Por: Ítalo Vergara

Toda estructura precisa de un monitoreo y mantenimiento constante a fin de evitar posibles daños y catástrofes. Es el caso, por ejemplo, de puentes y centrales nucleares. Con el objetivo de inspeccionar, de manera más precisa, la calidad y el estado de las estructuras, un grupo de investigadores de la Universidad Nacional de Pusan (Corea del Sur) busca aplicar técnicas de inteligencia artificial (IA) en señales ultrasónicas para la inspección de estructuras metálicas, como tuberías de acero, depósitos de almacenamiento en plantas de energía e industrias, etc.

Manuel Fernando Flores Cuenca, ingeniero mecánico egresado de la Universidad Nacional del Callao, es uno de los investigadores que participa en dicho proyecto, financiado por el gobierno surcoreano.

“En Corea hay muchas plantas de energía nuclear y el control de calidad es muy alto porque un error puede causar mucho daño. Es lo que pasó en Chernóbil”, indica el ingeniero Manuel Flores Cuenca a la Agencia Andina, desde Corea del Sur.

Por ejemplo, si el reactor nuclear está dentro de un tanque, éste debe ser inspeccionado periódicamente (una o dos veces por año). “La inspección es manual e involucra la parte técnica: el inspector técnico va a inspeccionar la estructura y él mismo, por su experiencia, te dice si la estructura está corroída o tiene algún daño interno”, señala Flores.

Debido a esta investigación, Manuel Flores fue premiado con el Best Presentation Award en una conferencia organizada por la Asociación Coreana de Ingeniería Mecánica (KSME, por sus siglas en inglés), en noviembre de 2022. El reconocimiento fue compartido con sus colegas Azamatjon Kakhramon ugli Malikov, HyungKyu Kim y Younho Cho.

¿Cómo ayuda la inteligencia artificial a detectar fallas?

Para el monitoreo es muy importante la habilidad que tenga el técnico. “Ahí es donde nos involucramos: el laboratorio hace una inspección técnica, se recoge la señal y armamos una base de datos con todas las señales obtenidas. Luego las clasificamos y aplicamos la inteligencia artificial”, indica.

Dependiendo de ciertos patrones, la inteligencia artificial puede detectar si la estructura tiene fallas o no. El proyecto en el que participó Flores está orientado a la inspección de plantas nucleares y las estructuras que resguardan a los reactores, aunque la misma técnica puede ser extendida a puentes y otras estructuras sensibles a la corrosión y la humedad.

Ahora, para este caso en específico, se están usando ondas ultrasónicas que, por su naturaleza, permiten inspeccionar estructuras de larga distancia. En otras palabras, las ondas ultrasónicas son ondas de alta frecuencia, es decir, tienen una frecuencia mayor a la que el oído humano puede percibir (por encima de los 20,000 Hz).

Las ondas ultrasónicas se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo la medicina y las pruebas de ultrasonido para monitorear la salud de los fetos.

Debido a su frecuencia, tienen una longitud de onda más corta que las ondas sonoras audibles y, por lo tanto, pueden penetrar más profundamente en los materiales y proporcionar información detallada sobre su estado.

“Cuando inspeccionamos estructuras a veces hay ruidos de por medio, ya sea por instrumentación o por el entorno en el cual estamos trabajando”, señala Flores. Por ese motivo, a veces es muy difícil, para los investigadores, descifrar cuándo se trata de una falla y cuándo de una falsa alarma.

Para ello se emplea la inteligencia artificial. “Es como un sistema inteligente que nos ayuda a descifrar los patrones de las ondas y a su vez descifrar cuándo es una falla y cuándo es un falso positivo, por así decirlo”, aclara.

La IA más básica que se usa para el proyecto es el perceptrón multicapa, un tipo de red neuronal artificial compuesta por múltiples capas de neuronas interconectadas, que se utilizan comúnmente para problemas de clasificación y reconocimiento de patrones.

Por otra parte, también se hace uso de redes neuronales convolucionales (CNN, por sus siglas en inglés), un tipo de algoritmo para procesar imágenes y otros tipos de datos de entrada.

Este tipo de IA no genera imágenes desde cero, sino que procesa imágenes ya existentes para extraer características y patrones importantes, como bordes, formas, texturas, entre otros. Se usa en las ecografías e imágenes de diagnóstico médico, por ejemplo.

Prótesis de mano robótica hecha en el Perú

Durante su paso por la Universidad Nacional del Callao, Flores desarrolló una prótesis de mano robótica. “Cuando estaba en el último año de mi carrera, conocí a tres compañeros que eran ingenieros electrónicos y me propusieron hacer proyectos de biomecánica”, recuerda.

Primero hicieron prótesis mecánicas de piernas. No tenían motores ni tarjetas electrónicas, pero ayudaron con ellas a muchos pacientes. “Una persona fue a buscarnos y nos preguntó sí podíamos hacer una prótesis de mano. Como los cuatro teníamos conocimiento de impresión 3D, nos aventuramos”, afirma.

Así se llegó a culminar una prótesis para pacientes con amputación parcial (que prácticamente no tienen mano), la cual servía para agarrar ciertos objetos, por ejemplo, una botella de agua, un vaso, objetos circulares, etc. “Mientras la prótesis haga más cosas o mientras más objetos pueda coger, más avanzada será”.

El valor agregado de la investigación es que reducía los costos de producción usando impresión 3D. En ese sentido, todos los instrumentos (motores, placas electrónicas y sensores) eran de bajo costo y funcionaban bien. Gracias a este trabajo, Flores pudo obtener su licenciatura en la casa de estudios.

Estudiar ciencia en Corea del Sur

La primera experiencia de Flores como investigador fue en el Centro de Mantenimiento Aeronáutico del Ejército del Perú, donde se desempeñó como asistente mecánico en el proyecto “Satélite de sondeo de distancia a tierra”.

Posteriormente, a fin de continuar con sus estudios de Maestría, Flores decidió postular a la Global Korea Scholarship (GKS) en febrero de 2020. Finalmente, llegó a Corea del Sur en agosto de 2020.

“Cuando vine pensé que el nivel de educación de Corea sería más alto que el de Perú, pero la verdad es que, a nivel de cursos, no tenemos nada que envidiar. Es más, los exámenes acá son mucho más fáciles. La única diferencia es que tienen mucho dinero para financiar las investigaciones”, concluye.

Cabe resaltar que la convocatoria de este año para la GKS cerró el pasado 1 de marzo. Sin embargo, cada año se abren nuevas vacantes. Esta beca ofrece cubrir el pasaje aéreo, los estipendios, el seguro médico, la totalidad del costo de los estudios y un año de coreano a los seleccionados.

Puedes revisar más sobre esta beca y las vacantes en la página gubernamental del Pronabec y en la web de la Embajada de Corea del Sur en Perú.

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