Algoritmos contra el desperdicio de aire comprimido

Con inteligencia artificial, los investigadores del Fraunhofer IPA quieren detectar fugas en las instalaciones de aire comprimido y poner fin al desperdicio. Para ello, han construido esta planta de demostración. (Fuente: Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez) / Los investigadores del Fraunhofer IPA proponen utilizar inteligencia artificial para identificar fugas en las unidades de compresores y acabar con el desperdicio. Para ello, han construido un prototipo de demostración. (© Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez)

Un potencial de ahorro del 30 por ciento es posible: la mayoría de los sistemas de aire comprimido son ineficientes. El aire se escapa por innumerables fugas; localizarlas es difícil. Investigadores del Instituto Fraunhofer para Tecnología de Producción y Automatización IPA quieren ahora combatir el desperdicio con inteligencia artificial.

En las empresas alemanas, están en operación alrededor de 60.000 sistemas de aire comprimido. En conjunto, consumen 16,6 teravatios-hora cada año, lo que equivale al siete por ciento del consumo total de electricidad de la industria nacional. «Los costos de esto podrían reducirse hasta en un 30 por ciento», dice el profesor Sauer, director del área de Producción Eficiente en Recursos en el Fraunhofer IPA y director del Instituto de Eficiencia Energética en la Producción (EEP) de la Universidad de Stuttgart. Uno de los mayores potenciales de ahorro surge principalmente de que la mayoría de los sistemas de aire comprimido trabajan hasta ahora de manera ineficiente. La razón: están llenos de fugas.

Huecos y dobleces en las mangueras o conexiones con fugas: todo esto es difícil de detectar. Porque muchas veces no todos los componentes de un sistema de aire comprimido son accesibles con esfuerzo y seguridad, y las fugas son tan pequeñas que solo con el ojo desnudo son muy difíciles o imposibles de detectar. Hasta ahora, se utilizan dispositivos de ultrasonido que detectan las frecuencias, inaudibles para el oído humano, por las que el aire escapa. La mayoría de las empresas solo hacen este esfuerzo una vez al año, o simplemente viven con las fugas.

Huecos, dobleces y conexiones con fugas

Con inteligencia artificial, Christian Dierolf y su colega Christian Schneider quieren identificar las fugas en los sistemas de aire comprimido y poner fin al desperdicio. Para ello, los dos investigadores han construido en primer paso un sistema de demostración.

En él, el aire comprimido fluye opcionalmente a través de mangueras intactas o a través de aquellas con agujeros, dobleces y conexiones con fugas casi invisibles, que son las fugas más comunes en los sistemas de aire comprimido en la industria. Independientemente del camino que tome el aire, para el ojo desnudo no hay diferencia: los actuadores cumplen su función. Pero el demostrador mide si el aire fluye con más o menos presión a través de las mangueras, determina el caudal, la posición de los actuadores, el estado de las válvulas y detecta señales ultrasónicas.

Demostrador como base de datos

Todo esto se almacena en la nube de manera sincronizada en el tiempo. «El demostrador crea así la base para nuestra investigación en producción basada en datos, por ejemplo, mediante el entrenamiento de algoritmos de autoaprendizaje», explican los investigadores. Estos algoritmos posteriormente se transferirán a aplicaciones industriales. Allí, no solo deberán detectar y localizar las fugas, sino que en el futuro también podrán mostrar la denominación y el número de pedido del componente afectado a través de una aplicación. El responsable del sistema de aire comprimido ya no tendrá que buscar en un catálogo durante mucho tiempo. En cambio, podrá obtener repuestos con unos pocos clics y reducir así los tiempos de inactividad. «Además de la clasificación de las fugas, la identificación de los actuadores presentes en la red de aire comprimido de la máquina con un esfuerzo de medición mínimo está en el centro de la investigación», dice Dierolf.

Pero esto, al igual que muchas otras ideas de los investigadores, aún es un sueño para el futuro. La forma en que, entre otras cosas con ayuda de la Industria 4.0, ya se aprovechan los potenciales de eficiencia existentes y se reducen significativamente los costos, se muestra en el seminario «Aire comprimido inteligente – identificar potenciales con métodos de Industria 4.0 y aumentar la eficiencia» el 6 de noviembre de 2019 en las instalaciones del Fraunhofer IPA en Stuttgart.