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Investigadores desarrollaron sistema automático para detectar fugas de aire comprimido en trenes

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Investigadores presentaron el prototipo de un sistema para detectar de forma autónoma las fugas de aire comprimido que se originen en los trenes, señalando la ubicación de estas al personal mecánico para su reparación. 

Este sistema automatizado podría reducir el tiempo, los costos y la mano de obra requerida para encontrar y reparar fugas de aire. Esta alternativa puede ayudar a reducir el consumo total de combustible de las locomotoras y su escape de emisiones.

Control eficiente del aire comprimido en trenes, para un mejor rendimiento energético

Los trenes se valen del aire comprimido para realizar una variedad de funciones, que van desde la operación de los frenos de aire, la activación de válvulas, las persianas de los radiadores, hasta el accionar de las bocinas y las campanas de la locomotora. 

Anualmente, se estima que la industria ferroviaria pierde entre un 2% y un 3% de eficiencia vehicular, a causa de  las fugas de aire que ocurren en varios puntos de los trenes. 

Fuera de implicar una pérdida de eficiencia en términos generales, estas fugas pueden tener también un efecto perjudicial en la operatividad y seguridad del tren.

«Las fugas de aire aumentan significativamente el consumo de combustible y reducen la eficacia de los sistemas automáticos de parada y arranque del motor (AESS) de una locomotora, lo que hace que las locomotoras funcionen con más frecuencia, consuman más combustible y reduzcan la vida útil de piezas como motores de arranque, compresores de aire y baterías», dijo el ingeniero principal del Southwest Research Institute (SwRI), Christopher Stoos. «Estamos hablando de ahorrar potencialmente millones de galones de combustible y reducir las emisiones de dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno y partículas».

Para encontrar fugas de aire en un tren, actualmente se requiere que los empleados del ferrocarril las busquen manualmente, escabulléndose entre las partes de estos vehículos para detectar, principalmente mediante el oído, si hay fugas. Esta práctica es ineficiente, consume mucho tiempo e introduce riesgos innecesarios para el personal mecánico. 

Para reducir significativamente estas fugas, investigadores del SwRI crearon  un sistema que utiliza tecnología de detección de audio, cámaras y aprendizaje automático para detectar, identificar e informar de manera autónoma las fugas de aire, incluso en trenes en movimiento.

Este sistema, presentado como prototipo, utiliza un pequeño generador de imágenes acústicas fijas, que utiliza una matriz de 64 micrófonos y una cámara sintonizada para detectar frecuencias de 30 a 45 kHz, las frecuencias en las que las fugas de aire comprimido se destacan mejor de la mayoría del ruido de fondo. Este instrumento funciona conjuntamente con una cámara de espectro visual secundaria. Para automatizar el proceso de detección, el equipo entrenó e implementó algoritmos de aprendizaje automático, capaces de identificar fugas de aire de las salidas del sensor, en la medida que ignora aquellas salidas no relacionadas con fugas.

Al someterlo a sus primeras pruebas, el prototipo de este sistema detectó con éxito una serie de fugas de aire en varios lugares de las locomotoras, con una tasa de falsos positivos de solo un 0,03%. El sistema detectó, en promedio, 11 de cada 13 fugas en un tren en movimiento. Una vez que se identificó una fuga de aire, se compartió electrónicamente un informe con el personal adecuado, indicando mediante una alerta gráfica el área específica que necesitaba inspección y reparaciones.


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