Desenvolvimento de um simulador virtual de vazamento para testar correlacionadores acústicos comerciais

Abstract

Leak in pipes is one of the main concerns of water companies due to the scarcity and availability of potable water sources, especially in big cities. The cross-correlation technique has been used in the past 30 years to locate leaks in metallic pipes. Although the cross- correlation method works very well for metallic pipes, it does not have the same effectiveness in plastic pipes. This is mainly due to the high attenuation between the pipe wall and the fluid, which suppress rapidly the leak noise. Hence, leak noise does not travel long distance in such pipes. Moreover, the frequency range over which the leak energy is located, is at low frequency. Hence, the leak signal is easily affected by background noise. To avoid these problems, a band-pass filter is used to suppress undesirable noise before conducting the correlation. The selection of the band-pass filter limits is the key to have a reliable time delay estimate between two leak signals, which is used to calculate the position of a suspected leak. This work concerns the investigation and design of a leak simulator, here named Virtual Pipe Rig, using an analytical leak model together with mechanical actuators (shakers). The analytical model is responsible for generating leak signals used to drive the mechanical actuators, which are responsible for simulating the measure positions. This virtual pipe rig can be used to assess commercial correlators and training purposes. The main advantage of this method is the entire control of the experiment, so that the characteristic of the simulated leak signal is known beforehand

Vazamento em tubulações é uma das principais preocupações de empresas fornecedoras de água, devido à escassez e disponibilidade de fontes de água potável, principalmente em grandes cidades. A técnica de correlação cruzada tem sido bastante utilizada nos últimos 30 anos na localização de vazamentos em tubulações metálicas. Entretanto, o método de correlação cruzada não tem a mesma eficácia na detecção de vazamentos em tubulações plásticas, devido ao elevado nível de atenuação entre a parede da tubulação e o fluido, que rapidamente suprimem o sinal de vazamento. Por isso, o sinal de vazamento não consegue percorrer longas distâncias em tais tipos de tubulações. Sabe-se que, a faixa de frequência na qual a energia do vazamento está localizada é baixa, consequentemente o sinal de vazamento é facilmente afetado pelo ruído de fundo. Para evitar esta interferência, o filtro passa-banda é utilizado para suprimir o ruído indesejado antes de aplicar a técnica de correlação cruzada. A escolha das frequências apropriadas a serem utilizadas no filtro passa-baixa são fundamentais para obtenção de uma estimativa de tempo de atraso confiável entre dois sinais de vazamento, este tempo de atraso é utilizado para calcular a posição do vazamento. Este trabalho tem como objetivo à investigação e criação de um simulador de vazamento, aqui chamado de Simulador Virtual de Vazamento, através da utilização de um modelo analítico de vazamento em conjunto com atuadores mecânicos (caixas de som). Este simulador de vazamento poderá ser utilizado para avaliar correlacionadores comerciais e para fins de treinamento. A principal vantagem deste método é o controle de todo o experimento, de modo que a característica do sinal de vazamento simulado é conhecida previamente