Ingeniería
Eléctrica
Egresado de UCR fue premiado por su tesis de
doctorado en Hamburgo
El premio científico se otorga anualmente a una
tesis con muy buena calificación y toma en cuenta las investigaciones
desarrolladas en los dos años previos.
byEsteban Gillen (Egillen14gmail.Com)Abr
02, 2019
La
mitad del dinero del premio fue donado a la Fundación Dr. Friedrich Jungheinrich. Esta organización promueve la investigación y
la educación en los campos de la ingeniería eléctrica, ingeniería mecánica y la
logística, y otorga becas a jóvenes con calificaciones técnicas o científicas
especiales. (Foto: Reinhard Scheiblich).
El Dr. Esteban Arroyo, egresado de la
Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Costa Rica (UCR), recibió
el Premio Científico de Amigos y Partidarios de la Universidad de las Fuerzas
Armadas Alemanas de Hamburgo, por su tesis doctoral.
El reconocimiento se le otorgó al
costarricense en una ceremonia realizada el martes 26 de marzo de 2019, en la
Universidad Helmut-Schmidt (también conocida como Universidad de las Fuerzas
Armadas Alemanas Hamburgo).
La tesis de Arroyo obtuvo la máxima
calificación y fue nominada a varios premios del centro educativo.
La investigación se centró en plantas
de proceso, específicamente en el problema que encontraban las compañías al
intentar convertir la información (diagramas, columnas y descripción de
procesos) que tenían en papel o documentos PDF a digital.
"Cuando hablo de papel, no es un papel
de texto, sino un diagrama de la planta, como un plano de la planta. Esos
planos se llaman diagrama de tuberías e instrumentación, describen todas las
tuberías, cómo están conectados todos los equipos y describen la dirección del
flujo", explicó el ingeniero oriundo de Naranjo, Alajuela.
"El trabajo ha
cerrado una brecha de investigación significativa", aseguró la Dra. Nina Thornhill en el portal web de la universidad. Thornhill, quien agregó que "varios expertos habían
considerado esta forma de transformación digital imposible", es profesora en
el Imperial
College de Londres y fue la lectora asignada para la
tesis del costarricense.
Al ser esta una de las dos
universidades del ejército alemán, la mayoría de la investigación se realiza
con propósito militar; sin embargo, este no fue el caso del estudio de Arroyo.
Más bien es una de las pocas que se efectúan con un objetivo industrial.
Su tesis fue financiada por ABB,
empresa suiza que desarrolla sistemas de control y manejo de alarmas, robots,
entre otras áreas de automatización.
"Fue una ceremonia bastante
interesante, porque la gente que promueve este premio es una sociedad que está
conformada por militares y políticos. Entonces, en la premiación había gente
del Bundestag, que es el Congreso alemán, generales
de muy alto rango del ejército y directores de policía", recordó Arroyo.
Dada la digitalización de las
comunicaciones, las compañías quieren usar ese conocimiento o información que
se tenía de la planta, pero generalmente lo que tienen que hacer es volver a
crear esos documentos, y no es rentable por ser una gran cantidad.
"Es un paso más que simplemente
digitalizarlo, porque no necesariamente tiene que estar en papel, hay gente que
lo tiene en PDF y eso es digital, pero una computadora no puede interpretar esa
información, la puede leer pero usted no le puede
preguntar a la computadora cuáles son los tanques en esta imagen, o pedirle que
le muestre solo las válvulas, porque no tiene semántica", explicó Arroyo.
La tesis buscaba desarrollar métodos
para procesar esos documentos y generar modelos digitales automáticamente. Uno
de los obstáculos durante la investigación fue estandarizar la información de
los dibujos, ya que cada quien dibujaba a su gusto, pues no existen
convenciones.
Por ejemplo, uno de los objetivos fue
que, mediante este reconocimiento, la computadora lograra identificar que una
figura es un tanque y que decodificara todos los tanques del plano, cuando se
le pidiera.
Arroyo desarrolló algunos métodos de
reconocimiento de imagen, para identificar los diferentes elementos en ese
diagrama, para que el sistema reconociera cómo estaban conectados y así generar
modelos orientados a los objetos con los que contaba cada uno de estos
esquemas.
"Este modelo puede ser directamente
traducido a una plataforma de simulación, donde ahora voy a ver mi tanque, que
antes era un dibujo, ahora va a ser un objeto en este modelo de simulación y
directamente yo puedo estimular el proceso, porque yo sé la dirección del
producto, sé qué productos están entrando", mencionó el egresado de la UCR.
Una vez que ya se tiene un modelo
orientado a objetos, ese es utilizado en dos áreas: la generación automática de
modelos de simulación y el análisis de fallas de planta.
Con en el modelo de simulación, se pasa
de ver lo que está en el papel a la imagen de cómo está conectado el proceso,
esto permite generar parámetros y analizar su comportamiento.
La otra aplicación es el análisis de
fallas de planta, ya que cuando se observa una anomalía en la planta es muy
difícil saber de dónde viene porque la planta es muy grande y está
interconectada.
"La idea es utilizar
este modelo que describe los componentes y cómo están conectados, lo combinas
con la información que viene de tus medidas, los sensores, y basado en esto podés generar hipótesis y hacer un ranking de cuáles
podrían ser las causas para un cierto comportamiento observado", afirmó el
estudiante del Doctorado en Tecnologías de Automatización.
El análisis de fallas de planta se
utilizó en el manejo de alarmas, uno de los problemas más comunes en las plantas
de proceso. Dado que una planta química puede contar con miles de sensores por
lo que cuando algo falla, se produce una inundación de alarmas, lo que complica
la identificación del problema por parte del ordenador.
"Mi tesis sostuvo este modelo, en combinación
con las otras fuentes de información, para generar grupos de alarmas. En lugar
de ver una lista de 300 alarmas, analiza la causalidad entre ellas, te genera
tres grupos y te dice cuál es, probablemente, la causa de cada grupo", comentó
el ingeniero costarricense
De esta manera, la computadora sabrá en
qué área concentrarse y reducir, considerablemente, la cantidad de alarmas que
atender y el tiempo para solucionar el fallo. Con ello se reduce el riesgo de
que ocurra un accidente.
Según Arroyo, los resultados de esta
investigación generaron mucho interés por parte de la industria, porque la
mayoría de compañías químicas que hay en Europa tienen de 20 a 30 años y cuando
se hicieron los diseños de esas plantas no había muchas herramientas, entonces la
mayoría de la documentación está en papel o PDF.
Escala
en Bragança
Esteban Arroyo es oriundo de Naranjo,
Alajuela, ingresó a la carrera Ingeniería Eléctrica de la UCR en el año 2006, y
luego de cursar la licenciatura emigró becado rumbo al Instituto Politécnico de
Bragança en Portugal, donde cursaría una maestría en Ingeniería Industrial.
Ligado al tema de investigación,
aterrizó en Alemania, a finales del 2012, para continuar con su preparación
académica y obtener el título de doctorado.
"Hasta finales de 2015 estuve
trabajando en la universidad. No terminé el doctorado directamente, porque
generalmente en Alemania se trabaja como investigador de tres a cinco años y en
este tiempo se escriben muchas publicaciones y vas escribiendo la tesis en
paralelo", mencionó.
Durante tres años y
medio Arroyo laboró en el Instituto de Tecnología de Automatización
investigando sobre desarrollos para mejorar los sistemas de control de proceso.
Luego, empezó a trabajar en Covestro Leverkusen,
un spin-off de
Bayer, donde terminó de escribir su tesis. Actualmente, se desempeña en el área
de digitalización y análisis de datos.
Según Arroyo, la experiencia de
estudiar en Europa le ayudó a valorar más el nivel de la educación en nuestro
país. "La educación en Costa Rica es bastante buena, mucho mejor de lo que uno
se imagina. A Portugal fuimos 30 personas de la UCR y de los que fuimos a hacer
la maestría, dos ticos fuimos los mejores promedios".
Asegura que los momentos más difíciles
que ha tenido en los estudios fueron en su época en la Universidad de Costa
Rica, las noches largas donde llevaba bloque completo, y comparando esa
experiencia con la de Portugal, fue fundamental la disciplina que le enseñó la
universidad.
Tomado de: https://semanariouniversidad.com/universitarias/egresado-de-ucr-fue-premiado-por-su-tesis-de-doctorado-en-hamburgo/