Sistema experto para el monitoreo y alerta de modos de falla para el equipo de aire acondicionado de precisión ubicado en el centro de datos de DATIC

Abstract

El presente proyecto se realizó en el Tecnológico de Costa Rica, el cual consiste en un sistema experto enfocado en detectar modos de fallas para el equipo de aire acondicionado de precisión ubicado en el centro de datos del Departamento de Administración de Tecnologías de Información. Para determinar los modos de falla se dividió el equipo en tres partes, circuito de refrigeración, circuito de potencia y elementos mecánicos. Para el circuito de refrigeración se realizó un análisis de criticidad para seleccionar los componentes que van a ser monitoreados con base en la afectación que tengan en la humedad y temperatura del centro de datos, el impacto que tengan sobre la integridad del equipo en caso de falla y en la capacidad de ser monitoreados. Con base en este análisis del circuito de refrigeración se propone monitorear el compresor, filtro deshidratador, válvula de expansión termostática y válvula solenoide de cierre. Del circuito de potencia se propone monitorear los motores de los ventiladores del condensador y evaporador, el autotransformador, las líneas de alimentación de los electrodos del humidificador, líneas de alimentación del compresor y resistencia del cárter. Respecto a los elementos mecánicos se propone monitorear el filtro de aire y las vibraciones en los ventiladores del condensador y evaporador. Una vez seleccionados los componentes, se determinan sus modos de falla y de acuerdo con estos se identifican los sensores necesarios, se plantea un sistema de adquisición de datos basado en la placa NodeMCU para identificar los modos de falla de acuerdo con los parámetros de fabricante ya que no se tienen datos históricos. La implementación del proyecto tiene una inversión inicial de ₡4 147 493,59 la cual comparado con el costo del contrato actual de ₡5 350 312,08 tiene un ahorro del 22,5% en el primer año y aproximadamente un 97% cuando se cancele el contrato con Grupo Electrotécnica.

This project was carried out at Tecnológico de Costa Rica, consist in an expert system focused on the failures detection for de precision air conditioning equipment located at the Information Technologies Administration Department. To determine de failure modes, the equipment was divided into three parts, refrigeration circuit, power circuit and mechanical components. A criticality analysis was made for the refrigeration circuit to select the components to be monitored based on their impact on the humidity and temperature of the data center, the impact on the equipment integrity in case of failure and on the capacity to be monitored. Based on this analysis of the refrigeration circuit, it is proposed to monitor the compressor, filter drier, thermostatic expansion valve, and the shut-off solenoid valve. From the power circuit it is proposed to monitor the motors of the condenser and evaporator fans, the autotransformer, the supply lines of the humidifier electrodes, the compressor supply lines and the crankcase heater. Regarding the mechanical components, it is proposed to monitor the air filter and the vibrations in the condenser and evaporator fans. Once all the components are selected, the failures modes are determined and according with this the sensors needed are identify and a data acquisition system based on the NodeMCU board. The system will help to identify the failure modes according to the manufacturer’s parameters since there in no historical data. The implementation of the project has an initial investment of ₡4 147 493,59 which compared to the cost of the current contract of ₡5 350 312,08 has a saving of 22,5% in the first year and approximately 97% when cancel the contract with Grupo Electrotécnica.