project

Actuele kennis van het faal- en degradatiegedrag van PVC numeriek beschrijven

Degradatiemodel PVC in Comsima

Expert(s):
dr.ir. Karel van Laarhoven, dr. Peter van Thienen, ir. Andreas Moerman, ing. George Mesman, dr.ir. Bas Wols, drs. Nellie Slaats

  • Startdatum
    01 jan 2018
  • Einddatum
    31 dec 2019
  • Opdrachtgever
    Bedrijfstakonderzoek
  • samenwerkingspartner(s)
    PWN, WML

In Nederland is PVC het meest toegepaste leidingmateriaal: meer dan de helft van het drinkwaterdistributienetwerk bestaat uit PVC-leidingen. Het kunnen bepalen en voorspellen van de conditie van de leidingen is cruciaal voor goed assetmanagement. Het doel van dit project is om de actuele kennis van het faal- en degradatiegedrag van PVC numeriek te beschrijven en in te bedden in de rekentool Comsima, zodat drinkwaterbedrijven de kennis kunnen gebruiken voor de ondersteuning en onderbouwing van saneringsbeslissingen, inspectieprogramma’s, levensduurvoorspelling, exitbeoordelingen en de ontwikkeling van nieuwe technieken voor toestandsbepaling.

Kennis over PVC ontwikkelen

PVC-leidingen worden ontworpen met een verwachte levensduur van 50 jaar bij nominale belasting. Dit betekent dat de oudste buizen (ongeveer 10.000 km) al aan het eind van de ooit beoogde levensverwachting zijn. Bij PVC-buizen van goede kwaliteit die niet boven de norm worden belast heeft

Boersma A., Breen J. (2005) Long term performance prediction of existing PVC water distribution systems. TNO I – IX

uitgewezen dat een levensduur van 100 jaar mag worden verwacht. Daarnaast zijn in dat onderzoek de optredende faal- en degradatiemechanismen benoemd en beschreven. Tussen 2007 en 2015 is er onderzoek gedaan

Mesman G.A.M. (2015) Kennisregels PVC. BTO 2015.054. KWR, Nieuwegein

. Dit onderzoek wees uit dat er in de praktijk grote variatie is in de kwaliteit en de belasting van PVC-leidingen.

Fundamenteel inzicht in het falen van PVC is dus van belang om te bepalen en te verklaren welke leidingen ‘voortijdig’ falen, maar ook om een betere voorspelling van het aantal storingen van een verouderend PVC-leidingnet te kunnen maken. Door de wiskundige beschrijving van de verschillende faal-, degradatie- en belastingsmechanismen te combineren in één model, wordt meer inzicht verkregen in hun samenhang en de individuele bijdrage van elk aan het resulterende totale proces. De

Wols B.A., Moerman A. (2015) COMSIMA: model voor spanningen op ondergrondse leidingen. BTO 2015.206(S). KWR, Nieuwegein

is met dat doel ontwikkeld.

Comsima combineert fysische belastingmodellen, ontwerpnormen en een geparametriseerde beschrijving van  de leiding en omgeving om de leidingconditie met numerieke simulaties te benaderen. Daarnaast is de tool uitgerust met de fenomenologische degradatiemodellen uit

Beuken R.H.S., Mesman G.A.M. (2011) Kennissysteem levensduurbepaling. BTO 2011.113(s). KWR, Nieuwegein

, om op basis van beschikbare leidingdata een inschatting te maken van het moment waarop de leidingconditie niet meer zal voldoen. Op die manier kan de algemene kennis over degradatie worden toegepast op specifieke delen van het net, zodat meetgegevens en specificaties van het net kunnen worden vertaald naar informatie over de conditie.

Uitbreiden van Comsima

Het doel van dit project is om Comsima uit te breiden met de actuele kennis van het materiaal PVC. Voor dit materiaal zijn nog niet alle relevante processen in Comsima geïmplementeerd. Mechanische veroudering van het materiaal door scheurgroei, fysische veroudering van het materiaal en ingesloten ringspanningen ontbreken. Natuurkundige modellen zijn voor ieder van deze processen beschreven in de literatuur. In het project worden deze modellen in kaart gebracht, aangevuld of omgeschreven en aan Comsima toegevoegd.

Toepassing

Met het voltooide model wordt een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd om te bepalen welke degradatiemechanismen dominant zijn en welke systeemparameters het belangrijkst zijn om te kennen. Op die manier wordt de actuele modelkennis van het falen van PVC als leidingmateriaal toegankelijk en inzichtelijk. De kennis wordt daarmee bruikbaar voor de ondersteuning en onderbouwing van saneringsbeslissingen, inspectieprogramma’s, levensduurvoorspelling, exit-beoordelingen en de ontwikkeling van nieuwe technieken voor toestandsbepaling.

Literatuur over PVC