lluvia y evitar que los desbordamientos del alcantarillado sanitario afecten a su red.