TNO05 Faalkansmodel voor asset management van persleidingen – Fase 2

Aanleiding van het project

In 2016 hebben TNO en Rotterdam het initiatief genomen om een Plan van Aanpak (PvA) op te stellen voor de ontwikkeling van een faalkansmodel voor asset management van persleidingen. In dat PvA is een traject geschetst dat bestaat uit drie fasen:
Fase 1. Proof of principle: ontwikkelen 1e versie faalkansmodel en aantonen dat dit leidt tot een werkbaar principe
Fase 2. Proof of concept: Doorontwikkeling in 2e versie faalkansmodel, waarbij het model in conceptueel opzicht compleet wordt gemaakt door een combinatie van verbreden (toevoegen ontbrekende faalmechanismen) en verdiepen (meenemen informatie uit inspecties)
Fase 3. Proof of producibility: Koppeling van faalkansmodel aan bestaande asset management systemen en concept voor userinterface (demonstratie userinterface)
Fase 1 is gefinancierd en ondersteund door een consortium bestaande uit Rotterdam, Waternet, RIONED en STOWA, waarbij aanvullende financiering is verkregen uit de TKI Deltatechnologie. De resultaten van fase 1 zijn opgenomen in TNO rapport TNO 2019 R10463 faalkansmodel persleidingen – Proof of Principle. De consortiumpartners hebben op basis van de resultaten van fase 1 aangegeven op door te willen gaan met fase 2, de ontwikkeling van de Proof of Concept.

Doel van het project

De doelstelling van de Proof of Concept fase is om door middel van een werkend model te demonstreren dat de faalkansbenadering geschikt is voor het bepalen van de restlevensduur van persleidingen voor het areaal van een beheerder. Hiertoe wordt in fase 2 het faalkansmodel zodanig verder uitgewerkt dat het na afloop van fase 2 gereed is om te worden geïmplementeerd in fase 3 Proof of Producibility. Met andere woorden: het model moet inhoudelijk gezien geheel gereed komen in fase 2, terwijl de inbedding en software en de ontwikkeling van software interfaces plaats zal vinden in fase 3. Dit houdt in dat het rekenmodel aan het eind van fase 2 nog niet ontsloten is voor gebruik door assetmanagers en alleen nog door het projectteam kan worden toegepast.

Het belangrijkste resultaat van het fase 2 van het project is een rekenmodel met als input:
Beschikbare gegevens, zoals leidingkenmerken, conditie en belasting, van meerdere gebruikers/beheerders
en output:
faalkansen/jaar per segment per mechanisme samen geplot op overzichtskaart en opgerold/samengevoegd tot een concrete faalkans per segment

Daarnaast wordt een rapport opgeleverd met de onderbouwing van de modelkeuzes en de grootste bronnen van onzekerheid in de uitkomsten.

Omschrijving van de activiteiten

1. Systeembeschrijvingsinformatie verzamelen
De beheerders (Rotterdam, Waternet, Aa en Maas) leveren informatie en laten inspecties en metingen uitvoeren door derden waarvan gegevens worden ingebracht. Schmidt ontwikkelt een techniek die in Rotterdam wordt toegepast om gegevens van persleidingen te verzamelen. P4UW en Deltares spelen een coördinerende rol en analyseren de data. TNO en Deltares zetten beheerdata om naar een geschikt format voor gebruik in fysische modellering.
2. Aanvullende faalmechanismen uitwerken
Deltares, TNO en P4UW voegen faalmechanismen (falen buisverbindingen, falen door inwendige over- en onderdruk en falen appendages) toe aan het model uit fase 1. TNO voegt PVC toe als buismateriaal aan het model uit fase 1.
3. Valideren fysisch gebaseerd faalkansmodel
Deltares verbetert de deelmodellen (zetting, aantasting) door 10 persleidingen door te rekenen en te valideren met inspectiegegevens. TNO verwerkt dit in de onderliggende modellen van het faalkansmodel.
4. Opstellen statistisch faalkansmodel gebaseerd op incidentendatabase
P4UW maakt een opzet voor een statistisch faalkansmodel op basis van de data.
5. Update overkoepelend faalkansmodel
Het faalkansmodel uit fase 1 wordt verbreed met aanvullende faalmechanismen, de onderliggende verbeterde deelmodellen worden gekoppeld en de statistische module wordt toegevoegd in de berekening van de gecombineerde faalkans.

Verwachte resultaten

De verwachte producten zijn:
1 database met daarin de objecten (hydraulische eenheden en leidingsegmenten) die door de deelmodellen per bezwijkmechanisme gebruikt worden
2 Faalkansmodel op Proof of Concept niveau met een fysische en statistische component dat de faalkans van een leidingsegment berekent
3 Rapportage

Bij succesvolle oplevering van de PoC wordt de PPS voortgezet naar de laatste fase: fase 3. Daarin wordt het faalkansmodel in een Proof of Producibility verder uitgewerkt, getest en gereed gemaakt voor exploitatie in software voor beheerders.

Innovativiteit

In Nederland ligt 13.000 km persleiding, waarvan een groot deel stamt uit de jaren ’70 toen in het kader van de WVO op grote schaal zuiveringstechnische werken zijn aangelegd. De huidige faalkans ligt op ca. 1 incident per 100 km/jaar en dat is laag in verhouding tot bijvoorbeeld drinkwater waar dit ligt op 6 incidenten per 100 km/jaar. De eerste resultaten van het lopende RIONED project ‘incidentendatabase persleidingen’, zoals gepresenteerd op het persleidingensymposium in Gorinchem op 20 maart 2019, laten echter zien dat het aantal incidenten toeneemt.. In combinatie met het gegeven dat veel leidingen hun ontwerplevensduur (van 50 jaar) naderen of reeds zijn gepasseerd, wordt branche breed de urgentie gevoeld meer grip te krijgen op de conditie- en restlevensduurbepaling ten behoeve van besluitvorming ten aanzien van onderhoud en vervanging van persleidingen.

Uitgangspunt voor restlevensduurbepaling is de actuele conditie van de persleiding. De conditie van een (pers)leiding kan worden vastgesteld op basis van inspectie. In tegenstelling tot bij vrij verval riolering, waar visuele inspecties de basis vormen voor de besluitvorming over maatregelen als repareren of vervangen, geldt dat voor persleidingen nog geen breed toepasbare inspectietechniek beschikbaar is. Daarbij komt nog dat de meeste persleidingen slecht toegankelijk zijn en geen voorzieningen hebben om inspectieapparatuur toegang te verlenen. Dit maakt dat de beschikbare informatie over de actuele conditie van persleidingen nog vrij schaars is. Op dit aspect is de sector volop in beweging en worden steeds vaker inspecties uitgevoerd aan persleidingen, die maken dat de inspectiegegevens met informatie over de huidige status van persleidingen beschikbaar komen.

Daar voor het bepalen van de restlevensduur de huidige conditie een belangrijke variabele is, en deze voor de meeste persleidingen niet goed bekend is, wordt voor persleidingen tot op heden veelal de beheerstrategie ‘fail and fix’ ge

Valorisatie

1. Valorisatie en disseminatie voor en door beheerders (w.o. Rotterdam, Waternet, Aa en Maas): Onder toezicht van RIONED is een aanzet gemaakt voor een incidentendatabase die in dit project verder wordt uitgewerkt. Dit project geeft zicht op een toepassing van deze incidentendatabase. RIONED zal op basis van dit projecten beheerders verder helpen om incidenten uniform te kunnen registreren en deze data te ontsluiten via de database.
2 Valorisatie door TNO, Deltares, P4UW: Het faalkansmodel is na dit project bruikbaar voor toepassing door de kennispartners voor specifieke cases en er is een beeld hoe dit toepasbaar gemaakt kan worden in de dagelijkse asset management praktijk van beheerders. De insteek is dat de partners na dit project een fase 3 ingaan om de laatste stap te realiseren.
3 Disseminatie door TNO, Deltares: Het rapport wordt publiek beschikbaar gesteld en elementen uit het onderzoek worden uitgebreider (wetenschappelijk) gepubliceerd.