Detecția acustică distribuită (DAS)

Este o tehnologie care utilizează cabluri de fibră optică pentru a detecta sunete și vibrații pe distanțe lungi. Această tehnologie funcționează prin injectarea de impulsuri laser în fibra optică și măsurarea schimbărilor în semnalul de lumină reflectat cauzate de variații mecanice, precum vibrațiile sau mișcările.Cum funcționează DAS?

1.Injectarea de impulsuri laser: Un dispozitiv numit interrogator trimite impulsuri laser prin fibra optică.

2.Reflexii optice: Pe măsură ce impulsurile de lumină călătoresc prin fibră, acestea sunt reflectate înapoi de neregularitățile naturale ale fibrei (denumite puncte de Bragg).

3.Măsurarea schimbărilor: Dacă fibra este supusă unor vibrații sau presiuni externe, cum ar fi sunete, activități seismice sau alte mișcări, acestea provoacă schimbări în semnalul de lumină reflectat.

Sistemul DAS analizează aceste schimbări pentru a detecta și localiza evenimentele acustice sau vibraționale de-a lungul fibrei.

Aplicări ale DAS:

•Supravegherea infrastructurii: DAS este utilizat pentru monitorizarea conductelor de petrol și gaz, pentru a detecta scurgeri sau activități de foraj neautorizate.

•Securitate: Poate detecta și localiza intruziuni sau activități suspecte în jurul perimetrelor sensibile.

•Seismologie: DAS poate înregistra activitatea seismică și poate oferi date valoroase pentru studiul cutremurelor.

•Monitorizarea traficului: Fibra optică plasată sub drumuri poate fi folosită pentru a monitoriza fluxul de trafic și pentru a detecta accidente sau alte incidente.

DAS oferă o soluție puternică și versatilă pentru monitorizarea pe scară largă și în timp real a unor domenii variate, datorită sensibilității și capacității sale de a acoperi distanțe mari.

Detecția acustică distribuită (DAS) poate fi un instrument foarte eficient pentru detectarea pierderilor de apă în rețelele de distribuție, utilizând cabluri de fibră optică instalate de-a lungul sau în apropierea conductelor de apă. Tehnologia detectează vibrațiile și sunetele produse de apă în mișcare, oferind informații detaliate despre potențialele scurgeri.

Mod de funcționare în detectarea pierderilor de apă:

1.Detectarea sunetelor specifice scurgerilor: Când apare o scurgere într-o conductă, apa care se scurge prin fisură sau gaură produce sunete caracteristice (de exemplu, șuierat, vibrații de frecvență înaltă) și cauzează vibrații mecanice. DAS poate detecta aceste semnale acustice distincte.

2.Analizarea semnalului reflectat: Sistemul DAS monitorizează continuu fibra optică, detectând schimbările în semnalul optic reflectat de-a lungul traseului cablului. Aceste schimbări sunt corelate cu vibrațiile cauzate de scurgerea de apă.

3.Localizarea precisă: DAS are capacitatea de a localiza exact unde a avut loc scurgerea de-a lungul traseului conductei, pe baza punctului de pe fibra optică unde se înregistrează perturbarea acustică.

4.Monitorizare în timp real: Sistemul oferă date în timp real, permițând detectarea imediată a scurgerilor și intervenția rapidă pentru repararea acestora, prevenind astfel pierderi semnificative de apă și potențiale daune la infrastructură.

Avantajele DAS în detectarea pierderilor de apă:

•Acoperire extinsă: O singură rețea de fibră optică poate acoperi lungimi mari de conducte, făcând tehnologia ideală pentru monitorizarea rețelelor de apă pe distanțe lungi.

•Sensibilitate ridicată: DAS poate detecta chiar și scurgeri minore, care ar putea trece neobservate prin metode convenționale.

•Reducerea costurilor: Detectarea rapidă și precisă a scurgerilor reduce costurile asociate cu pierderile de apă și reparațiile extinse.

•Minimizarea impactului asupra mediului: Prin detectarea rapidă a scurgerilor, DAS ajută la reducerea riscurilor de eroziune, inundații și alte probleme de mediu cauzate de scurgeri necontrolate.

În concluzie, utilizarea DAS pentru detectarea pierderilor de apă permite operatorilor de rețea să monitorizeze eficient infrastructura, să identifice rapid problemele și să reducă pierderile de resurse și impactul asupra mediului.

Notiuni introductive pierderi apa

Pierderi de apa

Tematica pierderilor prin reţeaua de apă a avut o mare importanţă încă din antichitate. După opinia unui om de ştiinţă american regina Saba ar fi putut împiedica căderea imperiului ei dacă ar fi acordat mai multă atenţie şi mai mulţi bani întreţinerii sistemului existent de alimentare cu apă şi irigaţie. Roma antică, ca parte a culturii privind apa a acordat o mare atenţie întreţinerii sistemului de alimentare cu apă. Administratorul apeductelor efectua supravegherea izvoarelor, bazinelor şi a conductelor cu un personal de 700 de persoane destinat acestei activităţi. După descriere, o mare parte a activităţii acestui personal o reprezenta detectarea ”acustică” a defecţiunilor ascunse, ascultarea cu beţe din lemn tare a zgomotelor produse de pierderi.Sextus Julius Frontinus (aprox. 40-103 d.Hr.) a fost unul dintre cei mai distişi romani aristocraţi de la sfarsitul anilor primului secol d. Hr., dar este cunoscut mai ales ca un autor de tratate tehnice, mai ales unul care se ocupă de apeductele din Roma- De Aquis Urbis Romae sau De Aqueductibus . În 95 el a fost numit comisar de apă (aquarum curator), la Roma de către împăratul Nerva, lucrarea sa prezintă o istorie şi o descriere a alimentării cu apă de la Roma, inclusiv legile cu privire la utilizarea şi întreţinere sistemului de apă, acesta fiind primul raport oficial cu privire la lucrări de inginerie. În acest raport povesteşte cum a pregătit hărţi ale sistemului, astfel încât să evalueaze starea apeductelor înainte de a întreprinde măsuri pentru întreţinerea lor. El spune că multe apeducte au fost neglijate şi nu au lucrat la întreaga lor capacitate. El a fost preocupat în mod special de devierea apei de către agricultori şi negustori lipsiti de scrupule prin branşamente ilegale. Prin urmare, el a făcut un studiu meticulos de admisie şi furnizare a apei prin fiecare apeduct, iar apoi a investigat discrepanţele apărute. El a făcut o imagine meticuloasă de ansamblu despre furnizarea de apă, şi a studiat apoi anomaliile aparente.

Evaluarea sa s-a bazat pe secţiunea de conductă sau canal, şi nu a luat în considerare viteza de apă. În Marea Britanie prin anii 80 în timpul Doamnei de Fier – Margaret Tatcher – companiile de apă au fost privatizate, iar firma care a câştigat dreptul de a distribui apă avea obiectiv principal reducerea pierderilor de apă -obiective stabilite de autoritatea de reglementare de apă, OFWAT . Astfel se organizau şedinţe de cartier în care se aducea la cunoştinţa locuitorilor cât de important este să facă economie şi să reducă consumul de apă inutil. Atunci au apărut şi detectorii de apă sau „Inspectorii de pierderi” aşa cum erau numiţi, care efectuau controale regulate la branşamentele consumatorilor, ascultând cu ajutorul unei tije metalice branşamentele şi armăturile reţelei de apă. Această operaţie se baza pe faptul că orice pierdere de apă produce un zgomot iar tija metalică preia zgomotul indicand o avarie.Pentru localizarea pierderilor se “apelează”, în general, la zgomotul produs de apa care iese cu presiune prin spărtură. Ieşirea lichidului prin spărtură duce la generarea de unde acustice, care sunt purtate mai departe, atât de coloana de apă, cât şi de pereţii conductei, în ambele direcţii. Condiţia esenţială pentru detecţia pierderilor de apă este ca materialul conductelor să poată fi supus vibraţiilor. Pentru conductele metalice nu există probleme în condiţii obişnuite. Dimpotrivă, materialele nemetalice sunt inerte “sonor” şi transmit foarte slab semnalul.Cu cât undele sonore se îndepărtează de sursă, cu atât devin mai slabe. La un moment dat, se ajunge la un punct în care undele din coloana de apă nu mai pot atinge materialul şi practic zgomotul pierderii devine imperceptibil. Calitatea solului, densitatea acestuia, adâncimea şi diametrul conductei, materialul acesteia, presiunea apei din reţea, precum şi zgomotele din trafic sau produse de vânt, de utilizarea apei, etc., sunt tot atâţia factori care influenţează sau se suprapun peste zgomotul produs de scurgerea de apă din conductă. Din aceste motive, nu se poate stabili niciodată dinainte cu precizie cât de departe se poate auzi zgomotul produs de spărtură.

Una dintre provocările majore cu care se confruntă companiile de apă din România este nivelul ridicat al pierderilor de apă, care se datorează fie pierderilor reale (scurgeri din conductele de transport sau distribuţie, din rezervoare, etc) fie pierderilor aparente (erori de măsurare ale cantităţilor de apă furnizate către clienti, furtul de apă, etc.).

Factorii care determină pierderile • Presiunea • Deteriorarea conductelor • Calitatea slabă a materialelor si a execuţiei • Caracteristicile solului • Încărcările din trafic • Coroziunea conductelor datorată curenţilor electrici vagabonzi

Un bun management al pierderilor de apă depinde nu numai de indentificarea priorităţilor de reabilitare ale reţelelor şi de îmbunătaţirea procedurilor şi practicilor de exploatare, ci în aceeaşi măsură de introducerea unor metode şi practici eficiente pentru evaluarea, monitorizarea şi controlul principalelor elemente ale apei care nu aduce venituri : pierderi reale, pierderi aparente şi consum nefacturat.Pentru un management performant al pierderilor de apă se propune introducerea în practicile curente ale operatorilor de apă a unor instrumente moderne de monitorizare si analiză, si anume:

• Balanţa apei • Indicii de pierderi în infrastructură • Evaluarea stării reţelei de distribuţie apă • Analiză, diagnostic a sistemului de apă şi canalizare