Metodología para la evaluación de la integridad de tuberías corroídas mediante la predicción del factor estimado de reparación a través de la aplicación de algoritmos de Machine Learning

"Una de las opciones más usadas para el transporte en largas distancias de crudo, gas y productos derivados en la industria petrolera son las tuberías onshore. Estas tuberías son susceptibles a fallas causadas por corrosión, fallas operativas, errores humanos o vandalismo lo que conlleva a pérd...

Full description

Autores:
Barrera Martínez, Brandon
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2019
Institución:
Universidad de los Andes
Repositorio:
Séneca: repositorio Uniandes
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/43861
Acceso en línea:
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Palabra clave:
Oleoductos - Corrosión - Investigaciones
Aprendizaje automático (Inteligencia artificial) - Aplicaciones industriales - Investigaciones
Ingeniería
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description "Una de las opciones más usadas para el transporte en largas distancias de crudo, gas y productos derivados en la industria petrolera son las tuberías onshore. Estas tuberías son susceptibles a fallas causadas por corrosión, fallas operativas, errores humanos o vandalismo lo que conlleva a pérdidas de metal, abolladuras o grietas. La corrosión es una de las principales causas de fallas en tuberías de transporte de crudo y de gas natural. Frente a este problema, es importante implementar prácticas y procedimientos que permitan proteger, administrar y mantener la integridad de los sistemas de tubería. En este sentido, el propósito de este proyecto es proponer una metodología que permita la aplicación de algoritmos de Machine Learning para la evaluación de la integridad de tuberías corroídas, en una próxima inspección, mediante la predicción del Factor Estimado de Reparación. Para cumplir con esto, se implementa una metodología de segmentación de la tubería, mediante la técnica de Clustering jerárquico, que se utiliza para analizar los defectos de corrosión en inspecciones realizadas en instantes de tiempo diferentes y facilita la identificación de zonas vulnerables a este problema. Adicionalmente, se proponen diferentes modelos de aprendizaje supervisado que permiten realizar la predicción del Factor Estimado de Reparación entre inspecciones. Específicamente, se proponen los modelos de regresión lineal, regresión con componentes principales y ensamble de árboles o Random Forest. En general, se demostró que estos algoritmos de Machine Learning tienen el potencial de crear modelos de predicción precisos. Teniendo en cuenta que la prioridad es maximizar la capacidad predictiva más allá de la interpretabilidad de los modelos, se escoge el modelo de Random Forest, como el mejor método de predicción."--Tomado del Formato de Documento de Grado.
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Estas tuberías son susceptibles a fallas causadas por corrosión, fallas operativas, errores humanos o vandalismo lo que conlleva a pérdidas de metal, abolladuras o grietas. La corrosión es una de las principales causas de fallas en tuberías de transporte de crudo y de gas natural. Frente a este problema, es importante implementar prácticas y procedimientos que permitan proteger, administrar y mantener la integridad de los sistemas de tubería. En este sentido, el propósito de este proyecto es proponer una metodología que permita la aplicación de algoritmos de Machine Learning para la evaluación de la integridad de tuberías corroídas, en una próxima inspección, mediante la predicción del Factor Estimado de Reparación. Para cumplir con esto, se implementa una metodología de segmentación de la tubería, mediante la técnica de Clustering jerárquico, que se utiliza para analizar los defectos de corrosión en inspecciones realizadas en instantes de tiempo diferentes y facilita la identificación de zonas vulnerables a este problema. Adicionalmente, se proponen diferentes modelos de aprendizaje supervisado que permiten realizar la predicción del Factor Estimado de Reparación entre inspecciones. Específicamente, se proponen los modelos de regresión lineal, regresión con componentes principales y ensamble de árboles o Random Forest. En general, se demostró que estos algoritmos de Machine Learning tienen el potencial de crear modelos de predicción precisos. Teniendo en cuenta que la prioridad es maximizar la capacidad predictiva más allá de la interpretabilidad de los modelos, se escoge el modelo de Random Forest, como el mejor método de predicción."--Tomado del Formato de Documento de Grado."One of the most used options for long-distance transportation of crude oil, gas and derived products in the oil industry are onshore pipelines. These pipes are susceptible to failures caused by corrosion, operational failures, human errors or vandalism, which leads to metal losses, dents or cracks. Corrosion is one of the main causes of failures in crude and natural gas transport pipelines. With this problem, it is important to implement practices and procedures that protect, manage and maintain the integrity of the piping systems. In this sense, the purpose of this project is to propose a methodology that allows the application of Machine Learning algorithms for the evaluation of the integrity of corroded pipes, in an upcoming inspection, by predicting the Estimated Repair Factor. To comply with this, a pipe segmentation methodology is implemented, using the hierarchical clustering technique, which is used to analyze corrosion defects in inspections carried out at different times and facilitates the identification of areas vulnerable to this problem. Additionally, different supervised learning models are proposed that allow prediction of the Estimated Repair Factor between inspections. Specifically, the models of linear regression, principal components regression and assembly of trees or Random Forest are proposed. Overall, it was shown that these Machine Learning algorithms have the potential to create accurate prediction models. Taking into account that the priority is to maximize the predictive capacity beyond the interpretability of the models, the Random Forest model is chosen as the best prediction method."--Tomado del Formato de Documento de Grado.Magíster en Ingeniería IndustrialMaestría72 hojasapplication/pdfspaUniandesMaestría en Ingeniería IndustrialFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Industrialinstname:Universidad de los Andesreponame:Repositorio Institucional SénecaMetodología para la evaluación de la integridad de tuberías corroídas mediante la predicción del factor estimado de reparación a través de la aplicación de algoritmos de Machine LearningTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Texthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMOleoductos - Corrosión - InvestigacionesAprendizaje automático (Inteligencia artificial) - Aplicaciones industriales - InvestigacionesIngenieríaPublication63b7b49b-040b-4833-9601-efa56a25ad27virtual::2494-163b7b49b-040b-4833-9601-efa56a25ad27virtual::2494-1THUMBNAILu830339.pdf.jpgu830339.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg9331https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/a917033f-9186-48c6-a5eb-0bbe4fed4f8a/download0afc258467ec063b056154ae37afa3b2MD55ORIGINALu830339.pdfapplication/pdf1435252https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/d087b1b1-1f37-4609-add7-63730cd4dac3/download7ce79a9256703745c27ad89ced52f219MD51TEXTu830339.pdf.txtu830339.pdf.txtExtracted texttext/plain145647https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/eb46e1e2-4c0a-4a2d-90f3-4c80fbe753ef/download9c23b10fa3e1888e6f294aae4b460b13MD541992/43861oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/438612024-03-13 12:12:56.776https://repositorio.uniandes.edu.co/static/pdf/aceptacion_uso_es.pdfopen.accesshttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co