CTC diseña un modelo capaz de anticiparse siete días a la corrosión de las tuberías industriales

El Centro Tecnológico CTC ha finalizado con éxito el diseño de un modelo predictivo para estimar la velocidad de corrosión dentro de las tuberías de los sistemas de refrigeración de las plantas industriales. Gracias al adecuado despliegue de sensórica en los conductos y a la aplicación de diferentes técnicas de inteligencia artificial, se ha definido un sistema capaz de estimar la cantidad de material que perderá cada tubería debido a la acción de agentes corrosivos siete días antes de que esto suceda. Una información que resulta de vital importancia para determinar con precisión la vida útil de la infraestructura, gestionar su mantenimiento y, en última instancia, incrementar la eficiencia en los procesos de fabricación.

La exposición de estos resultados fue uno de los aspectos destacados durante la reunión de cierre del proyecto I-COR. Una iniciativa innovadora de carácter nacional, cuyos resultados potenciarán la productividad de las instalaciones industriales, minimizarán sus riesgos ambientales y maximizarán su seguridad.

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Recreación realizada con IA

ArcelorMittal, compañía especializada en la producción de productos siderúrgicos, ha liderado este proyecto en el que, además de CTC, también ha participado el centro tecnológico asturiano IDONIAL. I-COR es una iniciativa con un presupuesto de 650.000 euros, financiados por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y la Agencia Estatal de Investigación, dentro del programa Retos Colaboración 2019.

A pesar la reducida cantidad de datos disponibles para alimentar el modelo, consecuencia de la brevedad del proyecto, el equipo liderado por Verónica González de Lena, manager de Industria y Energía de CTC, ha logrado unos resultados robustos gracias a su expertise en la materia y a la aplicación de diversas estrategias para monitorizar la corrosividad. Concretamente, trabajaron sobre dos circuitos de refrigeración (primario y secundario) del tren de carril de la instalación de ArcelorMittal en Asturias.

Diagrama de concepto de I-COR

En cada uno de ellos, se emplearon dos enfoques diferentes con aplicaciones distintas. Por un lado, se desarrolló un sensor virtual que estima el valor de la velocidad de corrosión en función de las variables que influyen en el proceso. En ese sentido, se estimaron aspectos como los cambios de temperatura en los conductos industriales o los diferentes niveles de pH del agua.

En segundo lugar, se generó una herramienta predictiva que permite conocer la evolución de la velocidad de corrosión durante los 7 días posteriores a una fecha determinada. Para alcanzar ese hito, se tienen en cuenta tanto los valores registrados durante la semana anterior como los factores que inciden en el progreso de este fenómeno químico.

Así, tras 42 meses de investigación y tan sólo 10 de análisis, el equipo de CTC ha conseguido un modelo cuya desviación media sobre el valor real es realmente baja. En un rango de medición oscila entre 0 y 7 mpy (milésimas de pulgada), el algoritmo más preciso creado durante el proyecto exhibe un error absoluto medio de 0,14 mpy. Esto permite predecir con suficiente precisión y robustez cuánto material se perderá a causa de la corrosión y, por tanto, cómo de rápido avanzará el fenómeno sobre cada instalación.

Al igual que sucede con todos los desarrollos de este tipo, cuantos más datos se recaben del sistema, más fiable será su respuesta. Dicho de otro modo, la ventana de siete días depende directamente del volumen de datos disponibles. Cuantas más mediciones se realicen, más extenso puede ser el plazo de predicción. Incrementar el volumen de datos será un aspecto crítico para extrapolar esta metodología a cualquier otro sector.

CTC

Sistema instalado en tubería.

El trabajo realizado por el equipo de CTC es tan solo una de las partes de un sistema completo de monitorización con técnicas de inteligencia artificial dirigido a los circuitos de agua de refrigeración empleados por ArcelorMittal en la producción del acero. Dado que la multinacional siderúrgica consume más 36.500 millones de litros de agua al año únicamente en sus plantas de Gijón y Avilés, esta herramienta de control tendrá una incidencia directa en sus costes de mantenimiento.

El sistema completo diseñado en este proyecto tiene un rango de aplicación que excede el ámbito de la tecnología de la industria siderúrgica. De hecho, puede ser adaptado en el futuro a circuitos de refrigeración de otras industrias como la nuclear y térmica, la alimentaria, la cementera, la papelera o la química.

Problemática internacional

Según NACE International, que es la Asociación Internacional de Ingenieros de Corrosión, el impacto económico de este fenómeno a nivel mundial oscila entre el 3,5 y el 5% del PIB bruto de cada país. Haciendo un cálculo sencillo, el coste de la corrosión en España se situaría entre los 73.100 y los 51.170 millones de euros anuales, mientras que en Cantabria fluctuaría entre los 767,7 y los 537,4 millones.

De acuerdo con un estudio elaborado por esta entidad, el 30% de los costes se podrían eliminar si se implantan buenas prácticas en la gestión y conservación de activos. Ante esta situación, el Centro Tecnológico CTC lleva varios años incrementado su experiencia y sus capacidades para diseñar soluciones innovadoras capaces de hacer frente a este fenómeno. El equipo de Industria y Energía del centro cántabro está altamente especializado tanto el desarrollo de recubrimiento anticorrosión como en la caracterización, simulación y evaluación de su comportamiento.

Igualmente, ha mejorado las prestaciones de su laboratorio marino MCTS El Bocal para facilitar la detección temprana de la corrosión. Empresas de referencia internacional como Hempel, Viesgo o la propia ArcelorMittal han desarrollado proyectos con CTC para paliar el impacto de la corrosión en sus procesos.