La mejora de las tuberías de agua del Reino Unido ha dificultado la detección de fugas

Jul 13, 2023

Investigador principal en ingeniería y ciencias físicas, Universidad de Southampton

Jen Muggleton recibe financiación del EPSRC y de UK Water Industry Research.

La Universidad de Southampton proporciona financiación como miembro de The Conversation UK.

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El Reino Unido está perdiendo la asombrosa cifra de 3 mil millones de litros de agua cada día debido a tuberías con fugas. La cuestión no se limita sólo al Reino Unido. A nivel mundial, cada día se pierden casi 90 mil millones de litros de agua, lo que representa hasta la mitad de toda el agua bombeada en todo el mundo.

El impacto ambiental de esta pérdida de agua es sustancial. El proceso de tratamiento y bombeo de agua consume entre el 2% y el 3% del uso total de energía en el mundo, por lo que la energía que se desperdicia debido a la pérdida de agua corresponde a alrededor del 1% de la huella de carbono global.

Pero ¿por qué se escapa tanta agua de las tuberías?

La red de agua del Reino Unido consta de un vasto sistema de tuberías enterradas que se extiende por más de 300.000 kilómetros. Muchas de estas tuberías fueron instaladas por los victorianos (algunas hace más de 200 años) y ahora se están deteriorando. Estas tuberías también suelen estar situadas en zonas abarrotadas y de difícil acceso a gran profundidad, lo que dificulta mucho el mantenimiento, las reparaciones y la detección de fugas.

En las últimas décadas, las empresas de agua han introducido tuberías de plástico con la expectativa de reducir el número de fugas. Alrededor de un tercio de la red se compone actualmente de tuberías de plástico. Sin embargo, estas tuberías también son propensas a sufrir fugas, especialmente en las juntas.

Uno de los desafíos que enfrenta la industria del agua del Reino Unido es que detectar fugas en tuberías de plástico ha resultado ser más difícil de lo previsto. Durante los últimos 25 años, he trabajado estrechamente con la industria del agua del Reino Unido para comprender en qué nos hemos equivocado. Resulta que la forma tradicional de buscar fugas en tuberías de metal (escuchándolas) no funciona bien en tuberías de plástico.

Las fugas de agua producen un sonido audible. En el caso de las tuberías metálicas, estos sonidos pueden viajar muchos cientos de metros, a veces incluso kilómetros, a lo largo de la tubería.

Usamos instrumentos llamados hidrófonos para captar estas señales acústicas. Los hidrófonos son esencialmente micrófonos submarinos que colocamos en puntos accesibles a lo largo de la red de tuberías, como las bocas de incendio. Al analizar el tiempo que tarda el ruido de la fuga en llegar a diferentes ubicaciones de los hidrófonos, es posible estimar el paradero de la fuga.

Este método de detección de fugas se utiliza ampliamente en la industria del agua desde hace muchas décadas y ha demostrado ser muy eficaz, hasta la introducción generalizada de las tuberías de plástico.

Cuando se utilizó por primera vez el mismo método para la detección de fugas en tuberías de plástico, simplemente no funcionó. Desde entonces, hemos pasado años estudiando cómo viaja el sonido en las tuberías de agua de plástico y ahora sabemos que sucede algo bastante diferente en comparación con sus contrapartes metálicas.

La razón por la que el sonido viaja tan lejos en las tuberías metálicas es que la mayor parte de la energía acústica permanece dentro del agua. Sin embargo, en las tuberías de plástico, gran parte de la energía se transfiere a la pared de la tubería, donde se disipa en forma de calor o se irradia al suelo circundante. Como resultado, hay menos energía acústica disponible para viajar a lo largo de la tubería.

En pocas palabras, el ruido de la fuga no llega tan lejos en las tuberías de plástico, por lo que a menudo el sonido no llega a los hidrófonos colocados a lo largo de la red de tuberías.

Actualmente, los investigadores están explorando diferentes formas de aprovechar el hecho de que gran parte de la energía acústica procedente de las fugas en las tuberías de plástico se irradia al suelo.

Una forma sería medir las vibraciones en la superficie del suelo y utilizar estas mediciones para determinar la ubicación de la fuga. Al desplegar una serie de sensores cerca de la tubería, podemos determinar la dirección de donde proviene el ruido de la fuga. Las mediciones repetidas tomadas en diferentes lugares nos permitirían reducir gradualmente la posición de la fuga.

Es probable que este enfoque funcione bien en zonas rurales donde el espacio subterráneo está menos concurrido y el ruido de fondo es mínimo. Sin embargo, puede que no sea tan práctico en entornos urbanos subterráneos bulliciosos.

Otra solución es utilizar tecnología que ya nos rodea, como los cables de telecomunicaciones de fibra óptica. Estos cables suelen tenderse a lo largo de rutas de tuberías y se encuentran ampliamente en zonas urbanas. También son sensibles tanto a la temperatura como a la vibración, por lo que podrían usarse como sensores acústicos y de temperatura distribuidos.

Es esencial que se encuentren nuevas formas de encontrar fugas de agua de manera más eficaz, si no sólo para ahorrar dinero en las facturas, también por el bien del clima mundial, al que se le está acabando el tiempo rápidamente.

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