Investigación sobre tecnología de posicionamiento subterráneo para tuberías de PE enterradas basada en resonancia de guía de ondas acústicas

Las tuberías de polietileno (PE) se han utilizado ampliamente en el suministro de agua urbano y en el transporte de gas debido a su resistencia a la corrosión, alta resistencia al impacto y larga vida útil. Sin embargo, la naturaleza no metálica de las tuberías de PE plantea desafíos para el posicionamiento y mantenimiento precisos, haciendo que las técnicas tradicionales de detección de tuberías de metal sean inapropiadas. Este documento propone un método de excitación de tuberías basado en resonancia de guía de ondas acústicas para localizar tuberías de PE enterradas. El estudio primero introduce la base teórica de la guía de ondas acústicas, incluyendo las leyes físicas de la vibración sonora y la ecuación de ondas sonoras en medios fluidos homogéneos ideales. A través de simulaciones por elementos finitos, se analizan las características de resonancia de las ondas sonoras en tuberías rectas y en tuberías en T, junto con la influencia de diferentes diámetros de tuberías, niveles de presión y distancias de propagación en los valores máximos de resonancia. En la sección experimental, se construye un sistema completo de fuente de excitación y un sistema de adquisición de datos, y se realizan experimentos enterrando tuberías de PE para la recolección de señales bajo diversas profundidades y condiciones de enterramiento. Los resultados indican que la orientación horizontal de la tubería puede determinarse observando la amplitud máxima de la señal, mientras que un algoritmo basado en posicionamiento por profundidad selectiva de frecuencia puede estimar eficazmente la profundidad de enterramiento de la tubería. Si bien los experimentos se realizaron en una tubería de PE enterrada a una profundidad de 1 m y un diámetro de 110 cm, el método propuesto demuestra potencial para la detección de varios tipos de tuberías enterradas a mayores profundidades.