Las Redes de Petri Interpretadas en el Diagnóstico de Fallos de Sistemas Híbridos. Aplicación a un Helicóptero no Tripulado

La seguridad y fiabilidad de los procesos industriales son la principal preocupación de los ingenieros encargados de las plantas industriales. Por lo tanto, desde un punto de vista económico, el objetivo principal es reducir el costo del mantenimiento, el tiempo de inactividad y las pérdidas causadas por los fallos. Por otra parte, la seguridad de los operadores, que afecta a los aspectos sociales y económicos, es el factor más relevante a considerar en cualquier sistema Debido a esto, el diagnóstico de fallos se ha convertido en un foco importante de interés para los investigadores de todo el mundo e ingenieros en la industria. Los principales trabajos enfocados en detección de fallos se basan en modelos de los procesos. Existen diferentes técnicas para el modelado de procesos industriales tales como máquinas de estado, árboles de decisión y Redes de Petri (RdP). Por lo tanto, esta tesis se centra en el modelado de procesos utilizando redes de petri interpretadas. Redes de Petri es una herramienta usada en el modelado gráfico y matemático con la habilidad para describir información de los sistemas de una manera concurrente, paralela, asincrona, distribuida y no determinística o estocástica. RdP son también una herramienta de comunicación visual gráfica útil como lo son las cartas de flujo o diagramas de bloques. Adicionalmente, las marcas de las RdP simulan la dinámica y concurrencia de los sistemas. Finalmente, ellas tienen la capacidad de definir ecuaciones de estado específicas, ecuaciones algebraicas y otros modelos que representan el comportamiento común de los sistemas. Entre los diferentes tipos de redes de petri (Interpretadas, Coloreadas, etc.), este trabajo de investigación trata con redes de petri interpretadas principalmente debido a características tales como sincronización, lugares temporizados, aparte de su capacidad para procesamiento de datos. Esta investigación comienza con el proceso para diseñar y construir el modelo y diagnosticador para detectar fallos definitivos, posteriormente, la dinámica temporal fue adicionada para detectar fallos intermitentes. Dos procesos industriales, concretamente un HVAC (Calefacción, Ventilación y Aire Acondicionado) y un Proceso de Envasado de Líquidos fueron usados como banco de pruebas para implementar la herramienta de diagnóstico de fallos (FD) creada. Finalmente, su capacidad de diagnóstico fue ampliada en orden a detectar fallos en sistemas híbridos. Finalmente, un pequeño helicóptero no tripulado fue elegido como ejemplo de sistema donde la seguridad es un desafío, y las técnicas de detección de fallos desarrolladas en esta tesis llevan a ser una herramienta valorada, desde que los accidentes de las aeronaves no tripuladas (UAVs) envuelven un alto costo económico y son la principal razón para introducir restricciones de volar sobre áreas pobladas. Así, este trabajo introduce un proceso sistemático para construir un Diagnosticador de Fallos del sistema mencionado basado en RdR Esta novedosa herramienta es capaz de detectar fallos definitivos e intermitentes. El trabajo realizado es discutido desde un punto de vista teórico y práctico. El procedimiento comienza con la división del sistema en subsistemas para seguido integrar en una RdP diagnosticadora global que es capaz de monitorear el sistema completo y mostrar las variables críticas al operador en orden a determinar la salud del UAV, para de esta manera prevenir accidentes. Un Sistema de Adquisición de Datos (DAQ) ha sido también diseñado para recoger datos durante los vuelos y alimentar la RdP diagnosticadora. Vuelos reales realizados bajo condiciones normales y de fallo han sido requeridos para llevar a cabo la configuración del diagnosticador y verificar su comportamiento. Vale la pena señalar que un alto riesgo fue asumido en la generación de fallos durante los vuelos, a pesar de eso esto permitió recoger datos básicos para desarrollar el diagnóstico de fallos, técnicas de aislamiento, protocolos de mantenimiento, modelos de comportamiento, etc. Finalmente, un resumen de la validación de resultados obtenidos durante las pruebas de vuelo es también incluido. Un extensivo uso de esta herramienta mejorará los protocolos de mantenimiento para UAVs (especialmente helicópteros) y permite establecer recomendaciones en regulaciones. El uso del diagnosticador usando redes de petri es considerado un novedoso enfoque. ABSTRACT Safety and reliability of industrial processes are the main concern of the engineers in charge of industrial plants. Thus, from an economic point of view, the main goal is to reduce the maintenance downtime cost and the losses caused by failures. Moreover, the safety of the operators, which affects to social and economic aspects, is the most relevant factor to consider in any system. Due to this, fault diagnosis has become a relevant focus of interest for worldwide researchers and engineers in the industry. The main works focused on failure detection are based on models of the processes. There are different techniques for modelling industrial processes such as state machines, decision trees and Petri Nets (PN). Thus, this Thesis is focused on modelling processes by using Interpreted Petri Nets. Petri Nets is a tool used in the graphic and mathematical modelling with ability to describe information of the systems in a concurrent, parallel, asynchronous, distributed and not deterministic or stochastic manner. PNs are also useful graphical visual communication tools as flow chart or block diagram. Additionally, the marks of the PN simulate the dynamics and concurrence of the systems. Finally, they are able to define specific state equations, algebraic equations and other models that represent the common behaviour of systems. Among the different types of PN (Interpreted, Coloured, etc.), this research work deals with the interpreted Petri Nets mainly due to features such as synchronization capabilities, timed places, apart from their capability for processing data. This Research begins with the process for designing and building the model and diagnoser to detect permanent faults, subsequently, the temporal dynamic was added for detecting intermittent faults. Two industrial processes, namely HVAC (Heating, Ventilation and Air Condition) and Liquids Packaging Process were used as testbed for implementing the Fault Diagnosis (FD) tool created. Finally, its diagnostic capability was enhanced in order to detect faults in hybrid systems. Finally, a small unmanned helicopter was chosen as example of system where safety is a challenge and fault detection techniques developed in this Thesis turn out to be a valuable tool since UAVs accidents involve high economic cost and are the main reason for setting restrictions to fly over populated areas. Thus, this work introduces a systematic process for building a Fault Diagnoser of the mentioned system based on Petri Nets. This novel tool is able to detect both intermittent and permanent faults. The work carried out is discussed from theoretical and practical point of view. The procedure begins with a division of the system into subsystems for further integration into a global PN diagnoser that is able to monitor the whole system and show critical variables to the operator in order to determine the UAV health, preventing accidents in this manner. A Data Acquisition System (DAQ) has been also designed for collecting data during the flights and feed PN Diagnoser. Real flights carried out under nominal and failure conditions have been required to perform the diagnoser setup and verify its performance. It is worth noting that a high risk was assumed in the generation of faults during the flights, nevertheless this allowed collecting basic data so as to develop fault diagnosis, isolations techniques, maintenance protocols, behaviour models, etc. Finally, a summary of the validation results obtained during real flight tests is also included. An extensive use of this tool will improve preventive maintenance protocols for UAVs (especially helicopters) and allow establishing recommendations in regulations. The use of the diagnoser by using Petri Nets is considered as novel approach

Systematic Process for Building a Fault Diagnoser Based on Petri Nets Applied to a Helicopter

This work presents a systematic process for building a Fault Diagnoser (FD), based on Petri Nets (PNs) which has been applied to a small helicopter. This novel tool is able to detect both intermittent and permanent faults. The work carried out is discussed from theoretical and practical point of view. The procedure begins with a division of the whole system into subsystems, which are the devices that have to be modeled by using PN, considering both the normal and fault operations. Subsequently, the models are integrated into a global Petri Net diagnoser (PND) that is able to monitor a whole helicopter and show critical variables to the operator in order to determine the UAV health, preventing accidents in this manner. A Data Acquisition System (DAQ) has been designed for collecting data during the flights and feeding PN diagnoser with them. Several real flights (nominal or under failure) have been carried out to perform the diagnoser setup and verify its performance. A summary of the validation results obtained during real flight tests is also included. An extensive use of this tool will improve preventive maintenance protocols for UAVs (especially helicopters) and allow establishing recommendations in regulation

Identificación de zonas agroclimáticas potenciales para producción de cebolla (Allium cepa L.) en Carabobo, Venezuela

The development agroclimatic zoning, in addition to allowing the specific location of the areas with the greatest vocationfor particular productive activities, also makes it possible to recognize the location of the available infrastructure for thepromotion of the sovereignty and food security of the country. The objective of the study was to define agroclimaticzones suitable for growing onions in the state of Carabobo, Venezuela. To do this, daily rainfall data were used from 41weather stations, climatic data for the estimation of evapotranspiration, edaphological charts of the entity and computerprograms for crop water balances. The requirements of the crop in terms of soil and climate, and the edaphoclimatic"supply" of the area were compared to satisfactorily quantify the requirements covered and, consequently, the degree ofpotential aptitude of the area for the specific crop was determined. The soil-climate-crop relationships were analyzedseparately, and then integrated by means of a Geographical Information System to obtain a unique result. The studydetermined that 787 km2 of the state's agricultural lands are suitable for growing onions. In these areas of valleys, lowareas of mountains, hills and the lacustrine plain of the Depression of the Lake of Valencia, yields higher than 95% canbe obtained. The zoning study aims to be the basis of a model of sustainable agricultural production, which serves as atool for work, consultation and guidance in the face of initiatives related to agricultural activity.El desarrollo de la zonificación agroclimática, además de permitir la localización específica de áreas con mayor vocaciónpara actividades productivas particulares, también permite reconocer la ubicación de la infraestructura disponible para elimpulso de la soberanía y seguridad alimentaria del país. El objetivo del estudio fue definir las zonas agroclimáticasaptas para el cultivo de cebolla en el estado Carabobo, Venezuela. Se utilizaron datos diarios de precipitación de 41estaciones climáticas, para la estimación de la evapotranspiración, cartas edafológicas de la entidad y programas decómputo para los balances hídricos del cultivo. Se compararon los requerimientos del cultivo en cuanto al suelo, clima, y“oferta” edafoclimática del área, para cuantificar satisfactoriamente los requerimientos cubiertos y, en consecuencia, sedeterminó el grado de aptitud potencial del área para el cultivo específico. Se analizaron separadamente las relacionessuelo-clima-cultivo, y luego se integraron mediante un Sistema de Información Geográfica para obtener un resultadoúnico. El estudio determinó que 787 km2 de las tierras agrícolas del estado son aptas para el cultivo de cebolla. En áreasde valles, zonas bajas de montañas, colinas, y llanura lacustrina de la Depresión del Lago de Valencia, pueden obtenerserendimientos superiores a 95%. El estudio de zonificación pretende ser la base de un modelo de producción agrícolasustentable, que sirva como herramienta de trabajo, consulta y orientación de cara a las iniciativas que tengan relacióncon la actividad agrícola

La imagen y la narrativa como herramientas para el abordaje psicosocial en escenarios de violencia Bucaramanga, Santander y Ocaña, Norte de Santander

Mediante la exploración de las lecturas propuestas para el desarrollo del paso 4, se realiza un análisis grupal a dos relatos, con un enfoque narrativo, en el marco de un abordaje de múltiples eventos que les sucedieron a víctimas del conflicto armado, generando consecuencias descritas por las víctimas en diferentes situaciones emocionales como el sufrimiento, miedo, dolor y resiliencia. El primer abordaje fue realizado a un relato por el personaje de Luz, donde se evidencia una historia de una familia que es víctima del conflicto armado, evidenciándose diferentes situaciones que impactan de manera negativa la salud mental y el bienestar psicosocial; Luz tuvo que emigrar con su hija por amenazas generadas en su tierra natal, porque no querían vender las tierras a personas desconocidas, su esposo pierde la vida por miembros de un grupo armado ilegal. En el segundo abordaje, es un relato de la masacre en el salado, donde Yirley Velasco nos muestra una serie de situaciones que vivió la comunidad el 16 de febrero del 2000, donde se presentó una masacre en el corregimiento Villa del Rosario El Salado o También conocido como Montes de María, esta comunidad fue visitada por un grupo armado organizado al margen de la ley, quienes cometieron una serie de crímenes contra una comunidad de campesinos afectándolos física, y psicológicamente. Este personaje, nos da a conocer características específicas de la masacre, como la ejecución de asesinatos, tortura, violaciones, humillaciones generando una serie de traumas a los sobrevivientes de esta comunidad, sin embargo, se resalta la capacidad de resiliencia que han venido desarrollando para mantenerse en su territorio.Through the exploration of the readings proposed for the development of step 4, a group analysis of two stories is carried out, with a narrative approach, within the framework of an approach to multiple events that happened to victims of the armed conflict, generating consequences described by victims in different emotional situations such as suffering, fear, pain and resilience. The first approach was made to a story by the character of Luz, where a story of a family that is a victim of the armed conflict is evidenced, evidencing different situations that negatively impact mental health and psychosocial well-being; Luz had to emigrate with her daughter due to threats generated in her homeland, because they did not want to sell the land to unknown persons, her husband loses his life by members of an illegal armed group. In the second approach, it is an account of the massacre in El Salado, where Yirley Velasco shows us a series of situations that the community experienced on February 16, 2000, where a massacre occurred in the village of Villa del Rosario El Salado or Also Known as Montes de María, this community was visited by an armed group organized outside the law, who committed a series of crimes against a community of peasants, affecting them physically and psychologically. This character reveals specific characteristics of the massacre, such as the execution of murders, torture, rape, humiliation, generating a series of traumas to the survivors of this community, however, the resilience capacity that they have been developing to stay in their territory

Sistema de envasado de líquidos modelado con redes de Petri y simulado con LabView y DSC

En las últimas décadas los grupos de investigación, han utilizado las herramientas de simulación para validar sus desarrollos, antes de hacer pruebas reales, los resultados son bastante aceptables y dan o no autorización para continuar en un proyecto. herramientas de software para simulación existen muchas, pero se busca utilizar LabVIEW y DSC debido a que su ambiente de programación es amigable y muy utilizado en la automática. El trabajo mostrado a continuación, consiste en el desarrollo de una aplicación enfocada hacia el Diagnóstico y Detección de Fallos, mediante la implementación de un algoritmo sistemático, construido con la herramienta de modelado conocida como “Redes de Petri (RdP)”, donde el objetivo principal es realizar un aporte en el ámbito de la seguridad industrial, para evitar pérdidas económicas, evaluadas en daños a los equipos y, lo más importante, preservar la integridad física de los operarios humanos. El contenido muestra e ilustra la simulación de un Proceso de Envasado de Líquidos y la implementación de su Diagnosticador mediante las RdP, con la finalidad de evaluar el comportamiento normal y de fallo ofrecido por el proceso. Se diseña una plataforma e interface de comunicación hombre máquina, en la cual se lleva a cabo la monitorización, control y supervisión On-line del sistema planteado

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