Lokalizacja i wykrywanie wycieków wody

Zajmujemy się lokalizacją awarii podziemnych instalacji wodociągowych oraz wykrywaniem źródeł wycieków wody w budynkach.

Mając za sobą doświadczenie związane z diagnostyką blisko 2500 obiektów, jesteśmy w stanie podjąć się badania każdej instalacji niezależnie od charakteru wycieku wody.

Głównym polem specjalizacji firmy w zakresie wykrywania wycieków wody jest diagnostyka awarii na rozległych, podziemnych instalacjach przeciwpożarowych.

Dzięki wieloletniemu doświadczeniu w stosowaniu różnorodnych metod pomiarowych, realna skuteczność lokalizacji wycieków wody jest na poziomie około 95%.

Metodologia poszukiwania nieszczelności dobierana jest indywidualnie w zależności od charakterystyki technicznej badanej instalacji, wielkości wycieku wody oraz od szczegółów związanych z przebiegiem instalacji w terenie.

Jak znaleźć wyciek wody ?  Metody lokalizacji wycieków

Większość osób, po tym jak zorientują się, że mają wyciek z instalacji wodnej, zastanawia się czy i jak można zlokalizować wyciek wody.

O ile część osób słyszała o badaniu kamerą termowizyjną, o tyle inne, liczne metody wykrywania nieszczelności są zazwyczaj nieznane.

Poniżej zamieszczony został opis różnych wykorzystywanych metod wykrywania wycieków, wraz z opisem możliwości i obszaru ich zastosowania oraz określeniam głównych wad i zalet.

Firma Infra Skan wykorzystuje różne metody pomiarowe do lokalizacji nieszczelności instalacji zależnie od ich charakteru.

W przypadku wycieków z podziemnych instalacji wodociągowych lub przeciwpożarowych najczęściej stosowana jest metoda elektroakustyczna (geofon) lub diagnostyka metodą gazu znacznikowego (niekiedy nazywana metodą gazu śladowego).

W trakcie diagnostyki awarii podziemnych instalacji metalicznych (rury stalowe lub żeliwne) dobre rezultaty daje metoda korelacyjna, a zastosowanie hydrofonów zamiast klasycznych mikrofonów pozwala również na zastosowanie metody korelacyjnej na instalacjach wykonanych z tworzywa.

Lokalizacja wycieków wody wewnątrz budynków pozwala na dodatkowe wykorzystanie metody termowizyjnej i wilgotnościomierza, które wraz z geofonem i metodą gazu znacznikowego są najczęściej stosowane do wykrywania przecieków w budynkach.

Dobór najlepszej metody detekcji wycieku zależy od bardzo wielu czynników charakterystycznych dla konkretnej awarii oraz od doświadczenia diagnosty. Poniżej znajduje się przybliżony opis różnych metod lokalizacji wycieków.

1) Metoda elektroakustyczna wykrywania wycieków - Geofon

Metoda ta polega na "nasłuchiwaniu" odgłosów wycieku z instalacji znajdującej się zazwyczaj 1.5 - 2 metrów pod poziomem gruntu, przy pomocy urządzenia zwanego geofonem.
Składa się ono z superczułego mikrofonu, słuchawek oraz jednostki głównej, w której następuje analiza odbieranego sygnału.
Zaawansowana jednostka główna wykorzystuje cyfrową metodę przetwarzania sygnałów, pozwalającą precyzyjnie wyodrębnić (odfiltrować) szum charakterystyczny dla wycieku wody, nawet przy stosunkowo dużym natężeniu hałasu zewnętrznego.
Typowy geofon posiada wymienne mikrofony, dobierane w zależności od warunków badania.

Najczęściej stosowane mikrofony to tzw. mikrofon prętowy służący do osłuchu elementów armatury badanego rurociagu oraz mikrofon kielichowy / gruntowy, który służy do osłuchu gruntu / trasy nad rurociagiem.

Szukanie nieszczelności instalacji podziemnej zazwyczaj rozpoczyna się od detekcji geofonem z mikrofonem prętowym. 

W przypadku wycieku wody z wodociagu wykonanego z tworzywa, mikrofon prętowy pozwala jedynie na lokalizację przecieków znajdujących się blisko osłuchiwanej armatury, gdyż rury z tworzwa bardzo tłumią propagację fal dźwiękowych, co sprawia iż nawet wyciek znajdujący się kilka / kilkanaście metrów od osłuchiwanej armatury może być zbyt cichy, aby go poprawnie zdiagnozować.

W przypadku badania wycieku wody z instalacji wykonanej z rur stalowych, osłuch mikrofonem prętowym zasuw i hydrantów zazwyczaj pozwala potwierdzić występowanie podziemnych przecieków instalacji, znajdujących się od kilkudziesięciu do  kilkuset metrów od osłuchiwanego punktu.

  

Zamiana mikrofonu prętowego na mikrofon kielichowy pozwala z kolei na wykrywanie wycieków znajdujących się bezpośrednio pod osłuchiwanym terenem. W ten sposób ograniczamy zakres analizowanego odcinka jedynie do kilku metrów rury znajdującej się poniżej diagnosty/geofonu, ale z kolei pozwala to na dokładne zawężenie miejsca podziemnej nieszczelności. 

Tak więc uwzględniając specyfikę obu opisanych mikrofonów, standardowa detekcja nieszczelności z wykorzystaniem geofonu odbywa się dwuetapowo.

W pierwszej kolejności osłuchiwane są elementy armatury wodociągu/instalacji w celu zawężenia miejsca występowania nieszczelności.

Następnie, po wstępnym określeniu rejonu występowania wycieku, dokonywane jest precyzyjne lokalizowanie miejsca przecieku przy wykorzystaniu geofonu i mikrofonu ziemnego.

W przypadku występowania wątpliwości czy słyszany szum jest wynikiem pobliskiego występowania wycieku, czy też innych zakłóceń, możliwe jest wykonanie dodatkowych testów związanych z rejestracją skali szumu wycieku w funkcji ciśnienia w instalacji oraz wzdłuż różnych profili podłużnych i poprzecznych.

Prawidłowo zinterpretowane, testy te znacząco podnoszą skuteczność procesu wykrywania wycieków.

Badanie przy wykorzystaniu geofonu odbywa się na instalacji pracującej pod ciśnieniem, napełnionej wodą lub sprężonym powietrzem.

W przypadku pomiarów instalacji zewnętrznych wykonanych ze stali, metoda elektroakustyczna gwarantuje zazwyczaj świetne rezultaty.
Natomiast dla instalacji z tworzywa skuteczność tej metody znacząco zależy od wielkości wycieku, gdyż zarowno PEHD jak i PVC to materiały "ciche" i słabo przewodzą dźwięki.
Diagnostyka dużych wycieków na rurach wykonanych z tworzywa daje dobre w rezultaty w przypadku osłuchu utwardzonych terenów nad rurociągiem geofonem z mikrofonem ziemnym, ale olbrzymie znaczenie mają tutaj warunki pomiaru i doświadczenei diagnosty.

Instalacje wykonane z żeliwa stanowią przypadek pośredni pomiędzy stalą a tworzywem, a wyniki ich diagnostyki zależą wyraźnie od rodzaju żeliwa (lepsze wyniki na "starym" żeliwie szarym , gorsze wyniki na uszczelkowych połączeniach "nowego" żeliwa sferoidalnego).

O ile szum wycieku, który znajduje się w rejonie osłuchiwanej armatury możliwy jest do wyłapania nawet dla małych wycieków (<2m3/dobę), o tyle uszkodzenia "na rurze", odległe od osłuchiwanego punktu, może nie być słyszlane przy osłuchu wyłącznie armatury.
W przypadku, gdy wyciek jest dość duży (>5-7 m3/ dobę), a teren nad wodociągiem jest utwardzony, dobre wyniki lokalizacji można uzyskać osłuchując teren bezpośrdnio nad wodociągiem, przy użyciu geofonu z mikrofonem ziemnym.

Dla instalacji wewnętrznych, położonych płytko pod posadzką,  metoda elektroakustyczna daje możliwość wykrycia wycieków, nieporównywalnie mniejszych aniżeli na sieciach zewnętrznych, aczkolwiek liczne odbicia fal dzwiękowych od przyległych ścian i innych instalacji mogą prowadzić do niejednoznacznych wyników.

Podsumowując:

Do głównych zalet metody metody elektroakustycznej należy zaliczyć:

- możliwość badania każdej instalacji ciśnieniowej, niezależnie od medium, które się w niej znajduje (ciepła woda, zimna woda, para, sprężone powietrze)
- możliwość szybkiego zawężenia obszaru poszukiwań na rozległych sieciach wodociągowych
- możliwość wykrycia wycieków na instalacjach przeciwpożarowych bez ingerencji w układ, czyli przy zapewnionej ochronie PPOŻ.

Do głównych wad metody elektroakustycznej zaliczamy:

- bardzo duży spadek skuteczności metody podczas badania wodociągów wykonanych z tworzywa (PEHD lub PVC)
- pomiar elektroakustyczny wymaga ciszy w dość dużym promieniu od badanej instalacji
- diagnostyka elektroakustyczna małych wycieków jest mniej jednoznaczna i obarczona większym ryzkiem błędnej lokalizacji

2) Metoda korelacyjna lokalizacji wycieków z instalacji wodociągowych

Jest to metoda zazwyczaj wykorzystywana do badania wodociągów zewnętrznych, aczkolwiek można ją również wykorzystać do badania rozbudowanych instalacji wewnętrznych (np. siec CO dużych budynków).

Polega ona na komputerowej obróbce szumu wycieku, który rozprzestrzenia się wzdłuż ścianek rury wodociagowej oraz przez słup wody w rurze.
Po podłączeniu dwóch nadajników do elementów armatury wodociagu, przenośny komputer odbiera drogą radiową sygnał z nadajników, a następnie analizuje go i dokonuje stosownych obliczeń.
Komputer oblicza różnicę czasu pomiedzy dotarciem szumu do każdego z nadajników.

Szum wycieku dotrze szybciej do nadajnika znajdującego bliżej miejsca wycieku, natomiast opóźnienie pomiedzy oboma nadajnikami obliczonane jest jako różnica czasu, dla którego szumy rejestrowane przez oba nadajniki osiągają największą korelację .

Na podstawie wprowadzonych danych dotyczących rodzaju badanej instalacji (średnica, materiał rury, długość odcinka) weryfikowana jest prędkość rozchodzenia się dźwięku wzdłuż instalacji, co wraz z obliczonym opóźnieniem pozwla wskazać, na którym metrze badanej instalacji występuje potencjalne uszkodzenie instalacji.
Metoda ta pozwala szybko i precyzyjnie badać wycieki i to niezależnie od głębokości posadowienia instalacji, ale podobnie jak metoda elektroakustyczna jest wrażliwa na poziom hałasu oraz materiał z jakiego zrobione są rury.

W celu uzyskania poprawnych wyników ważna jest znajomość trasy rurociągu, gdyż zgodnie z wcześniejszym opisem, długość badanego odcinka jest wprowadzana do urządzenia w celu wykonania obliczeń. W związku z czym, wraz z korelacją często wykonuje się lokalizację przebiegu instalacji wykrywaczem infrastrukury podziemnej wraz z generatorem sygnału pomiarowego.

Główne zalety pomiarów korelacyjnych to:

- szybkie badanie odcinków instalacji
- diagnostyka niezależna od głębokości ułożenia instalacji
- dla udanych korelacji, wysoka dokładność lokalizacji

Główne wady pomiarów korelacyjnych to:

- wrażliwość na hałas
- duży spadek skuteczności dla instalacji wykonanych z tworzywa
- w celu uzyskania dużej dokładności wymagany jest fizyczny dostęp do materiału rury co kilkadziesiąt/kilkaset metrów, w celu podpięcia nadajników, co może wymagać wykonania odkrywek.

3) Metoda korelacyjna lokalizacji uszkodzeń z wykorzystaniem hydrofonów

Metoda ta w gruncie rzeczy jest jedynie modyfikacją wcześniej opisanej metody korelacyjnej, z tą różnicą, iż do nasłuchu wykorzystywane są hydrofony zamiast "zwykłych" mikrofonów.
Hydrofony zostały wprowadzone w celu poprawy możliwości diagnostycznych na rurach z tworzywa sztucznego, gdyż w odróżnieniu od tradycyjnych mikrofonów, w głównym stopniu rejestrują one szum rozprzestrzeniający się wzdłuż słupa wody. Dzięki temu możliwe jest badanie trudniejszych wycieków, na dłuższych odcinkach instalacji.

W porównaniu do wcześniej opisanej tradycyjnej metody korelacyjnej, główne zalety wykorzystania hydrofonów to:
- możliwości badania trudniejszych wycieków na dłuższych odcinkach instalacji

Natomiast główne wady, to:
- dłuższy czas badania związany z koniecznością podpięcia hydrofonów
- konieczność podpięcia hydrofonów do słupa wody (np. poprzez hydrant), co nie zawsze jest możliwe (np. w przypadku długich wodociągów lub długich instalacji tryskaczowych)

4) Lokalizacja nieszczelności z wykorzystaniem logerów korelujących i hydrofonów

Metoda ta jest kolejnym rozwinięciem metod korelacyjnych opisanych powyżej, mającym na celu podniesienie skuteczności nieinwazyjnej detekcji wycieków na rurach z tworzywa.
W odróżnieniu od klasycznej korelacji, gdzie obliczenia dokonywane są w trybie rzeczywistym przez korelator, logery korelujące rejestrują szum z wielu elementów armatury, do których są podpięte w wewnętrznej pamięci, a analiza wyników wykonywana jest na specjalistycznym oprogramowaniu po zgraniu wyników pomiaru na komputer.

Zastosowanie logerów korelujących zwiększa skuteczność diagnostyki trudnych wycieków ze względu na zainstalowanie wielu (maksymalnie ośmiu) logerów korelujących i hydrofonów, na wielu elemenatch armatury. Pozwala to na jednoczesną rejestrację sygnatury akustycznej instalacji w różnych jej punktach, ale w tych samych warunkach i przy tym samym natężeniu szumu wycieku/zakłóceń. Uzyskane wyniki, w trakcie analizy na oprogramowaniu, podlegają krzyżowej korelacji pomiędzy każdymi dwoma logerami, co pozwala na wieloetapową weryfikację wyników. 

Dodatkowym atutem logerów korelujących jest rejestracja kilku zaprogramowanych okresów pomiarowych, w indywidualnie zapropgramowanym czasie i ustalonych odstępach czasu, co podczas obróbki na komputerze pozwala na odrzucenie przypadkowych zakłóceń wpływających na pojedyńczą sesję pomiarową.

Główną wadą logerów korelujących, podobnie jak i "zwykłych" hydrofonów (w porównaiu do klasycznej korelacji) jest dłuższy czas badania związany z koniecznością montażu logerów / hydrofonów oraz ograniczenia montażu hydrofonów na elementach armatury z dostępem do słupa wody. 

Jak w przypadku każdej korelacji, w celu dokonania prawidłowych obliczeń konieczna jest znajomość przebiegu instalacji .

Jako, że hydrofony mają najczęściej zastosowanie do badania instalacji z tworzywa, to trasowanie przebiegu instalacji wykonanej z PEHD lub PVC zależy od tego w jaki sposób została ona wykonana. W przypadku, gdy rurociąg został połoźony zgodnie z zasadami, tzn. nad rurą znajduje się przewodząca taśma lokalizacyjna, to nie stanowi to większego problemu. W takim przypadku wystarczy podpiąć generator sygnału do taśmy lokalizacyjnej i określić położenie taśmy ułożonej nad rurociągiem.

W przypadku, gdy podczas prac instalacyjnych nie położono taśmy lokalizacyjnej, to najlepsze rezultaty daje wprowadzenie do wnętrza rury sondy lokalizacyjnej pchanej na włóknie szklanym, co pozwala na bardzo precyzyjne lokalizowanie przebiegu rury nawet przy jej głębokim położeniu.

  

5) Metoda gazu znacznikowego wykrywania wycieków (metoda gazowa, gaz śladowy)

Metoda ta polega na wprowadzeniu do badanej instalacji odpowiedniej mieszanki gazowej (95%N2, 5%H2), która następnie penetruje wszelkie nieszczelności i przedostaje się na powierzchnię, gdzie jej pojawienie się jest rejestrowane przez zaawansowany detektor.
Stosowana mieszanka gazowa jest nietoksyczna i nie stanowi zagrożenia dla ludzi, natomiast, ze względu na specyficzny skład, jest w stanie penetrować najmniejsze nawet nieszczelności i przedostawać się przez pory w betonie, asfalcie i fugi między płytkami.
Metoda ta może zostać również wykorzystana do badania szczelności poszyć dachów płaskich, hydroizolacji parkingów itp.
Największą zaletą tej metody jest jednoznaczność wyników - jako że stosowana mieszanka gazowa nie występuje naturalnie w środowisku (z nielicznymi wyjątkami dotyczącymi badania specyficznych obiektów, które stwierdzono doświadczalnie), jej pojawienie się na powierzchni gruntu/ podłogi świadczy o wycieku w bezpośrednim otoczeniu miejsca rejestracji gazu.

W przypadku diagnostyki przecieków metodą gazu śladowego preferowana jest dobra znajomość przebiegu instalacji , przy czym możliwe jest badanie wycieków na nie wytyczonych instalacjach, takich jak gruntowe wymienniki ciepła czy też wielko-powierzchniowe ogrzewanie gruntu jak na poniższym zleceniu lokalizacji nieszczelności ogrzewania płyty boiska w Arłamowie.

Główne zalety metody gazu znacznikowego przy poszukiwaniu uszkodzeń instalacji to:

- jednoznaczność wyników, czyli minimalne ryzyko błędnego wskazania
- możliwość badania wszelkich wcześniej opróżnionych instalacji
- możliwość badania wycieków wodciągowych o małej skali, które byłyby nie do znalezienia innymi metodami

Główne wady metody gazowej w procesie wykrywania uszkodzeń to:

- metoda daje najlepsze rezultaty podczas badania przy dobrych warunkach pogodowych (brak silnego wiatru)
- w przypadku obiektów z systemem detekcji gazów (ppoż) wymagane jest "uśpienie" systemu, aby nie wywoływać sztucznych alarmów
- trudniejsze badanie bardzo głęboko posadowionych instalacji (przy głębokości >2.5m)
- lokalizowanie wycieków dla mocno utwardzonych powierzchni (gruba stabilizacja gruntu, podbudowa betonowa, gruba warstwa betonu wierzchniego) wymaga dodatkowych prac przygotowawczych
- dla szybkości penetracji instalacji i usprawnienia procesu badania, preferowane (aczkolwiek nie konieczne) jest opróżnienie instalacji z wody

6) Metoda termowizyjna lokalizacji wycieków

Metoda termowizyjna wykrywania nieszczelności jest zazwyczaj wykorzystywana do badania wycieków ciepłej wody (CWU, CO) na instalacjach wewnętrznych, aczkolwiek można nią badać wyciek każdego medium o temperaturze znacząco innej aniżeli temperatura otoczenia.
Lokalizacja uszkodzenia przy pomocy kamery termowizyjnej polega na lokalizacji anomalii temperatury jaka powstaje w miejscu wycieku z instalacji.
W przypadku wycieków wody zimnej zazwyczaj wymagana jest drobna modyfikacja układu zasilania instalacji, gdyż wyciek wody o temperaturze zbliżonej do temperatury otoczenia rzadko wywołuje jednoznaczne anomalie temperatury.
Metoda ta jest bardzo szybka, ale posiada swoje ograniczenia i sporadycznie znajduje zastosowanie dla wykrywania wycieków z instalacji zewnętrznych.

Zalety metody termowizyjnej wykrywania wycieków to:
- szybkość badania
- brak ingerencji w instalację

Wady metody termowizyjnej wykrywania wycieków to:

- wysoce skuteczna lokalizacja ograniczona jest zazwyczaj do instalacji CO i CWU
- problem z lokalizacją wycieków pod grubą warstwą izolacji termicznej
- możliwość wystąpienia niejednoznacznych wyników w przypadku niejednorodnej izolacji rur
- wyniki badania oraz możliwość zastosowania metody zależne od głębokości położenia instalacji oraz wielkości wycieku

W przypadku badania mocno zawilgoconych budynków podlegających póżniejszemu osuszaniu, kamera termowizyjna pozwala bardzo dobrze zwizualizować rozkład wilgoci na powierzchni zawilgoconych ścian, nawet jeśli "na oko" ściany te wydają się suche.
  

7) Metoda dymowa lokalizacji przecieków

Jest to metoda dająca świetne rezultaty w przypadku lokalizowania przeciaków dachów płaskich oraz podczas badania źródeł fetoru kanalizacyjnego w budynkach.
W przypadku dachów płaskich, po odpowiednim przygotowaniu dachu do badania, umożliwia ona "uniesienie" badanej hydroizolacji na "poduszce dymowej", co z kolei pozwala na wyłapanie nawet drobnych nieszczelności w poszyciu, w sposób bardzo łatwo interpretowalny i jednoznaczny dla obserwatorów badania.
Wykorzystywana zadymiarka jest autorską konstrukcją, będącą odpowiedzią na niedomagania konstrukcji dostępnych na rynku i umożliwia wytworzenie znacznie większego, płynnie regulowanego ciśnienia dymu, przy jednoczesnym wytwarzaniu dymu w trybie ciągłym (zdarzały się przypadki diagnostyki po innych firmach, których zadymiarki nie pozwoliły na znalezienie miejsca uszkodzenia).
Wykorzystywany dym jest calkowiecie neutralny dla ludzi, natomiast jest wyłapywany przez czujki dymowe i wymaga "uśpienia" systemów ppoż przed badaniem.

W przypadku lokalizacji miejsc infiltracji fetoru kanalizacyjnego, metoda dymowa daje świetne i łatwo interpretowalne rezultaty.
Badanie źródeł napływu fetoru z kanalizacji jest rodzajem diagnostyki, który dotyczy problemu bardzo dokuczliwego dla użytkowników obiektów.

Mało który problem jest tak dotkliwy dla użytkowników jak wyczuwalny w całym pomieszczeniu fetor kanalizacyjny, przy braku możliwości określenia skąd on pochodzi.
  
Metoda dymowa w takim przypadku pozwala na wizualne określenie skąd napływa smród/fetor, gdyż dym ulatnia się z badanej instalacji tą samą drogą co brzydkie zapachy.

8) Poszukiwanie źródła przecieku wilgotnościomierzem

Pomiar wilgotnościomierzem dotyczy pomiarów wewnątrz budynków i jest metodą wykorzystywaną do zawężenia rejonu uszkodzenia instalacji lub do przybliżonej lokalizacji wycieków o bardzo małej skali czy też przecieków spoza instalacji, które nie są dostępne dla innych metod pomiarowych.
Wilgotnościomierz elektroniczny w sposób nieinwazyjny pozwala badać murowane ściany oraz lite posadzki, nawet w przypadku pokrycia ich płytkami ceramicznymi.
Problem z wykorzystaniem tej metody dotyczy głównie ścian szkieletowych oraz podłogi na legarach, gdyż są to konstrukcje mocno niejednorodne, w których migracja wilgoci może odbywać się bez widocznych objawów lub w sposób nieprzewidywalny do analizy.

9) Badanie kamerą endoskopową oraz kanalizacyjną (badanie kamerą inspekcyjną)

Pomiar kamerą inspekcyjną/endoskopową pozwala na inspekcję fragmentów przegród budowlanych oraz instalacji, które byłyby niedostępne do zwykłych oględzin.
Pozwala to wykrywać uszkodzenia instalacji kanalizacyjnych, problemy przewodów wentylacyjnych oraz diagnozować problemy we wnętrzu przegród w budownictwie szkieletowym.
Do badania wykorzystywane są różne endoskopy i kamery począwszy od 6mm, przez endoskop 9-cio i 14 milimetrowy, aż po kamery zdolne do badania rur ośrednicy od 40 do 200mm.

10) Badanie przecieków barwnikami przemysłowymi

Diagnostyka nieszczelności z wykorzystaniem barwników wykorzystywana jest do śledzenia ścieżki migracji wody.
Ma to zastosowanie w przypadku śledzenia połączeń instalacji kanalizacyjnej oraz w przypadku problemów z określeniem skąd pochodzi napływająca woda.
Wykorzystując różne barwniki w różnych badanych instalacjach, możliwe jest wstępne określenie jakie jest źródło poszukiwanego przecieku.