Značaj detekcije gubitaka ne može nikada biti prenaglašen. Svi koji su uključeni u ovo istraživanje moraju usvojiti metodički pristup učeći kako da prepoznaju različite zvukove.
Sofisticirani i visokokvalitetni instrumenti ne mogu sami po sebi dati odgovore na sve probleme.
Detektori zvuka – geofoni (akvafoni)
Priprema uređaja za korištenje
Prije nego se počne rad sa geofon-om potrebno je provjeriti da li su baterije uređaja dovoljno napunjene i da li se sav dodatni pribor (sonde, kablovi i slušalice) nalaze u kutiji sa uređajem. Osim toga operater mora ponijeti sa sobom formular u koji će bilježiti podatke sa dnevne detekcije (primjerak formulara se može preuzeti na www.waterloss.com.ba.), olovku i ručni GPS uređaj.
Princip rada geofona
Osnovni problem otkrivanja zvukova curenja vode predstavlja apsorpcija zvuka u tlu. U zavisnosti od vrste tla, apsorpcija zvuka u tlu iznosi oko 40 dB/m tla. Glinovita tla predstavljaju loš, dok pjeskovita tla predstavljaju dobar medij za prijenos zvuka. Više frekvencije (u koje spada i frekvencija koju proizvodi voda koja curi kroz otvore ili pukotine) se nažalost više apsorbuju u tlu nego niske frekvencije.
Iz navedenog proizlazi da je curenje koje se nalazi na dubini do 1 m može lako locirati, dok je sa povećanjem dubine lociranje sve teže tako da oko 2 m iznosi gornja granica do koje se može vršiti lociranje osluškivanjem zvuka.
Uspješno lociranje kvarova osluškivanjem zvuka će u mnogome ovisiti od materijala i promjera cijevi, vrste tla i njegove zbijenosti, stranih zvukova kao što su vjetar, saobraćaj, građevine, mašinerija i sl. također je neophodno da je pritisak u cijevi najmanje 1,5 bara ili viši.
S obzirom da su na terenima koja su predmet ovog dokumenta cjevovodi ne nalaze na velikim dubinama i da je teren pretežno krš koji je generalno dobar provodnik zvuka geofoni su idealan uređaj za detekciju gubitaka vode.
Osnovni dijelovi geofona su:
- Senzor ili prijenosnik sa frekventnim rasponom između 50 i 3000 Hz a ponekada i više,
- Kontaktna osnova za senzor (ploča, šipka, magnet i sl.),
- Pojačalo sa ili bez filtra za smanjenje utjecaja vanjskih šumova, i
- Slušalice koje su u novije vrijeme isključivo stereo.
Za vrijeme rada sa geofon-om njegov osjetljivi zemni mikrofon prikuplja vibracije izazvane istjecanjem vode iz cijevi, a obično su te frekvencije u opsegu 100 do 800 Hz.
Ove vibracije su uglavnom rezultat turbulencije u tečnosti prilikom njenog prolaska kroz pukotinu u cijevi. Često se međutim javljaju i zvukovi nižih frekvencija koji nastaju kao rezultat pomjerana čestica okolnog tla izazvanog curenjem tečnosti iz cijevi.
Zvuk isticanja vode pod visokim pritiskom sliči na zaglušujuću buku i može uključivati povremenu jeku i udarce.
Signal koji registruje mikrofon uvodi se u instrument preko pojačivača zvuka koji je kao i filtri za selekciju frekvencija projektovan da prepozna frekvencije nastale curenjem i minimizira frekvencije koje proizvode koraci, saobraćaj i druge vrste okolnih zvukova. Ipak okolni zvukovi su nekada dominantni u tolikoj mjeri da se detekcija sa akvafon-om (geofon-om) može izvoditi samo u toku noći ili u vrijeme kada je poznato da će uticaj okolnih zvukova biti minimalan.
Kada bi se neki zvuci mogli opisati riječima onda bi se moglo reći ukoliko se čuje:
- “zvižduk” da se obično radi o malom kvaru pri “dobrom” pritisku,
- “šištanje” da se radi o velikom kvaru pri “dobrom” pritisku,
- “udari” da je kvar u blizini,
- povremen zvuk predstavlja potrošnju vode kod potrošača,
- “zujanje”, “vrisak” i “zvono” su zvuci koje obično proizvode razni transformatori, motori i gasne instalacije,
- “klik-klik” je zvuk koji proizvodi rad vodomjera.
Kontrolna detekcija – pred-lociranje kvara uz pomoć geofona
Za pred-lociranje kvara geofoni posjeduju poseban štapni mikrofon sa širokim frekventnim opsegom koji u zavisnosti od modela može biti između 500 do 3000 Hz. Pred-lociranje napuknuća obavlja se prisluškivanjem na pristupačnim mjestima kao što su hidranti ili ventili. Približujemo li se mjestu oštećenja razina šuma raste, a smanjuje se ako se od tog mjesta udaljujemo. Samo mjesto proboja nalazi se kod najjače razine šuma. Kada se vrši pred-lociranje na metalnim cijevima korištenjem geofona sa štapnim mikrofonom frekventno područje koje treba pokrivati je između 500 i 3000 Hz. Kod ostalih cijevi (PVC, PE, PEHD i AC) frekventno područje šuma je između 100 i 700 Hz.
Intenzitet zvuka oko ventila, hidranta i sl. se povećava zbog toga što je otpor tečenju u cijevi na ovim mjestima veći pa dolazi do povećanja pritiska unutar cijevi što izaziva pojavu vibracija i to treba uzeti u obzir prilikom kontrolne detekcije.
U zavisnosti od materijala cijevi osluškivanje se vrši:
- Lijevano željezo, daktil i čelične cijevi slušati svakih 120 do 180 m,
- AC cijevi maksimalno svakih 60 do 80 m,
- PVC i PEHD promjera 150 do 200 mm slušati svakih 30 m i
- PVC i PEHD promjera 250 mm i većih slušati svakih 10 do 15 m.
Precizno lociranje kvara
Drugi način je precizno lociranje kvarova, i ono se vrši samo poslije kontrole cjevovoda. Precizno lociranje se vrši između dva najbučnija mjesta otkrivena kontrolom cjevovoda. Osluškivanje se vrši na tlu direktno iznad cjevovoda a ukoliko se cijev nalazi ispod mekanog terena potrebno je postaviti podlogu za mikrofon. Mjesto gdje je zvuk najjači je mjesto ispod kojeg se nalazi kvar.
Situacije koje zahtijevaju pažljivu detekciju
- Ako se istraživanje sa geofonom izvodi duž distributivnog cjevovoda i površina je prekrivena sa različitim vrstama materijala (beton, asfalt, šljunak, zemlja, glina itd.) može doći do poteškoća kod uspoređivanja rezultata jer ove površine različiti provode zvuk. Pri ovakvoj vrsti detekcije curenja iskustvo operatora je jako bitan faktor,
- Ako je osluškivanje otežano zbog stalne buke, velike dubine na kojoj su cijevi položene, male količine vode koja protječe kroz cijevi potrebno je pažljivo izvršiti osluškivanje na svakom pristupačnom mjestu. Rezultate osluškivanja treba unositi u tabeli i naknadno ih analizirati,
- Kod punjenja praznih cijevi vodom ukoliko dođe do stvaranja vazdušnih džepova, oni će prigušiti zvuk mogućeg kvara i otežati njegovo otkrivanje,
- Vazduh koji izlazi može također stvoriti zvuk sličan zvuku curenja vode,
- Za detekciju na mekanom terenu na zemljani mikrofon se postavlja šipka ili šiljak . Ukoliko ovaj dio nije sastavni sio opreme, isti se jednostavno može napraviti u tokarskoj radionici tako što se na metalnu ploču uvrne šipka. ŠIPKA ZA DETEKCIJU NA MEKANIM POVRŠINAMA NIJE ISTO ŠTO I ŠTAPNI MIKROFON!!!
- U oknima sa više cijevi i ventila da bi sigurno potvrdili sa kojeg cjevovoda dolazi zvuk pažljivo zatvarati jedan po jedan ventil dok se zvuk ne smanji i ne eliminira što je potvrda da se kvar nalazi na neto zatvorenom cjevovodu,
- Ako voda istječe kroz otvor u okolini koja je već ispunjena vodom potrebno je zatvoriti dotok vode, sačekati neko vrijeme da voda iz okoline cijevi oteče a zatim ponovo uspostaviti dotok vode i izvršiti detekciju.
- Kada se locira mjesto curenja odmah ga treba popraviti a zatim na cijevi dok još nije zatrpana izvršiti provjeru da li postoje curenja u blizini.
Mane geofona su što svaki proizvođač proizvodi geofon sa različitom osjetljivosti sondi i različitom zaštitom od pozadinskih zvukova. Zbog toga, ukoliko uz postojeći geofon postoji potreba za kupovinu novog, najbolje je kupiti geofon istog proizvođača jer samo tako se može biti siguran da će rukovalac geofon koristiti jednako uspješno ili još uspješnije nego prethodni.
Manu geofona predstavlja i to što su filtri za zaštitu od vanjskih zvukova gotovo uvijek beskorisni ukoliko se kvar nalazi ispod prometne saobraćajnice, što je maksimalna dubina na kojoj se može otkriti kvar oko 2 metra, što je lociranje veoma otežano na mekom terenu i što je često lociranje moguće izvršiti samo u noćnim satima.
Korelatori
Korelator je visoko sofisticirani uređaj za otkrivanje curenja u cjevovodima. Osnovni dijelovi su mu osnovna centralna jedinica sa procesorom, dvije sonde sa mikrofonima i punjači baterija za svaku sondu i procesor. Sonde su obično označene sa slovima A i B ili sa različitim bojama.
Priprema korelatora za detekciju
Korelator i svaka sonda imaju svoje baterijsko napajanje i prije upotrebe svaku od njij je potrebno napuniti.
Provjeriti ispravnost uređaja na slijedeći način:
- Montirati antenu na uređaj i odašiljač(e),
- Montirati kablove sa magnetnim mikrofonima na odašiljač(e),
- Postaviti odašiljače na što je moguće većoj udaljenosti jedan od drugog na neki predmet napravljen od čelika kao što je radijator, nekakva ručica ili sl. (ne zaboravi skinuti zaštitnu podlogu sa magneta na mikrofonu)
- Uključiti odašiljače pritiskom na dugme ON/OFF,
- Postavi korelator na zgodno mjesto negdje u sredini sobe i uključi ga pritiskom na dugme ON/OFF,
- Uzmi slušalice korelatora (mogu se koristiti i slušalice sa geofona) i priključi je na svaki od predajnika. Ako je predajnik priključen na neku cijev trebali bi čuti šištavi zvuk,
- Priključiti slušalice na korelator i u svakoj strani slušalica bi se trebao čuti zvuk iz jednog od predajnika.
Ako se čuju ovi zvuci korelator je ispravan i spreman za korištenje
Rad na terenu i podešavanje korelatora za rad
Da bi uopće bilo moguće raditi sa korelatorom potrebno je dobro poznavati mrežu, odnosno potrebno je posjedovati ažurne mape sistema sa svim priključcima.
Ukoliko su svi podaci o cjevovodu poznati, sonde se postave na udaljenosti od najviše 150 m kod metalnih i ne više od 50 m kod plastičnih cijevi, tako što se mikrofon sonde dovodi u kontakt sa cjevovodom preko postojećih hidranata ili ventila, a u procesor se unose osnovni podaci o cjevovodu.
U sve korelatore bez obzira na proizvođača, godinu proizvodnje ili model se unose isti podaci a to su:
- Materijal cijevi,
- Dužina cijevi koja se ispituje. Za mjerenje dužine najbolje je koristiti mjerni točak. Prilikom mjerenja kod priključaka može se zanemariti vertikalna dužina cijevi. Kod hidrant treba dodati i vertikalne dužine,
- Promjer cijevi u mm. Ako u predloženim prečnicima cijevi ne nalazi isti kao što je prečnik cijevi na kojoj se vrši detekcija uzima se prvi veći prečnik,
Preko centralne jedinice se aktiviraju istovremeno obadvije sonde i mjeri se vrijeme za koje će zvuk koji nastaje kao posljedica istjecanja vode iz cijevi, registrovati svaka od sondi.
Na osnovu korelacije ta dva podatka uređaj određuje položaj kvara u cjevovodu na slijedeći način:
D – predstavlja poznatu udaljenost između dvije sonde.
L – predstavlja udaljenost bliže sonde od mjesta kvara,
N – je razlika udaljenosti dalje sonde od mjesta kvara u odnosu na udaljenost bliže sonde u odnosu na mjesto kvara.
Iz slike i navedenog se vidi da je:
D = N + L + L
za bliži (crveni senzor) dobiva se da je:
L = (D-N)/2
a za udaljeniji (plavi) senzor:
N + L = D – L
Razlika udaljenosti dvije sonde od mjesta kvara se može predstaviti i kao umnožak brzine zvučnog signala (V) i razlike u vremenu (Td) pa je:
N = V x Td
i kada se ova formula uvrsti u prethodnu dobiva se da je za bliži crveni senzor:
L= ((D – (V x Td))/2
što predstavlja formulu po kojoj će procesor izvršiti obradu podataka sa dvije sonde.
Korelator je veoma skup uređaj i veoma efikasan pod uslovom da sa njim rukuje lice koje je prošlo adekvatnu obuku, i posjeduje određeno iskustvo.
Za korelator nije bitna dubina na kojoj se cjevovod nalazi, niti mu smetaju vanjski zvuci te na jednoj dionici istovremeno može otkriti veći broj kvarova.
Kao rezultat mjerenja gubitaka korelatorom na centralnoj jedinici dobivamo udaljenost sondi od mjesta kvara, kao i grafički prikaz iz kojeg se može i procijeniti o kakvom se kvaru radi.
Prilikom mjerenja sa korelatorom svaka korisna potrošnja vode će biti prikazana kao curenje stoga je neophodno poznavanje lokacije svakog priključka, ali je isto tako moguće da se u toku mjerenja otkriju ilegalni priključci ili kvarovi u cjevovodu koji i ne moraju biti uvijek u vidu pucanja cjevovoda, odnosno u cjevovodu se može nalaziti neko strano tijelo npr. kamen i da to korelator prikaže kao i curenje. S obzirom da kamenu sigurno nije mjesto u cjevovodu i ova se pojava svakako možemo smatrati kvarom.
U grafičkom prikazu kvar na cjevovodu izgleda ka veoma oštar vrh
Da bi se sa što većom sigurnosti moglo odrediti mjesto kvara vrijeme korelacije na uređaju treba odrediti što duže (3-5 minuta), kako bi se izbjegla greška koja nastaje u nepoznavanju da li je zabilježeni pik rezultat stalnog ili povremenog isticanja.
Na osnovu rezultata dobivenih mjerenjem korelatorom vrši se mjerenje udaljenosti od obje sonde te se izvodi dodatna kontrola na sumnjivoj mikro lokaciji uz pomoć geofona. Ako se geofonom kvar ne može potvrditi onda se prije nego se krene sa iskopom kvar treba potvrditi sa bar tri analize korelatorom u tri dana u različito doba dana.
Korelatore proizvode različiti proizvođači, ali je princip rada uvijek isti.
