Scienziati coreani lavorano per prevenire perdite d'acqua dai tubi del teleriscaldamento

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A cura della redazione E&T

Pubblicato giovedì 22 dicembre 2022

Utilizzando strumenti di apprendimento automatico addestrati con informazioni provenienti da sensori di emissioni acustiche (AE) e accelerometro, il gruppo di ricerca mirava a prevenire perdite pericolose.

Il Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) ha sviluppato una nuova tecnologia per la diagnosi dei guasti per prevenire perdite d’acqua dai tubi del teleriscaldamento, che forniscono energia in modo ecologico ed economico.

Il KICT ha condotto una ricerca sulla misurazione dei segnali anomali delle condutture utilizzando sia sensori di emissione acustica (AE) che sensori dell'accelerometro e classificando i segnali utilizzando l'apprendimento automatico per aumentare la precisione di rilevamento e diagnosticare varie anomalie, inclusa una perdita d'acqua.

Prevenire tali fughe di informazioni potrebbe aumentare drasticamente la sicurezza pubblica. Le condutture del teleriscaldamento forniscono acqua calda a temperature fino a 120 ℃ a pressione costante da un impianto di produzione di acqua calda per il teleriscaldamento al punto della domanda.

Quando si verifica una perdita in uno di questi tubi, soprattutto se avviene in prossimità di una strada, le conseguenze possono essere fatali. È stato così nel 2018, quando una conduttura sotterranea dell’acqua calda si è rotta vicino alla stazione della metropolitana Baekseok a Ilsan. La fuga di notizie causò la morte di una persona e il ferimento di altre 56.

Un impianto pilota dotato di un sistema di teleriscaldamento a circolazione /Istituto coreano di ingegneria civile e tecnologia edilizia

Credito immagine: NIST

I tubi preisolati (PIP) utilizzati per le condotte di teleriscaldamento sono costituiti da un tubo portante in acciaio dolce che trasporta l'acqua calda, un materiale isolante che mantiene la temperatura e un tubo rivestimento in polietilene ad alta densità che protegge il materiale isolante.

Rispetto ai tubi scoperti utilizzati per gli acquedotti o per il gas naturale liquefatto, è più difficile diagnosticare i PIP a causa dell'elevata temperatura e pressione.

I metodi convenzionali per identificare le perdite utilizzano cavi e termocamere, che possono rilevare con precisione una perdita d'acqua solo quando ha volume e il tubo è vicino alla superficie.

Al contrario, la ricerca condotta dagli scienziati del KICT ha dimostrato che è possibile diagnosticare anomalie dei PIP mediante sensori AE e accelerometri.

"Il metodo di rilevamento proposto nella ricerca potrebbe essere l'unico modo fattibile per prevenire le perdite d'acqua perché i livelli di precisione del cavo di rilevamento delle perdite d'acqua, di una termocamera e del GPR sono bassi. Inoltre, poiché possono rilevare solo una perdita d'acqua, " ha affermato il dottor Lee Hongcheol, uno scienziato coinvolto nel progetto.

"Tuttavia, la validazione sul campo è necessaria perché ci sono molte variabili che mostrano anomalie e la loro gravità oltre al normale rumore e vibrazione."

Sensori montati sul tubo di trasporto/Istituto coreano di ingegneria civile e tecnologia edilizia

Credito immagine: Consiglio Nazionale delle Ricerche di Scienza e Tecnologia

Per testare la tecnologia, il team ha creato un impianto pilota dotato di un sistema di teleriscaldamento a circolazione in cui sono state installate due tubazioni diritte lunghe 259,6 m sia a terra che interrate, caratterizzate da quattro tipi di disposizioni di tubazioni: diritte, corrugate, ramificate e tubi pressati.

Per testare tutti i principali tipi di anomalie nelle tubazioni, sono state riprodotte perdite d'acqua, corrosione e crepe. I test sono stati condotti su condotte sia a terra che sotterranee. Il team ha quindi misurato i segnali e li ha utilizzati per addestrare una Support Vector Machine (SVM), uno dei mezzi di classificazione dell'apprendimento automatico.

I risultati dei test hanno mostrato che la precisione per l’installazione dei sensori, le anomalie e la disposizione delle tubazioni era in media del 97%, un livello di precisione simile a quello degli acquedotti e dei gasdotti.

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