Nuevos indicadores basados en la física para la detección de fugas en tuberías de suministro de agua

Área de la Ciencia:

• Ingeniería
• Ciencias del medio ambiente
• Acústico

Sus antecedentes:

• El monitoreo preciso de las tuberías de suministro de agua urbana es esencial para la salud pública y la gestión de los recursos.
• Los métodos de detección de fugas existentes a menudo dependen en gran medida de las características basadas en datos, lo que limita su robustez.
• La comprensión de la base física de las fuentes de ruido por fugas es clave para desarrollar técnicas de detección más fiables.

Objetivo del estudio:

• Proponer un nuevo indicador físico para identificar fugas en las tuberías de agua urbanas.
• Para superar las limitaciones de los actuales enfoques de detección de fugas basados en datos.
• Validar la eficacia y la solidez del indicador físico propuesto mediante pruebas experimentales.

Principales métodos:

• Establecimiento de una forma integral de la densidad espectral de potencia de ruido de la fuente de fuga.
• Análisis teórico riguroso para desarrollar un indicador físico para la detección de fugas.
• Validación experimental mediante la máquina vectorial de soporte (SVM) y el impulso de gradiente extremo (XGBoost).

Principales resultados:

• Los modelos de detección de fugas entrenados con características físicas alcanzaron altas precisiones: 99.89% (SVM) y 99.97% (XGBoost) en experimentos.
• Las pruebas de campo en una tubería de 701 m demostraron un buen rendimiento: 97,92% de precisión para SVM y 99,31% para XGBoost.
• El indicador físico propuesto demostró ser eficaz y robusto para identificar fugas de tuberías.

Conclusiones:

• El indicador físico desarrollado ofrece una alternativa sólida a los métodos basados exclusivamente en datos para la detección de fugas de tuberías de agua urbanas.
• El enfoque mejora la fiabilidad y la precisión de los sistemas de control de fugas.
• Esta investigación contribuye a una gestión del agua urbana más segura y eficiente.