Supervisión y diagnóstico automático de fallas para procesos industriales.

E

n todo proceso industrial, como son plantas petroquímicas, de generación de electricidad, sistemas de distribución, por mencionar algunos, se presentan fallas o eventos no previstos en el diseño, los cuales, aunados con el inevitable envejecimiento de los componentes que los integran, hacen que el sistema se comporte de manera anormal y deteriorada. Adicionalmente, a medida que se incrementa la complejidad de los sistemas también aumenta la probabilidad de tener fallas que lo llevan a condiciones de alto riesgo, con un costo económico para el medio ambiente y la sociedad en su conjunto.

Estos hechos, importantes desde un punto de vista de seguridad, disponibilidad y fiabilidad de un sistema, motivaron la creación de una línea de investigación en el Instituto de Ingeniería, cuyo objetivo es diseñar sistemas automáticos de supervisión por software capaces de detectar y localizar anomalías en procesos industriales. Adicionalmente a la detección se busca establecer mecanismos de reconfiguración y reacomodo del proceso, de tal manera que pueda mantenerse en condiciones de operación seguras ante la presencia de fallas.

Los sistemas de diagnóstico de fallas que se proponen se basan en los modelos de un proceso, donde se comparan los datos medidos del proceso de manera continua con un comportamiento esperado, y una discrepancia entre ellos es clasificada como un síntoma de falla. El esquema de la filosofía del principio de generación de síntomas de detección de fallas postsoftware.

En particular, en el II UNAM, se ha resuelto el problema de la localización de múltiples fugas en un ducto cuando se tienen únicamente mediciones del gasto, presión y temperatura en los extremos del ducto. En este caso la computadora se ha programado de manera que realiza continuamente las funciones de un supervisor o vigilante del buen desempeño del ducto. El localizador de fugas ha sido probado con éxito en la tubería piloto de 135 metros del Laboratorio de Hidromecánica del propio Instituto.

En relación con el diagnóstico de fallas para procesos industriales de gran escala, se ha propuesto una extensión a uno de los métodos estadísticos más usados en el ambiente industrial: el análisis de componentes principales. Este método tiene la ventaja de requerir solamente series de tiempo para su calibración, lo cual lo hace atractivo para aplicaciones en procesos donde se desconocen los modelos analíticos.

El beneficio esperado con esta línea de investigación es disponer de mecanismos automáticos de bajo costo, capaces de monitorear procesos complejos y de alto riesgo, para cumplir con normas de seguridad y confiabilidad demandadas por la sociedad en general.