Comme tout percussionniste ou frappeur de stylo agité peut vous le dire, différents matériaux font des bruits différents lorsque vous les frappez. Les chercheurs de l’Université Drexel espèrent que ce phénomène acoustique fondamental pourrait être la clé de l’élimination rapide des conduites d’eau en plomb qui empoisonnent les réserves d’eau dans tout le pays depuis des décennies. Une étude récente menée avec le marketing consultant en ingénierie géotechnique Seaflower Consulting Providers a montré qu'il est doable de discerner la composition d'un tuyau enterré en le frappant et en surveillant les ondes sonores qui atteignent la surface. Cette méthode pourrait guider les sociétés de distribution d’eau avant qu’elles ne démarrent les travaux pour retirer les conduites de service en plomb.
À la suite de la crise de l'eau de 2014 à Flint, dans le Michigan, de nombreuses entreprises de solutions publics ont travaillé avec diligence pour vérifier les matériaux de leurs conduites de support. Ces endeavours sont devenus de additionally en plus urgents au cours des deux dernières années en raison de la loi bipartite sur les infrastructures de l'administration Biden et de l'initiative des accélérateurs de remplacement des conduites de assistance en plomb de l'Environmental Protection Company, qui impose le retrait de toutes les canalisations en plomb, desservant environ 9,2 thousands and thousands de foyers américains – mettant les companies publics en company. il est temps de terminer le travail d’ici 2033.
« Les conduites en plomb constituent clairement un problème de santé publique urgent et leur remplacement est à juste titre une priorité, en particulier dans les zones urbaines », a déclaré Ivan Bartoli, PhD, l'un des dirigeants de l'équipe et professeur au Collège d'ingénierie de Drexel. « Mais le défi dans ces régions est que bon nombre de conduites sont si vieilles qu'il n'existe peut-être pas de registres et que les sociétés de services publics doivent vérifier si elles sont ou non en plomb avant de commencer le processus long et coûteux consistant à les déterrer et à les extraire. les remplacer. »
D'autres selections non invasives incluent l'échantillonnage de l'eau, qui n'identifie pas la resource de contamination et peut manquer les conduites de plomb et l'inspection par caméra en circuit fermé, qui est difficile à déployer de l'extérieur et n'est pas aussi efficace lorsqu'elle est utilisée dans de vieilles canalisations en raison de la corrosion et de l'accumulation de tartre.
La norme actuelle pour tester les canalisations – entrer dans les maisons pour tester directement la conduite de service, ou bien creuser la conduite pour obtenir l’échantillon – peut être gênante pour les propriétaires, perturbatrice pour les citoyens et coûteuse pour les entreprises de solutions publics. Et le temps nécessaire pour vérifier les canalisations de cette manière rend peu probable que les zones urbaines soient sans plomb selon le calendrier fixé par l'EPA.
Rien qu'à Philadelphie, le Département des Eaux estime que quelque 20 000 des 511 000 propriétés de la ville pourraient avoir des conduites de branchement en plomb. Depuis 2017, le département n'a pu en remplacer que 2 600. Il pourrait donc être critical de trouver un moyen as well as rapide et moins destructeur d'identifier les lignes en plomb pour respecter le délai fixé par l'EPA sans déterrer la plupart des rues et des trottoirs de la ville.
L'approche de l'équipe Drexel est basée sur la surveillance de la propagation des ondes de contrainte ultrasoniques, une method fréquemment utilisée pour vérifier l'état structurel des pipelines, des voies ferrées et des ailes d'avion. Mais plutôt que de simplement montrer que différents forms de tuyaux produisent des ondes de contrainte acoustiques distinctement uniques lorsqu'ils sont frappés, dans leur étude récemment publiée dans le Journal of Nondestructive Analysis, l'équipe a franchi une étape supplémentaire en montrant que ces ondes peuvent être détectées au niveau de la area et leur propagation se traduit par une signature pour chaque variety de canalisation.
« Étant donné que la vitesse des vagues varie selon le type de matériau, le leading instant d'arrivée de la imprecise sur la area diffère selon les matériaux de la ligne de services », ont-ils écrit. « Par exemple, pour le plomb, les ondes guidées le prolonged du tuyau sont as well as lentes puisque la vitesse des ondes de plomb est bien inférieure à celle des autres matériaux de conduite de support. »
L’équipe a expérimenté en laboratoire des tuyaux en plomb, en cuivre, en acier et en polychlorure de vinyle (PVC), en utilisant des capteurs accéléromètres piézoélectriques pour enregistrer la propagation des ondes de contrainte à travers chacun d’entre eux lorsqu’ils étaient frappés avec un marteau d’instrumentation. Ils ont répété le processus après avoir rempli partiellement chaque tuyau d’eau et encore une fois après l’avoir enterré dans 30 centimètres de sable.
Avec les données collectées, l'équipe a produit des modèles – appelés courbes de dispersion – montrant la rapidité avec laquelle les ondes ont atteint chaque capteur et remark leur vitesse a changé au fil du temps pour chaque style de tuyau et dans chaque environnement. L'équipe pense que ces modèles pourraient être utilisés pour identifier les canalisations sur le terrain.
« Ces résultats présentent une opportunité prometteuse pour l'identification non invasive des lignes de assistance », a déclaré Charles Haas, PhD, professeur LD Betz de génie environnemental au Faculty of Engineering et l'un des cooks de projet. « Des exams supplémentaires seront nécessaires pour vérifier cette approche et collecter des données sur la manière dont les vagues se propagent dans différents sorts de sols et dans ceux qui ne sont pas homogènes, mais il s'agit d'une étape importante vers la alternative d'un très gros problème. »
Le déblocage de 15 milliards de bucks de financement de la loi bipartite sur les infrastructures pour l'élimination des conduites en plomb dans les zones urbaines, les communautés rurales et les écoles et garderies exerce une pression supplémentaire sur les entreprises de services publics pour qu'elles proposent une technologie practical pour accélérer le processus d'identification et d'élimination.
L'équipe est en prepare de concevoir et de tester un prototype de système qui pourrait être utilisé pour l'identification des canalisations sur le terrain en plaçant des capteurs sur le sol entre la conduite d'eau principale et la maison et en utilisant une sonde et un marteau pour frapper le robinet d'arrêt de trottoir. de la ligne de service pour induire les ondes acoustiques. Ils se sont associés à plusieurs sociétés de services des eaux pour tester le prototype et commencer à collecter des données pour affiner leurs modèles.
« Les services publics doivent travailler rapidement pour cartographier et vérifier leurs lignes de support, mais ils doivent également s'assurer qu'il n'y a aucun incident », a déclaré Kurt Sjoblom, PhD, ancien professeur au Drexel's College of Engineering, fondateur de Seaflower Consulting Companies et un leader du projet. « Si l'excavation de l'ensemble de leur système d'eau n'est tout simplement pas réalisable, un outil comme celui-ci pourrait les aider à orienter dans la bonne route et à réduire les excavations inutiles. »
