Desarrollo de una arquitectura de auto-diagnóstico de fallas por medio de motores de inferencia heurística basados en reglas difusas para adaptación en una planta de tratamiento de agua potable [recurso electrónico]

Abstract

Las plantas de tratamiento de agua potable (PTAP) involucran un conjunto de procesos que hacen uso de recursos físicos de diferente naturaleza para generar transformaciones en determinadas materias primas orientadas a obtener como producto agua apta para el consumo humano, donde el desvío de por lo menos una de las propiedades del sistema (falla) lleva a la PTAP a un estado no especificado que representa un comportamiento anormal o no proyectado del sistema, que puede poner en riesgo la calidad de producto que se entrega y por ende la salud pública. En la actualidad, dadas las estrictas exigencias normativas para que se garantice la calidad del agua potable que debe ser suministrada a la población, las PTAP enfrentan grandes retos en términos de calidad, costos y eficiencia en el uso de los recursos para suministrarla. En ese sentido, se hace necesario buscar mecanismos que permitan incrementar la confiabilidad de los sistemas de producción, reducir los tiempos de respuesta ante las fallas en los mismos, y mitigar los impactos que éstas fallas tienen sobre la calidad y el costo del suministro de agua potable o la prestación de este servicio. Para ello, un abordaje recomendado es la generación de una respuesta rápida y adecuada que lleve a la PTAP a un estado seguro, donde la identificación veraz, temprana y oportuna de las fallas es el primer paso para lograrlo. En este contexto, este proyecto de investigación se propuso como objetivo central el desarrollo de una arquitectura de auto-diagnóstico de fallas por medio de motores de inferencia heurística basados en reglas difusas para adaptación en una PTAP. Se plantearon dos procedimientos orientados al auto-diagnóstico de fallas y la especificación de la información, respectivamente. El primero, se centró en la especificación de mecanismos de supervisión de una PTAP, donde basados en conjuntos difusos y soportado, fundamentalmente, en el conocimiento de operadores expertos de la PTAP, se definió un sistema de ayuda o soporte para la operación de la planta. Considerando que el sistema de soporte permite detectar fallas e inferir de forma autónoma la causa probable de las mismas, se ofrece una herramienta al operador de la PTAP para tomar decisiones basadas en informaciones seguras provenientes de elementos constitutivos de la PTAP, tales como: sensores y actuadores, entre otros. En el segundo procedimiento, con el objetivo de contar con un sistema que facilitará la inducción de fallas en una PTAP y de forma ágil evaluar la propuesta del sistema de diagnóstico concebido, se incorporó al desarrollo de este proyecto una iniciativa orientada hacia la integración de herramientas formales, como las Redes de Petri Coloreadas y las Redes Bayesianas. El ambiente de simulación desarrollado fue más amplio y permitió definir tanto los estados normales o nominales de la PTAP como estados derivados de inducir fallas en el sistema, escenario que facilitó el desarrollo del sistema de diagnóstico propuesto. Para evaluar la efectividad de las propuestas planteadas de diagnóstico de fallas, se desarrolló un ejemplo de aplicación centrado en la etapa de captación de agua cruda de la Planta de Tratamiento de Agua Potable de EMCALI, ubicada en Puerto Mallarino de la Ciudad de Cali. Los resultados preliminares alcanzados permitieron la presentación a evaluación de dos artículos en una revista indexada de Colciencias, la formación de un talento humano a nivel de pregrado y posgrado. Así mismo, se divulgó la experiencia alcanzada con la presentación de ponencias a nivel nacional e internacional, y finalmente para continuar el proceso, se elaboraron y presentaron a convocatoria tres (3) propuestas de investigación relacionadas con los desarrollos obtenidos, lo que permitió alcanzar los productos del proyecto.