Sensor inteligente detecta fugas

Para este sensor de flujo, un investigador del Fraunhofer IPA, en colaboración con SICK AG, desarrolla un servicio adicional de detección de fugas. © SICK AG

La clave del servicio adicional de detección de fugas es el llamado agrupamiento: las fugas se reflejan en trayectorias características de curvas. Un algoritmo inteligente las detecta y genera una alarma. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

Hasta ahora, el sensor de flujo inteligente sigue siendo un prototipo. Se prueba y desarrolla en una planta demostradora de aire comprimido. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

La molesta búsqueda de fugas en sistemas de aire comprimido podría pronto ser mucho más sencilla: El Fraunhofer IPA desarrolla junto con la SICK AG un servicio adicional de detección de fugas para un sensor de flujo inteligente. Algoritmos de autoaprendizaje analizan los datos de medición y así detectan las fugas con precisión.

La norma ISO 50001 obliga a las empresas a ahorrar energía. Deben establecerse un objetivo propio de cuánto quieren reducir su consumo energético en los próximos años, y luego cumplirlo. Existen grandes potenciales de ahorro, por ejemplo, en el aire comprimido, una de las formas de energía más comunes y costosas en la industria alemana. En el país, hay alrededor de 60.000 sistemas de aire comprimido en operación. En conjunto, consumen aproximadamente 16,6 teravatios hora al año, lo que representa el siete por ciento del consumo total de electricidad de la industria nacional.

Hasta un 30 por ciento de la energía utilizada se pierde sin aprovecharse debido a pequeñas fugas. Sin embargo, detectar estos agujeros, dobleces o conexiones con fugas ha sido hasta ahora muy laborioso. «Los productos y métodos disponibles en el mercado para detectar fugas no resultan rentables para muchos usuarios», dice Christian Dierolf, del departamento de Sistemas de Energía Industrial en el Instituto Fraunhofer para la Producción, Automatización y Ingeniería de Sistemas IPA. «Para usarlos, hay que detectar las fugas con un equipo de ultrasonido repetidamente o añadir nuevas válvulas para monitorear individualmente los actuadores neumáticos». Por ello, muchas empresas deben aceptar el desperdicio como inevitable.

El sensor de flujo aprende por sí mismo

Pero en el futuro no habrá más excusas para dejar que el aire comprimido se escape innecesariamente y renunciar a los potenciales de ahorro energético. Pues, el investigador Dierolf está desarrollando, en estrecha colaboración con la SICK AG, un servicio adicional de detección de fugas para su sensor de flujo inteligente. Este registra continuamente la presión, la temperatura y la tasa de flujo, generando curvas sin huecos. Un algoritmo de autoaprendizaje analizará estas curvas. «Lo innovador es el llamado clustering: las fugas se reflejan en curvas características. El algoritmo las detecta y alerta», explica Dierolf.

La implementación será muy sencilla: el sensor, que el Fraunhofer IPA y SICK desarrollan conjuntamente desde el concepto hasta la producción en serie, no necesita estar conectado ni al control de la máquina de aire comprimido ni a un PC industrial. En cambio, el sensor de flujo cuenta con una pequeña pantalla y otras interfaces como MQTT y OPC-UA, que permiten notificar automáticamente al usuario. Además, el usuario podrá acceder al sensor a través de una interfaz web. También, el algoritmo aprenderá de forma autónoma. En este aprendizaje automático no supervisado, solo será necesario que una persona verifique si el algoritmo ha sacado las conclusiones correctas a partir de la información disponible.

El clustering se convertirá en estándar

«Para nosotros, los resultados del proyecto conjunto son motivo suficiente para que en futuras generaciones de sensores de flujo, el clustering sea una función estándar y utilizable como un servicio inteligente para nuestros clientes», dice Thomas Weber, jefe de desarrollo del área «Instrumentación Industrial» en SICK.

Sin embargo, todavía falta un tiempo para que esto sea realidad. Hasta ahora, el servicio adicional de detección de fugas para el sensor de flujo inteligente sigue siendo un prototipo. Recientemente, en la sede de la empresa en Waldkirch, se construyó un sistema demostrador de aire comprimido y se entregó al Fraunhofer IPA en Stuttgart. En este sistema está instalado el prototipo del sensor, que ahora está siendo probado y perfeccionado.