Universitat Ramon Llull
Pérez Martínez, Marco Antonio
Andreu Torras, Antoni
2024-01-12
249 p.
Universitat Ramon Llull. IQS
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 ha provocat fuites i avaries freqüents i per tant importants pèrdues diàries d'aigua potable. A més, l'augment de les sequeres i dels períodes d'escassetat d'aigua atribuïts a les conseqüències del canvi climàtic ha empitjorat la situació. Com a resultat, governs i autoritats han intensificat els esforços per minimitzar la pèrdua d'aigua durant el transport. La immensa extensió de la xarxa de canonades presenta un desafiament considerable en quant a la seva substitució. No només és una solució costosa a nivell econòmic, sinó que també es requereix temps i recursos significatius. Tot i això, les tecnologies sense rasa han sorgit com una alternativa viable per a la rehabilitació de canonades deteriorades, oferint reduïts costos i temps d'instal·lació més curts. Entre aquests mètodes, en els darrers anys, el Cured-In-Place Pipe (CIPP) ha experimentat un augment de la demanda, especialment en les canonades de clavegueram. No obstant, en alguns projectes de canonades de pressió han sorgit problemes a causa de les elevades pressions de treball. En aquests casos, fins i tot el mínim defecte durant la instal·lació pot tenir un impacte significatiu en el rendiment de la canonada rehabilitada generant avaries. Així doncs, és necessari ampliar el nivell de coneixement de la tecnologia CIPP. Aquesta tesi té com a objectiu contribuir al desenvolupament de la tècnica CIPP, especialment en la seva aplicació a canonades de pressió. Les aportacions es focalitzen en detectar i superar les incerteses que sorgeixen tant en el disseny com després de la instal·lació de la mànega CIPP. Concretament, en aquesta tesi s'estableix un protocol de control de qualitat robust per a mànegues de CIPP instal·lades en canonades de pressió. En segon lloc, es proposa un nou mètode d'assaig, l'IBPT, que aborda les limitacions existents per avaluar les propietats mecàniques de tracció d'una mànega en la direcció circumferencial. A més, garanteix la coherència amb els resultats dels assajos de mostres planes. D'altra banda, també s'aporten dades experimentals d'un assaig a escala real a camp realitzat en una canonada de pressió deteriorada de formigó armat. Finalment, s'ha desenvolupat un model matemàtic sofisticat per optimitzar els dissenys de mànegues semi-estructurals per a canonades de pressió que considera orificis en la canonada amfitriona tant circulars com irregulars.
En las últimas décadas, en la mayoría de los países desarrollados, el envejecimiento de las tuberías se ha convertido en una realidad debido principalmente a unas tasas de renovación insuficientes. El deterioro generalizado de las tuberías ha provocado frecuentes fugas y fallos, resultando en pérdidas significativas diarias de agua potable. Además, el aumento de las sequías y los períodos de escasez de agua, atribuidos a las consecuencias del cambio climático, ha empeorado la situación. En consecuencia, gobiernos y autoridades han intensificado los esfuerzos para minimizar la pérdida de agua durante el transporte. La gran extensión de la red de tuberías presenta un desafío considerable para su reemplazo. No solo es una solución costosa a nivel económico, sino que también requiere de tiempo y recursos significativos. Sin embargo, las tecnologías sin zanja han surgido como una alternativa viable para rehabilitar tuberías deterioradas, ofreciendo costes reducidos y tiempos de instalación más cortos. Entre estos métodos, en los últimos años, el Cured-In-Place Pipe (CIPP) ha experimentado un aumento de la demanda, especialmente en las tuberías de alcantarillado. Sin embargo, en algunos proyectos de tuberías de presión han surgido problemas debido a las elevadas presiones de trabajo. En estos casos, incluso el mínimo defecto en la instalación puede tener un impacto significativo en el rendimiento de la tubería rehabilitada, generando averías. Así pues, resulta necesario ampliar el nivel de conocimiento de la tecnología CIPP. Esta tesis tiene como objetivo contribuir al desarrollo de la técnica CIPP, especialmente en su aplicación a tuberías de presión. Las aportaciones se focalizan en detectar y superar las incertidumbres que surgen tanto en el diseño como después de la instalación de la manga CIPP. Concretamente, en esta tesis se establece un protocolo de control de calidad robusto para mangas de CIPP instaladas en tuberías de presión. En segundo lugar, se propone un nuevo método de ensayo, el IBPT, que aborda las limitaciones existentes para evaluar las propiedades mecánicas de tracción en la dirección circunferencial. Además, garantiza la coherencia con los resultados de los ensayos de muestras planas. Por otra parte, se aportan también datos experimentales de un ensayo a escala real a campo realizado en una tubería de presión de hormigón armado deteriorada. Finalmente, se ha desarrollado un sofisticado modelo matemático para optimizar los diseños de mangas semi-estructurales para tuberías a presión que considera orificios en la tubería huésped irregulares y circulares.
The aging of pipelines in most developed countries has become a reality in recent decades, primarily due to insufficient renovation rates. Widespread pipeline deterioration has led to frequent leaks and failures, resulting in significant daily potable water losses. Additionally, the rise in droughts and periods of water scarcity, attributed to the consequences of climate change, has aggravated the situation. Consequently, governments and authorities have intensified efforts to minimize water loss during transportation. The vast network of pipelines poses a considerable challenge for their replacement. It is not only a costly endeavor, but it also demands significant time and resources. Trenchless technologies have emerged as a viable alternative to replacing damaged pipes, offering reduced costs and shorter installation times. Among these methods, Cured-In-Place Pipe (CIPP) technology has witnessed a surge in demand in recent years, especially in sewer pipes. However, challenges have arisen in some pressure pipe projects involving higher pressures. Even minor installation defects can significantly impact the performance of the rehabilitated pipe, leading to failures. Hence, there is a need to increase the level of knowledge of the CIPP technology. This thesis aims to contribute to developing the CIPP technique, mainly in its application to pressure pipes. The contributions focus on detecting and surpassing the uncertainties that arise during the design and after installing a CIPP liner. Particularly, this research established a robust quality control protocol for CIPP liners installed on pressure pipes. Secondly, a novel testing method, the IBPT, is introduced, addressing existing limitations in assessing hoop tensile performance and ensuring alignment with results from flat sample tensile tests. The research further provides experimental evidence from a full-scale test on a severely damaged reinforced concrete pressure pipe. A sophisticated mathematical model is also developed, optimizing semi-structural liner designs for pressure pipes by accommodating irregular and circular host pipe holes.
Cured-In-Place Pipe; Inner Balloon Pressure Test IBPT; Trenchless technologies; Full-scale test; CIPP; Semi-structural liner design; Mechanical testing; Composite; Water pressure pipes rehabilitation; Quality control
62 - Ingeniería. Tecnología; 624 - Ingeniería civil y de la construcción en general; 628 - Ingeniería sanitaria. Agua. Saneamiento. Ingeniería de la iluminación
Enginyeria, indústria i construcció
ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
