Fugas en Tuberías
Campus en que se desarrolla.
Universidad de Valle de México Campus Guadalajara Sur
Detección y localización de fugas en tuberías transportando líquidos a presión.
Investigadores Participantes.
Dr. Jorge Alejandro Delgado-Aguiñaga
Impacto en las necesidades del Plan de Desarrollo 2018-2014.
Mediante la localización temprana de fugas tanto de agua potable como de combustibles se tendrá un impacto positivo.
En el caso de fugas de agua potable, si se logra diagnosticar un problema de fuga a tiempo, las pérdidas de líquido serán mucho menores y el impacto se reflejará tanto en los costos de distribución como en la disminución a la sobreexplotación de los mantos acuíferos.
Con respecto a las fugas en ductos de Pemex, un diagnóstico temprano ayuda a minimizar las pérdidas económicas y también a minimizar el impacto ambiental y las posibles explosiones.
Explosión en San Martín Texmelucan, Puebla (2010). Causa: tomas clandestinas a ductos de Pemex.
Objetivo.
Diseñar algoritmos computacionales para detectar y localizar fugas en tuberías y/o redes de distribución.
Justificación.
Pérdidas económicas, daños ambientales y muertes humanas son las principales consecuencias de fugas en tuberías. Alrededor del 40% del agua potable se pierde como consecuencia de este problema. Así mismo, en nuestro país el robo de combustibles es un problema que ha aumentado en los años recientes. Pemex reporta 7590 fugas de enero a junio de 2018.
Los sistemas de diagnóstico que se desarrollan en el marco de este proyecto pretenden localizar fugas de manera rápida y precisa con el fin de minimizar esas consecuencias y de esta manera ser una alternativa de solución al problema de fugas que sea accesible para cualquier compañía u organismo que lo requiera.
Descripción.
Un sistema de diagnóstico se compone principalmente de: a) un conjunto de sensores de presión y gasto volumétrico, b) un sistema de adquisición de datos y c) un algoritmo computacional que es capaz de estimar la posición y magnitud de una o varias fugas.
En este proyecto, se trabaja principalmente con el diseño de los algoritmos computacionales que son el corazón del sistema de diagnóstico y los cuales se basan principalmente en el diseño de observadores de estado.
El diseño de los observadores de estado se basa en un modelado matemático del estado transitorio de un líquido dentro de una tubería. Este modelo se representa por un par de ecuaciones diferenciales parciales hiperbólicas cuasilineales. Éstas ecuaciones son discretizadas en la variable espacial para obtener un modelo en ecuaciones diferenciales ordinarias, lo que facilita el diseño de un sistema de diagnóstico.
Posteriormente, los parámetros de fuga (magnitud y posición) se consideran variables de estado desconocidas. Enseguida, se construye un vector de estado aumentado con dichos parámetros y finalmente el sistema se resuelve mediante un observador que estima el estado extendido, incluyendo los parámetros de fuga.
Esta alternativa de solución, es eficiente y de bajo costo y además ha probado su potencial. Mediante uno de los sistemas de diagnóstico diseñados, se localizó una fuga en un acueducto de la ciudad de Guadalajara, Jalisco en marzo de 2016, cabe señalar que la fuga tenía 5 meses activa y fue detenida una vez que fue identificada por el sistema de diagnóstico.
Fuga localizada en Guadalajara Jalisco, marzo 2013.
Esta fuga estuvo 5 meses activa y se perdían 10 litros cada segundo, dando un total de alrededor de 130 millones de litros de agua en estos 5 meses.
La implementación del sistema de diagnóstico duró una semana, lo que hubiese significado perder únicamente la cantidad de 8.6 millones de litros.