Científicos coreanos trabajan para evitar fugas de agua de las tuberías de calefacción urbana

Crédito de la imagen: Canva

Por el equipo editorial de E&T

Publicado jueves, 22 de diciembre de 2022

Usando herramientas de aprendizaje automático entrenadas con información de emisión acústica (AE) y sensores de acelerómetro, el equipo de investigación tuvo como objetivo prevenir fugas peligrosas.

El Instituto Coreano de Ingeniería Civil y Tecnología de la Construcción (KICT, por sus siglas en inglés) ha desarrollado una nueva tecnología para el diagnóstico de fallas para evitar fugas de agua de las tuberías de calefacción urbana, que suministran energía de manera ecológica y económica.

KICT llevó a cabo una investigación para medir las señales anormales de las tuberías mediante el uso de sensores de emisión acústica (AE) y sensores de acelerómetro, y clasificó las señales mediante el aprendizaje automático para aumentar la precisión de detección y diagnosticar diversas anomalías, incluida una fuga de agua.

La prevención de tales fugas podría aumentar drásticamente la seguridad pública. Las tuberías de calefacción urbana suministran agua caliente a temperaturas de hasta 120 ℃ a presión constante desde una planta de producción de agua caliente de calefacción urbana hasta el punto de demanda.

Cuando se produce una fuga en una de estas tuberías, especialmente si se produce cerca de una carretera, puede tener consecuencias fatales. Este fue el caso en 2018, cuando una tubería subterránea de agua caliente se rompió cerca de la estación de metro Baekseok en Ilsan. La fuga causó la muerte de una persona e hirió a otras 56.

Una planta piloto equipada con un sistema de calefacción urbana circulante/Instituto Coreano de Ingeniería Civil y Tecnología de la Construcción

Crédito de la imagen: NIST

Las tuberías preaisladas (PIP) que se utilizan para las tuberías de calefacción urbana consisten en una tubería portadora de acero dulce que transporta agua caliente, un material aislante que mantiene la temperatura y una tubería de revestimiento fabricada con polietileno de alta densidad que protege el material aislante.

En comparación con las tuberías descubiertas utilizadas para obras hidráulicas o gas natural licuado, es más difícil diagnosticar los PIP debido a la alta temperatura y presión.

Los métodos convencionales para identificar fugas utilizan cables y cámaras termográficas, que solo pueden detectar con precisión una fuga de agua cuando tiene volumen y la tubería está cerca de la superficie.

Por el contrario, la investigación realizada por los científicos de KICT demostró que es posible diagnosticar anomalías de los PIP mediante sensores AE y acelerómetros.

"El método de detección propuesto en la investigación puede ser la única forma factible de prevenir fugas de agua porque los niveles de precisión del cable de detección de fugas de agua, una cámara termográfica y GPR son bajos. Además, debido a que solo pueden detectar una fuga de agua, ", dijo el Dr. Lee Hongcheol, un científico involucrado en el proyecto.

"Sin embargo, la validación en el campo real es necesaria porque hay muchas variables que muestran anomalías y su gravedad además del ruido y la vibración habituales".

Sensores montados en la tubería portadora/Instituto Coreano de Ingeniería Civil y Tecnología de la Construcción

Crédito de la imagen: Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología

Para probar la tecnología, el equipo creó una planta piloto equipada con un sistema de calefacción de distrito circulante donde se instalaron dos tuberías rectas de 259,6 m de largo, tanto en el suelo como subterráneas, con cuatro tipos de arreglos de tuberías rectas, corrugadas, ramificadas y tubos estampados.

Para probar todos los tipos principales de anomalías en las tuberías, se reprodujeron fugas de agua, corrosión y grietas. Se realizaron pruebas en tuberías tanto en tierra como subterráneas. Luego, el equipo midió las señales y las usó para entrenar una máquina de vectores de soporte (SVM), uno de los medios de clasificación de aprendizaje automático.

Los resultados de las pruebas mostraron que la precisión de la instalación del sensor, las anomalías y la disposición de las tuberías fue del 97 % en promedio, un nivel de precisión similar al de las tuberías de agua y gas.

Regístrese en el correo electrónico de E&T News para recibir grandes historias como esta en su bandeja de entrada todos los días.

Oxfordshire, Didcot, Inglaterra

Hasta £ 25702 por año

Berkshire, Inglaterra

£ 21460 - £ 36000 por año