Rehabilitació de canonades d’aigua potable sense rasa

En les darreres dècades, l’envelliment de les canonades s’ha convertit en una realitat en la majoria dels països desenvolupats, principalment degut a les insuficients taxes de renovació. El deteriorament generalitzat de les canonades provoca fuites i avaries freqüents i, per tant, importants pèrdues d’aigua potable, crítiques sobretot amb l’augment dels períodes d’escassetat hídrica atribuïts a les conseqüències del canvi climàtic. Com a resultat, administracions i empreses han intensificat els esforços per minimitzar la pèrdua d’aigua potable durant el seu transport.      

La immensa extensió de la xarxa fa que la substitució progressiva de les canonades presenti un repte molt important. La substitució no només és una solució costosa, sinó que també es requereix temps i recursos significatius. En les darreres dècades, les tecnologies sense rasa han sorgit com una alternativa viable i sostenible a la substitució d’una canonada deteriorada, oferint costos reduïts i temps d’instal·lació més curts, ja que aprofiten el conducte de la canonada deteriorada (amfitriona) per tal de crear una nova canonada al seu interior, sent només necessari tenir accés al punt inicial i final del tram a rehabilitar. Així doncs, l’afectació a la dinàmica urbana és mínima, ja que, mentre s’efectuen els treballs de rehabilitació, es permet tant el trànsit rodat com de vianants per damunt del tram en obres.

En els darrers anys, el Cured-In-Place Pipe (CIPP) ha experimentat un augment de la demanda. Tot i ser una tècnica consolidada en rehabilitació de canonades de clavegueram, en aigua potable presenta un major desafiament tècnic a causa de les pressions de treball més elevades. En aquests casos, el mínim defecte pot tenir un impacte significatiu en el rendiment de la mànega instal·lada, generant avaries en poc temps. Així doncs, és necessari ampliar el nivell de coneixement del CIPP, sobretot aplicat en canonades d’aigua potable.

En aquest context, el Dr. Ferran Gras Travesset ha realitzat la seva tesi doctoral a IQS titulada Contributions to the Development of Cured-in-Place Pipe Composite Liners for Pressure Water Pipes rehabilitation. La tesi s’ha dut a terme dins del Pla de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya, en modalitat de cofinançament entre l’empresa Aigües de Barcelona i IQS School of Engineering (Universitat Ramon Rull). La tesi ha estat codirigida pel Dr. Marco Antonio Pérez, coordinador del Group of Applied Mechanics and Advanced Manufacturing (GAM) d’IQS, i pel Dr. Antoni Andreu Torres d’Aigües de Barcelona.

En la seva tesi doctoral, el Dr. Gras Travesset ha aportat contribucions significatives en la tècnica CIPP, i concretament en el camp de canonades d’aigua a pressió. L’objectiu de la tesi ha estat contribuir a l’avanç d’aquesta tecnologia, abordant les incerteses associades a la rehabilitació de canonades d’aigua potable a pressió,que sorgeixen tant en el disseny com després de la instal·lació de la mànega CIPP. S’han dut a terme millores en el disseny de la mànega, el desenvolupament de nous assajos mecànics per avaluar el comportament mecànic de la mànega CIPP instal·lada en obra i l’aplicació de millores en els procediments de control de qualitat específics per a CIPP.    

Derivat d’aquesta recerca, s’ha establert un protocol de control de qualitat per a la instal·lació de mànegues CIPP en canonades de pressió, per tal d’identificar possibles defectes en les diferents etapes del procés d’instal·lació, amb assajos tant en la direcció longitudinal com en la circumferencial. El nou protocol ha estat incorporat en la recent normativa (2022) UNE 53929: Rehabilitación de conducciones de abastecimiento y alcantarillado con tubos continuos curados in situ (CIPP). Diseño, cálculo e instalación.

En segon lloc, s’ha proposat un nou mètode d’assaig anomenat IBPT – Inner Balloon Pressure Test, amb l’objectiu d’abordar i superar les deficiències detectades en els procediments actuals, per tal d’avaluar la resistència a la tracció en la direcció circumferencial d’una mànega instal·lada en obra. D’altra banda, el Dr. Gras també ha obtingut en aquesta tesi dades experimentals d’un assaig a escala real a camp en una canonada deteriorada de formigó armat, per transport d’aigua potable a pressió.

Finalment, s’ha desenvolupat un model matemàtic basat en aproximacions de Machine Learning que permet optimitzar el disseny de mànegues semi estructurals per a canonades deteriorades a pressió. Aquest model matemàtic, a diferència de les equacions analítiques de disseny actuals, considera orificis en la canonada amfitriona tant circulars com irregulars. Així doncs, es tracta d’una contribució rellevant en el disseny de mànegues CIPP semi estructurals.

En paraules del Dr. Antoni Andreu, “l’estreta col·laboració entre IQS i Aigües de Barcelona ha estat fonamental per a abordar de manera efectiva i amb garanties el repte tecnològic que implica la rehabilitació i conservació de les xarxes de transport d’aigua potable”. “Gràcies a aquesta sinergia, hem pogut combinar els coneixements tècnics i l’experiència en recerca d’IQS amb l’experiència operativa i les necessitats pràctiques d’Aigües de Barcelona, assolint objectius que ens han permès aprofundir en el coneixement de la tècnica del CIPP”.

Publicacions relacionades

Gras-Travesset, F., Andreu Torras, A. & Pérez, M. A., A novel test procedure to assess the performance of composite cured-in-place-pipe liners for rehabilitation of water pressure pipes, Case Studies in Construction Materials, 19, e02381, 2023.

Gras-Travesset, F., Andreu Torras, A. & Pérez, M. A., Optimizing thickness for semi-structural CIPP liners in pressure pipes: A mathematical modeling approach. Tunnelling and Underground Space Technology. On press, 2024.

Aquesta tesi ha rebut finançament de l’Agència de Gestió d’Ajuts Universitaris i Recerca – AGAUR i del Pla de Doctorats Industrials del Departament de Recerca i Universitats de la Generalitat de Catalunya, projecte  DI 2019 0045.