L'accès à une eau propre et salubre est l'un des besoins urgents dans le monde. Cependant, les systèmes modernes d'approvisionnement en eau perdent en moyenne 20% d'eau en raison de fuites. Non seulement ils nuisent à la qualité de l'approvisionnement en eau, mais ils peuvent également endommager gravement les bâtiments et les routes, érodant les fondations. Les systèmes de détection des fuites sont coûteux et lents à fonctionner: ils fonctionnent mal là où les tuyaux en bois, en argile ou en plastique, qui constituent la plupart des systèmes d'approvisionnement en eau dans le monde, sont installés.
Des chercheurs
du Massachusetts Institute of Technology (MIT) tentent de
résoudre ce problème. Selon les scientifiques, le nouveau système est capable de rechercher rapidement et à moindre coût, même de minuscules fuites, quel que soit le matériau à partir duquel les tuyaux sont fabriqués. Le développement et les tests d'un tel système ont pris neuf ans - pendant tout ce temps, le professeur de génie mécanique Kamal Youcef Toumi et son équipe PipeGuard y ont travaillé. Les scientifiques sont prêts à présenter les résultats de leurs travaux lors de la prochaine conférence internationale IEEE / RSJ sur les robots et systèmes
intelligents (
IROS ) en septembre.
À l'été 2017, l'équipe teste des tuyaux de distribution en béton de 12 pouces à Monterrey, au Mexique. Dans cette ville, l'administration a permis que les tests ne soient pas effectués par accident - chaque année, Monterrey perd environ 40% de son eau en raison de fuites, et les dommages sous forme de manque à gagner sont estimés à environ 80 millions de dollars. Dans le même temps, les fuites entraînent une pollution générale de l'eau, car l'eau qui fuit retourne parfois dans les tuyaux de distribution.
Le système utilise un petit robot en caoutchouc qui ressemble à un volant de badminton. L'appareil peut être intégré dans le système d'alimentation en eau à travers n'importe quelle bouche d'incendie. Là, il suit passivement le flux, enregistrant sa position au fur et à mesure de ses déplacements. En parallèle, le robot détecte même de petits changements de pression en mesurant sa valeur à l'aide d'une "jupe" en caoutchouc, qui remplit le diamètre du tuyau.
Ensuite, l'appareil est retiré par le réseau d'une autre borne d'incendie, les données sont analysées. Dans ce cas, vous n'avez pas besoin de creuser quoi que ce soit ni même d'interrompre l'alimentation en eau. En plus d'un robot passif qui se déplace le long du tuyau, attiré par la puissance de l'eau, une équipe de scientifiques a développé une version active qui peut contrôler son propre mouvement.
PipeGuard a l'intention de commercialiser son système robotique de détection des fuites pour réduire les pertes globales. Par exemple, en Arabie saoudite, où la majeure partie de l'eau potable provient d'usines de dessalement coûteuses, environ 33% sont perdus en raison de fuites. Et les premiers essais sur le terrain début 2017 s'y sont déroulés.
Pipetech LLC, une société pipelinière Al-Khobar, a fourni pour l'expérience une section de tuyau rouillé d'environ 1,6 km de long et 2 pouces de diamètre. Ce système de tuyauterie est souvent utilisé pour tester et certifier de nouvelles technologies. Des tests de robots dans des tuyaux avec des coudes et des joints en T ont suggéré la création d'une fuite artificielle pour démontrer les capacités du système.
Au cours de cette expérience, le robot a réussi à détecter des fuites et à les distinguer des faux signaux causés par des changements de pression ou de taille de tuyau, de rugosité ou d'orientation spatiale du tuyau. Les tests ont été effectués 14 fois sur trois jours et, à chaque fois, selon le membre de l'équipe PipeGuard, l'étudiant diplômé You Wu, a réussi. De plus, le robot a détecté une minuscule fuite d'environ 3,5 litres (gallons) par minute, soit un dixième de moins que la taille minimale que les méthodes de détection standard peuvent déterminer en moyenne.
Après des essais sur le terrain à Monterrey, l'équipe prévoit de créer une version pliable plus flexible de son robot, qui peut s'adapter rapidement à des tuyaux de différents diamètres. Par exemple, le réseau de pipelines de Boston est un «mélange» de tuyaux de 6, 8 et 12 pouces. Beaucoup d'entre eux ont été installés il y a si longtemps que la ville ne dispose pas de données précises sur leur emplacement exact. La nouvelle version du robot pourra s'ouvrir comme un parapluie et fonctionner dans des tuyaux de différents diamètres.
Selon les chercheurs, l'importance du robot est non seulement de réduire les pertes d'eau, mais également de fournir un approvisionnement en eau plus sûr et plus fiable. La capacité d'un système robotique à détecter les plus petites fuites permettra d'effectuer des réparations en temps opportun bien avant un accident vraiment grave. De plus, les robots peuvent être utilisés à la fois dans les conduites d'eau et dans d'autres systèmes de distribution, par exemple le gaz naturel.
Ces tuyaux sont également souvent anciens et ne sont pas marqués sur les cartes. Du gaz peut s'y accumuler, provoquant de graves explosions. Cependant, les fuites dans un gazoduc sont généralement difficiles à détecter jusqu'à ce qu'elles deviennent suffisamment importantes pour qu'une personne puisse sentir les odeurs ajoutées. En fait, le système MIT a été initialement développé pour détecter ces fuites, puis adapté pour l'alimentation en eau.
PipeGuard espère qu'en fin de compte, le robot recherchera non seulement des fuites, mais recevra également un mécanisme spécial grâce auquel il sera possible de réparer les petites fuites en place.