Sistema Iot con análisis predictivo para el monitoreo de la salud de sistemas de bombeo de campos petroleros
| dc.contributor.advisor | Ayala Baño Elizabeth Paulina | |
| dc.contributor.author | Bonilla Bonilla Erick Bladimir | |
| dc.contributor.editor | Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Carrera de Telecomunicaciones | |
| dc.date.accessioned | 2026-01-15T17:44:16Z | |
| dc.date.issued | 2026 | |
| dc.description | La operación de bombas electrosumergibles (ESP) en campos petroleros se ve afectada por fallas, tiempos de parada y una limitada utilización de herramientas digitales para el monitoreo de condición. Frente a esta problemática, se desarrolló un sistema IoT con analítica predictiva orientado al monitoreo de la salud de bombas ESP, con el propósito de apoyar la toma de decisiones de mantenimiento y disminuir la ocurrencia de fallas críticas en contextos de producción continua. Para el desarrollo de la solución se aplicó la metodología CRISP-DM, definiendo un flujo de trabajo de análisis predictivo a partir de datos históricos. En esta etapa se integraron, estructuraron y depuraron registros operativos con variables eléctricas, hidráulicas, mecánicas y térmicas, y se ejecutó un preprocesamiento con validaciones, limpieza y transformación de características para asegurar consistencia y calidad. Con esta base, se construyó un conjunto de datos multietiqueta con cinco objetivos de clasificación, lo que permitió abordar de forma conjunta tareas de diagnóstico y pronóstico. Posteriormente, se compararon modelos de ensamble basados en árboles de decisión y se adoptó una solución basada en Random Forest multietiqueta por su equilibrio entre desempeño, robustez y capacidad de generalización. Durante pruebas en un entorno controlado, el sistema obtuvo una precisión ponderada global aproximada del 85 % y una exactitud del 82 % en variable de falla, 83 % en subcomponente, 82 % en severidad, 83 % en estado de la bomba y 91 % en predicción de falla a 24 horas. Finalmente, el despliegue se realizó con Docker, una API en FastAPI, InfluxDB y paneles en Grafana, habilitando la visualización de variables y del estado estimado, y evidenciando la viabilidad técnica para mantenimiento predictivo. | |
| dc.description.abstract | The operation of electric submersible pumps (ESPs) in oil fields is impacted by failures, downtime, and the limited use of digital tools for condition monitoring. To address this challenge, an IoT system with predictive analytics was developed to monitor the health of ESPs, with the aim of supporting maintenance decision-making and reducing the occurrence of critical failures in continuous production environments. To develop the solution, the CRISP-DM methodology was applied, defining a predictive analytics workflow based on historical data. In this stage, operational records were integrated, structured, and refined using electrical, hydraulic, mechanical, and thermal variables, and a preprocessing pipeline was implemented—including validation, cleaning, and feature transformation—to ensure data consistency and quality. On this basis, a multi-label dataset with five classification targets was built, enabling the joint execution of diagnostic and prognostic tasks. Subsequently, ensemble models based on decision trees were compared, and a multi-label Random Forest approach was adopted due to its balance of performance, robustness, and generalization capability across multiple classes and operational variability. During controlled-environment testing, the system achieved an approximate overall weighted precision of 85%, with per-label accuracies of 82% for failure variable, 83% for subcomponent, 82% for severity, 83% for pump state, and 91% for 24-hour failure prediction. Finally, deployment was carried out using Docker, a FastAPI inference service, InfluxDB, and Grafana dashboards, enabling visualization of process variables and estimated operating status, and demonstrating the technical feasibility of the proposed solution for predictive maintenance. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.uta.edu.ec/handle/123456789/45949 | |
| dc.language.iso | es | |
| dc.subject | INTERNET DE LAS COSAS | |
| dc.subject | MANTENIMIENTO PREDICTIVO | |
| dc.subject | BOMBAS ELECTROSUMERGIBLES | |
| dc.subject | APRENDIZAJE AUTOMÁTICO | |
| dc.subject | GRAFANA | |
| dc.title | Sistema Iot con análisis predictivo para el monitoreo de la salud de sistemas de bombeo de campos petroleros | |
| dc.type | bachelorThesis |
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