I tubi in cemento-amianto (AC) erano ampiamente utilizzati a metà del 1900 nei sistemi di distribuzione dell’acqua potabile, soprattutto negli Stati Uniti occidentali. Il Chrysotile Institute stima la durata dei tubi in CA a 70 anni, ma la durata effettiva dipende in gran parte dalle condizioni del tubo e dall’ambiente di lavoro. Poiché migliaia di chilometri di tubi in c.a. installati nei sistemi di distribuzione negli Stati Uniti si stanno avvicinando alla fine della loro vita utile, la valutazione delle condizioni dei tubi in c.a. e la pianificazione strategica della sostituzione dovranno essere fatte nel prossimo decennio. 
Con il tempo, i tubi in c.a. subiscono un graduale degrado sotto forma di corrosione (cioè, lisciviazione interna di calcio dovuta all’acqua trasportata e/o lisciviazione esterna dovuta all’acqua di falda). Tale lisciviazione porta alla riduzione della sezione trasversale effettiva, che si traduce nell’ammorbidimento del tubo e nella perdita di resistenza meccanica. Di conseguenza, con l’invecchiamento del sistema di distribuzione dell’acqua, il numero di guasti alle tubature in CA aumenta con il tempo. Alla luce di questi rischi, una valutazione delle condizioni dei tubi in CA è essenziale per determinare la vita utile residua e sviluppare un piano di sostituzione adeguato e proattivo per il sistema di distribuzione.
Gli ingegneri e gli scienziati di Exponent assistono le agenzie idriche nello sviluppo di piani di sostituzione delle tubazioni in CA strategici ed economici, personalizzati in base alle sfide individuali del sistema di distribuzione.
La valutazione delle condizioni e il processo proattivo di pianificazione della sostituzione consistono nelle seguenti fasi:
1. Raccolta dei dati del sistema
- Identificazione dei meccanismi prevalenti di guasto delle tubazioni in CA (rottura delle travi, scoppio sotto pressione, guasto dei giunti, ecc.)
- Analisi dei record storici di perdite delle tubazioni in CA rispetto alla posizione geografica nel sistema di distribuzione, incorporando il sistema informativo geografico (GIS)
- Identificazione dei fattori che influenzano la propensione al guasto delle tubazioni in CA, che possono includere:
- Età dei tubi
- Diametro dei tubi
- Classe dei tubi
- Produttore dei tubi
- Chimica interna/esterna dell’acqua
- Pressione interna dell’acqua
- Proprietà fisiche e chimiche del suolo
- Altezza della falda acquifera
- Superficie
- Clima
2. Campionamento in tutto il sistema, valutazione delle condizioni e test di laboratorio
- Test di resistenza residua:
- Prova di resistenza allo schiacciamento (ASTM C 500)
- Prova di pressione idrostatica (ASTM C 500)
- Prova di resistenza alla flessione (ASTM C 500)
- Forza di rottura (ASTM C 496)
- Valutazione della profondità di degradazione
- Determinazione della profondità di lisciviazione del calcio
- Microscopia elettronica a scansione
- Spettroscopia a raggi xray spectroscopy
- Esame petrografico (ASTM C 856)
- Prova di durezza della matrice
- Valutazione dello stato di O-condizione dell’anello
- Test di compressione (ASTM D 395)
- Test di durezza (ASTM D 1415)
- Spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (FTIR)
3. Sviluppo del modello di previsione della vita utile
A seconda della qualità delle registrazioni storiche delle perdite, delle dimensioni del sistema di distribuzione e del numero di campioni raccolti per i test di laboratorio, si possono sviluppare i seguenti tipi di modelli di previsione della vita utile:
- Modello basato sul tasso di perdita storico:
- Modello del tasso di perdita basato su fattori influenti (identificati nel punto 1)
- Vita di servizio residua determinata dalla soglia di tasso di perdita accettabile
- Modello di degradazione delle tubazioni/resistenza residua:
- Modello che prevede il tasso di degradazione dei tubi e/o la perdita di resistenza in base a test di laboratorio, attributi dei tubi e caratteristiche dell’ambiente operativo
- Profondità di degradazione/sensibilità residua ottenuta da campioni di tubi falliti
- Vita utile residua basata sulla proiezione del tasso di degradazione/perdita di resistenza fino alla soglia di fallimento
4. Sviluppo di un piano di sostituzione principale
- Basato sul modello di previsione della vita di servizio rimanente in tutto il sistema
- Incorpora considerazioni idrauliche, operative e finanziarie, clienti critici, rischio sismico, lunghezza ottimale di sostituzione fattibile e altri fattori.
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