Cientistas coreanos trabalham para evitar vazamentos de água em canos de aquecimento urbano

Crédito da imagem: Canva

Pela equipe editorial da E&T

Publicado quinta-feira, 22 de dezembro de 2022

Usando ferramentas de aprendizado de máquina treinadas com informações de sensores de emissão acústica (AE) e acelerômetro, a equipe de pesquisa teve como objetivo evitar vazamentos perigosos.

O Instituto Coreano de Engenharia Civil e Tecnologia de Construção (KICT) desenvolveu uma nova tecnologia para diagnosticar falhas para evitar vazamentos de água dos canos de aquecimento urbano, que fornecem energia de maneira econômica e ecologicamente correta.

O KICT conduziu uma pesquisa de medição de sinais anormais dos dutos usando sensores de emissão acústica (AE) e sensores de acelerômetro e classificando os sinais usando aprendizado de máquina para aumentar a precisão da detecção e diagnosticar várias anormalidades, incluindo um vazamento de água.

Prevenir tais vazamentos poderia aumentar drasticamente a segurança pública. Os dutos de aquecimento urbano fornecem água quente a temperaturas de até 120 ℃ a pressão constante de uma instalação de produção de água quente para aquecimento urbano até o ponto de demanda.

Quando ocorre um vazamento em uma dessas tubulações - principalmente se ocorrer perto de uma estrada - pode ter consequências fatais. Este foi o caso em 2018, quando uma tubulação subterrânea de água quente se rompeu perto da estação de metrô Baekseok em Ilsan. O vazamento causou a morte de uma pessoa e feriu outras 56.

Uma planta piloto equipada com um sistema de aquecimento distrital circulante /Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology

Crédito da imagem: NIST

Tubos pré-isolados (PIP) usados ​​para tubulações de aquecimento distrital consistem em um tubo transportador feito de aço macio que transporta água quente, um material isolante que mantém a temperatura e um tubo de revestimento feito de polietileno de alta densidade que protege o material isolante.

Comparado com tubos descobertos usados ​​para distribuição de água ou gás natural liquefeito, é mais difícil diagnosticar os PIPs devido à alta temperatura e pressão.

Os métodos convencionais de identificação de vazamentos utilizam fios e câmeras termográficas, que só conseguem detectar com precisão um vazamento de água quando ele tem volume e a tubulação está próxima à superfície.

Em contraste, a pesquisa realizada pelos cientistas do KICT demonstrou que é possível diagnosticar anormalidades de PIPs por sensores de EA e acelerômetro.

"O método de detecção proposto na pesquisa pode ser a única maneira viável de prevenir vazamentos de água porque os níveis de precisão do fio de detecção de vazamento de água, uma câmera termográfica e GPR são baixos. Além disso, porque eles só podem detectar um vazamento de água, " disse o Dr. Lee Hongcheol, um cientista envolvido no projeto.

“No entanto, a validação no campo real é necessária porque existem muitas variáveis ​​que mostram anormalidades e sua gravidade, além do ruído e vibração habituais”.

Sensores montados no tubo transportador/Instituto Coreano de Engenharia Civil e Tecnologia de Construção

Crédito da imagem: Conselho Nacional de Pesquisa em Ciência e Tecnologia

Para testar a tecnologia, a equipe criou uma planta piloto equipada com um sistema de aquecimento urbano circulante, onde foram instalados dois dutos retos de 259,6 m de comprimento, tanto no solo quanto no subsolo, apresentando quatro tipos de arranjos de tubulação com reto, corrugado, ramificado e tubos forjados.

Para testar todos os principais tipos de anormalidades em tubulações, vazamentos de água, corrosão e rachaduras foram reproduzidos. Os testes foram realizados em dutos no solo e no subsolo. A equipe então mediu os sinais e os usou para treinar uma Support Vector Machine (SVM), um dos meios de classificação de aprendizado de máquina.

Os resultados do teste mostraram que a precisão da instalação do sensor, das anormalidades e dos arranjos da tubulação foi de 97% em média, um nível de precisão semelhante ao de sistemas hidráulicos e gasodutos.

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