Un nuevo sistema ideado por investigadores del MIT puede monitorear el comportamiento de todos los dispositivos eléctricos dentro de un edificio, nave o fábrica, determinando cuáles están en uso en un momento dado y si alguno muestra signos de una falla inminente.en un cortador de la Guardia Costera, el sistema identificó un motor con cableado quemado que podría haber provocado un grave incendio a bordo.
El nuevo sensor, cuyas lecturas se pueden monitorear en una pantalla gráfica fácil de usar llamada panel de control NILM monitoreo de carga no intrusiva, se describe en la edición de marzo de IEEE Transactions on Industrial Informatics, en un documento del MITel profesor de ingeniería eléctrica Steven Leeb, el recién graduado Andre Aboulian MS '18 y otros siete en el MIT, la Guardia Costera de los EE. UU. y la Academia Naval de los EE. UU. Un segundo artículo aparecerá en la edición de abril de Tecnología marina , la publicación de la Sociedad de Arquitectos Navales e Ingenieros Marinos.
El sistema usa un sensor que simplemente está conectado al exterior de un cable eléctrico en un solo punto, sin requerir ningún corte o empalme de cables. Desde ese único punto, puede detectar el flujo de corriente en el cable adyacente, ydetectar las "firmas" distintivas de cada motor, bomba o equipo en el circuito mediante el análisis de fluctuaciones pequeñas y únicas en el voltaje y la corriente cada vez que un dispositivo se enciende o apaga. El sistema también se puede usar para monitorear el uso de energía, paraidentifique posibles mejoras de eficiencia y determine cuándo y dónde los dispositivos están en uso o inactivos.
La tecnología es especialmente adecuada para sistemas eléctricos relativamente pequeños y contenidos, como los que sirven a un pequeño barco, edificio o fábrica con un número limitado de dispositivos para monitorear. En una serie de pruebas en un cortador de la Guardia Costera con sede en Boston, el sistema proporcionó una demostración dramática el año pasado.
Cerca de 20 motores y dispositivos diferentes estaban siendo rastreados por un solo tablero de instrumentos, conectado a dos sensores diferentes, en el cortador USCGC Spencer. Los sensores, que en este caso tenían una conexión cableada, mostraron que había una cantidad de energía anómalasiendo dibujado por un componente de los principales motores diesel del barco llamado calentador de agua de chaqueta. En ese momento, dice Leeb, los miembros de la tripulación se mostraron escépticos acerca de la lectura, pero de todos modos fueron a revisarla. Los calentadores están ocultos bajo cubiertas protectoras de metal, pero tan prontose retiró la cubierta del dispositivo sospechoso, salió humo y se reveló claramente corrosión severa y aislamiento roto.
"La nave es complicada", dice Leeb. "Está magníficamente manejada y mantenida, pero nadie podrá detectar todo".
El teniente coronel Nicholas Galanti, ingeniero oficial de la cortadora, dice que "la advertencia anticipada de NILM permitió a Spencer adquirir y reemplazar estos calentadores durante nuestro período de mantenimiento en el puerto, y desplegarlos con un sistema de agua de chaqueta totalmente capaz de la misión.Además, NILM detectó un grave riesgo de descarga eléctrica y pudo haber evitado un incendio de clase Charlie [eléctrico] en nuestra sala de máquinas ".
El sistema está diseñado para ser fácil de usar con poca capacitación. El tablero de la computadora cuenta con diales para cada dispositivo que se está monitoreando, con agujas que permanecerán en la zona verde cuando las cosas son normales, pero oscilarán hacia la zona amarilla o roja cuandoel problema se detecta
La detección de anomalías antes de que se conviertan en riesgos graves es la tarea principal del tablero, pero Leeb señala que también puede realizar otras funciones útiles. Al monitorear constantemente qué dispositivos se están utilizando a qué horas, podría permitir que las auditorías de energía encuentren dispositivos que fueronse encendió innecesariamente cuando nadie los estaba usando o detectó motores menos eficientes que están consumiendo más corriente que sus contrapartes similares. También podría ayudar a garantizar que se sigan los procedimientos de mantenimiento e inspección adecuados, al mostrar si un dispositivo se ha activado o no.según lo programado para una prueba dada.
"Es un taburete de tres patas", dice Leeb. El sistema permite "control de puntaje de energía, seguimiento de actividad y monitoreo basado en la condición". Pero es esa última capacidad la que podría ser crucial ", especialmente para personas con misión críticasistemas ", dice. Además de la Guardia Costera y la Armada, dice, que incluye compañías como productores de petróleo o fabricantes de productos químicos, que necesitan monitorear fábricas y sitios de campo que incluyen materiales inflamables y peligrosos y por lo tanto requieren amplios márgenes de seguridaden su funcionamiento.
Leeb dice que una característica importante del sistema que es atractiva tanto para aplicaciones militares como industriales es que todo su cómputo y análisis se puede hacer localmente, dentro del sistema mismo, y no requiere una conexión a Internet, por lo queel sistema puede aislarse física y electrónicamente y, por lo tanto, es altamente resistente a cualquier manipulación externa o robo de datos.
Aunque para fines de prueba, el equipo ha instalado versiones cableadas y sin contacto del sistema de monitoreo, ambos tipos se instalaron en diferentes partes del cortador de la Guardia Costera, las pruebas han demostrado que la versión sin contacto probablemente podría producir suficiente información, haciendo que el proceso de instalación sea mucho más simple. Si bien la anomalía que encontraron en ese cortador provino de la versión cableada, Leeb dice, "si la versión sin contacto se instalara" en esa parte de la nave, "veríamos casi lo mismo".
El equipo de investigación también incluyó a los estudiantes de posgrado Daisy Green, Jennifer Switzer, Thomas Kane y Peer Lindahl en el MIT; Gregory Bredariol de la Guardia Costera de los Estados Unidos; y John Donnal de la Academia Naval de los Estados Unidos en Annapolis, Maryland. La investigación fue financiada porel proyecto NEPTUNE de la Oficina de Investigación Naval de la Marina de los EE. UU., a través de la Iniciativa de Energía del MIT.
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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