Venciendo al óxido, la Inteligencia Artificial y su rol en la gestión de la corrosión

Publicado: Julio 4, 2023

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Autor: Ing. Mayuly Rodríguez, 5 julio 2023.

Introducción

La Inteligencia Artificial (IA) se une con inteligencia humana, para la lucha contra la corrosión. El camino a seguir es el uso de nuevas tecnologías, he aquí donde surge la IA en la gestión de la corrosión como, necesaria para la implementación de técnicas computacionales como algoritmos de aprendizaje automático y tecnologías vanguardistas, capaces de brindar una visión más profunda y precisa para la detención de este fenómeno.

La resistencia y vida útil de las estructuras industriales, se ve afectada por la frecuente exposición a ambientes agresivos que aceleran los procesos de deterioro, donde el principal enemigo es la corrosión. Esto ocurre predominantemente en las estructuras de acero, las cuales son fundamentales para las operaciones diarias de los diferentes sectores industriales; y es aquí, donde este fenómeno se oculta en zonas impredecibles y es uno de los principales causantes de fallas.

Disponer de herramientas y tecnologías novedosas, capaces de pronosticar fallas por corrosión, es fundamental para salvaguardar los activos, garantizar la seguridad y optimizar los recursos durante los procesos operacionales, el control de todos estos factores conlleva a una mejor gestión de la corrosión.

La corrosión: Un desafío persistente en la industria

La corrosión, es una constante amenaza, se establece como un desafío persistente que afecta de manera significativa al sector industrial. El uso de metales en la industria en general es muy alto y este tipo de materiales comúnmente se corroen debido a sus condiciones de exposición.

Este fenómeno, supone un gran gasto económico, ya que afecta a las estructuras de acero y provoca que sus propiedades físicas disminuyan, dañando por completo la estructura, su estabilidad y, por ende, provocando numerosos riesgos. Comprender la magnitud de este problema es necesario para abordarlo de manera efectiva y tomar medidas preventivas adecuadas.

Cabe destacar, que la corrosión se presenta como un problema común y costoso en numerosos sectores industriales y afecta en más formas de las que nos damos cuenta. Esta reacción química no deseada causa daños irreparables a las estructuras, equipos y activos en general, lo que conlleva a considerables gastos en reparaciones y reemplazos. No obstante, los riesgos asociados con la corrosión trascienden los meros aspectos económicos. La seguridad de las personas y el medio ambiente se ven amenazadas por los efectos corrosivos.

Para conocer un poco sobre el impacto global de la corrosión, esta se estima en estima en 2,5 billones de dólares estadounidenses, lo que equivale al 3,4 % del Producto Interno Bruto (PIB) mundial (2013). Mediante el uso de las prácticas de control de la corrosión disponibles, se estima que se podrían lograr ahorros de entre el 15 y el 35 % del costo de la corrosión; es decir, entre US$375 y $875 mil millones anuales a nivel mundial, un ahorro astronómico. Además, estos costos normalmente no incluyen la seguridad individual o las consecuencias ambientales¹.

Estas cifras impactantes son un llamado a la acción para la ciencia, los investigadores, las empresas e industrias que deben enfrentar este fenómeno. Se requiere reconocer la importancia de implementar estrategias eficaces de gestión y control de la corrosión, así aprovechar las tecnologías avanzadas, como la inteligencia artificial, para abordar este problema.

Avanzando en la gestión de la corrosión: La Inteligencia Artificial como tecnología aleada

La Inteligencia Artificial, abarca un espacio considerable en distintos campos para resolver problemas complejos para los seres humanos, como por ejemplo la detención y control de la corrosión en el sector industrial. El campo técnico digital está aumentando día a día en el mundo y forma parte de nuestra vida, aunque en ocasiones, no nos demos cuenta.

La detección temprana de la corrosión es un factor clave en la gestión efectiva de este problema persistente en la industria. Afortunadamente, la IA ha abierto un abanico de posibilidades al ofrecer técnicas/herramientas avanzadas para la identificación y monitoreo de la corrosión de manera eficiente y precisa.

Detección automática de la corrosión por imágenes: Con el uso de cámaras y scanner especiales, se toman múltiples imágenes de las áreas a inspeccionar, estas son procesadas mediante algoritmos automatizados con patrones de detección de corrosión, que localizan y clasifican la corrosión en todas las instalaciones según su criticidad. Al asociar las imágenes capturadas y los datos láser correspondientes, es posible calcular el área física, las dimensiones y la ubicación de la corrosión detectada.

Al proporcionar las mediciones de las áreas afectadas se permite una mejor estimación de los daños. A partir de la detección automática de la corrosión y el estado del recubrimiento en las imágenes de inspección por parte de los sistemas basados en IA, se priorizan las acciones y se crean estrategias de trabajo de inspección para facilitar los END, mantenimiento o reparación de las fallas.

En este caso, mencionamos los algoritmos de Computer Vision², que son utilizados para detectar la corrosión, lo que permite que los equipos de alto riesgo sean objeto de remediación. El algoritmo fue utilizado para la primera aplicación en la industria de un sistema basado en inteligencia artificial para mejorar los procesos de control e inspección de la corrosión. El sistema se implementa en una gran plataforma de petróleo y gas en alta mar en el Golfo de México, lo que demuestra una gran mejora en los procesos de inspección y mantenimiento al tiempo que reduce los costos operativos y los riesgos asociados con las plataformas de O&G en alta mar.

Los resultados obtenidos de la inspección del sistema de detección y gestión de la corrosión basado en IA fueron los siguientes:

83 nominaciones para “reemplazo urgente de equipo”, donde el equipo tiene un tiempo estimado de falla de 6 a 12 meses
217 nominaciones de pintura de alta prioridad, donde si el equipo no se pinta, el equipo se degradará hasta el punto de requerir un reemplazo urgente del equipo dentro de 12 a 24 meses
La implementación de este proceso también genero resultados comparativos con la aplicación de detección de corrosión con métodos tradicionales, generando los siguientes resultados². “Se proporciona una comparación directa entre la cobertura de inspección del sistema de gestión/detección de corrosión basado en IA y los resultados de inspección de las inspecciones tradicionales. Aproximadamente el 75% de todos los equipos están cubiertos por escaneos a nivel de plataforma. La cobertura se mejora a aproximadamente un 97 % a través de la captura de escaneos en posiciones que consideran casos de esquina, como espacios reducidos, tuberías complejas y equipos en altura. En contraste, solo el 20% de los equipos fueron cubiertos en la campaña GVI 2019. El sistema de IA proporcionó aproximadamente un 77 % más de cobertura. Además, la evaluación del estado de la plataforma completa proporcionada por el sistema de IA fue de $ 0,5 millones de dólares menos que el presupuesto anual propuesto para GVI tripulado tradicional. Los ahorros recurrentes directos para cada año siguiente serían de aproximadamente $ 1 millón de dólares anuales para la plataforma de ejemplo”

Termografía asistida por Inteligencia Artificial para detectar Corrosión Bajo Aislamiento CUI: Este tipo de corrosión es un desafío crítico que afecta la integridad de los activos donde la industria del petróleo y el gas no es inmune. Su gravedad surge debido a su naturaleza oculta, ya que muchas veces puede pasar desapercibida. CUI es estimulado, en principio, por el ingreso de humedad a través de las capas de aislamiento a la superficie de la tubería. Esta tecnología de detección impulsada por IA surgió de una necesidad urgente de detectar la presencia de estos tipos de corrosión.

Se ha desarrollado un ciberfísico que cumple con las demandas de las unidades de inspección en la industria del petróleo y el gas, proporcionando un sistema en tiempo real y una herramienta de evaluación en línea para monitorear la presencia de CUI mejorando el resultado de las tecnologías de termografía. Este sistema utiliza IA y tecnología de aprendizaje automático³.

la IA en la gestión de la corrosión — Aplicación de la **Inteligencia Artificial** (IA) en el análisis de imágenes termográficas.

Digitalización de la gestión de la corrosión: Se han creado soluciones para identificar corrosión mediante Machine Learning (ML) y monitorear el activo casi en tiempo real. Los sistemas ayudan a identificar la corrosión mediante imágenes utilizando el servicio Google Cloud ML, así como el servicio de etiquetado de Google Cloud para realizar anotaciones.

Machine Learning, se utiliza principalmente para la detección de corrosión, mientras que una herramienta de gestión se utiliza para obtener una visión general de la estructura, lo que permite a los técnicos navegar por el entorno 3D escaneando coordenadas exactas, donde identifican la corrosión y genera automáticamente un informe para la planificación de las estrategias de la gestión de la corrosión⁴.

Sensores integrados de monitoreo: Son herramientas respaldadas por IA para gestionar el monitoreo de las estructuras afectadas por la corrosión y así, identificar zonas de alto riesgo. Estos dispositivos realizan una toma de decisiones basada en IA, donde se reciben los datos sobre las estructuras evaluadas y los algoritmos de Machine Learning generarán informes de áreas de alto riesgo para programar las estrategias de mantenimiento. También crean un flujo continuo de datos que deben recopilarse, procesarse e interpretarse con personal especializad para brindar resultados útiles. El interés principal es estar informado sobre el estado actual de la estructura en términos de degradación corrosiva, y si conocer cuándo puede existir una falla.

Cabe indicar que los constantes desarrollos en Big Data, los algoritmos de aprendizaje automático, la comunicación de máquina a máquina y la tecnología en la nube han abierto nuevas posibilidades para investigar la información derivada de los activos industriales. Es viable el monitoreo en tiempo real de la corrosión, gracias a los sensores, actuadores y otros parámetros de control.

Beneficios de la gestión de la corrosión con Inteligencia Artificial

La implementación de herramientas de inteligencia artificial en la gestión de la corrosión conlleva una serie de ventajas que impactan tanto en el aspecto económico como en la seguridad de las operaciones industriales. Estos beneficios son precisos para que las empresas se mantengan en la búsqueda de optimizar sus recursos y salvaguardar sus activos.

Se muestran diversos beneficios que se obtienen con el uso de técnicas basadas en inteligencia artificial en comparación con los enfoques tradicionales para la gestión de corrosión:

Se obtiene una reducción significativa de costos en los programas de inspección continua
Otorga mayor cobertura de área inspeccionada con un menor tiempo de intervención humana
Se logra obtener mayor información y resultados en tiempo real, requiriendo de menor cantidad de personal en el área operacional, lo que reduce los riesgos asociados a las actividades manuales
Generan informes preliminares de manera automática
Permite priorizar y optimizar las estrategias de inspección y mantenimiento predictivo y preventivo en las instalaciones evaluadas
Al identificar anticipadamente las áreas afectadas por corrosión, se evitan costosas reparaciones y reemplazos de estructuras o equipos dañados
Garantiza un entorno de trabajo más seguro para los empleados y previene incidentes
La mejora de la seguridad es notable, cuando se detecta la corrosión en zonas complicadas se previenen las fallas de las estructuras y componentes críticos
Al prevenir la propagación de la corrosión, se alarga la vida útil de los activos y se optimizando los recursos disponibles
Se resguarda de manera digital toda la información para futuras evaluaciones, quedando patrones comparativos

Estos factores, impulsan la contribución de las tecnologías anticorrosión mediante la investigación, desarrollo e implementación de nuevas soluciones efectivas.

Conclusiones

Con la aplicación eficaz de programas de gestión de la corrosión basados en inteligencia artificial, aplicados en estructuras de acero del sector industrial, se logran resultados positivos. Detectar de manera temprana y precisa áreas con corrosión con el fin de priorizar las evaluaciones no destructivas (END) y mantenimientos predictivo o preventivo en sistemas de alto impacto, permite una planificación efectiva, reducción de riesgos y una continuidad operacional eficiente.

La ciencia de la IA está desarrollando cada vez más técnicas que permitan detectar, clasificar, cuantificar e informar el estado real de las estructuras en referencia a las fallas por corrosión. Al analizar múltiples variables y patrones, se obtiene una visión profunda de la corrosión, mejorando significativamente la capacidad para prevenirla y controlarla.

La gestión de la corrosión en sinergia con la IA, están dando resaltando tangibles para combatir los estragos del óxido y preservar la integridad de los activos en general, con mayor preponderancia en los ambientes más corrosivos, como, por ejemplo, los marinos.

Desde el punto de vista económico y de optimización de los recursos disponibles, el objetivo de cada industria es minimizar los costos operativos y maximizar las ganancias; en este sentido, el uso de inteligencia artificial y modelos de aprendizaje automático es un desarrollo deseable para evitar futuros riesgos industriales y pérdidas económicas.

Es importante que las operaciones realizadas por sistemas dependientes de inteligencia artificial para la detección de la corrosión aseguren resultados confiables, comprensibles y coherentes, sustentados con los objetivos, experiencias y conocimientos humanos.