El detector de grietas con IA que ayuda a los ingenieros a trabajar de forma más inteligente

En general, las grietas nunca se hacen más pequeñas. Pongamos como ejemplo un vaso. Una vez que detectas una grieta en él, realmente no deberías seguir utilizándolo porque es solo cuestión de tiempo que se rompa. Por suerte, este no es el caso de todos los materiales ligeramente fracturados y, en la mayoría, detectar una pequeña grieta a tiempo puede evitar que se convierta en un problema mayor.

El hormigón es un gran ejemplo de esto. Es increíblemente resistente y duradero, por eso lo usamos en edificios, carreteras y puentes. Pero, después de unos 50 años, comienza a mostrar los primeros signos de deterioro. En ese momento, se envía rápidamente a los ingenieros civiles para que inspeccionen las estructuras, verifiquen si hay grietas y recomienden posibles medidas. Este trabajo es esencial, especialmente en lugares como los complejos sistemas de autopistas. Utilizadas por cientos de miles, incluso millones, de conductores cada semana, estas carreteras suelen contar con una gran cantidad de puentes, túneles y otras estructuras de hormigón.

En Japón, una de estas redes está operada por la Nippon Expressway Company (NEXCO), que gestiona casi 10 000 kilómetros de carretera, 16 700 puentes de hormigón y 1680 túneles. Casi la mitad de todos estos tienen más de 30 años y muchos datan de la década de 1960. Eso es mucho hormigón. Sobre todo si se tiene en cuenta que cada centímetro debe ser seguro y adecuado para su propósito.

Normalmente, un pequeño ejército de intrépidos ingenieros y expertos se encargaba de realizar todo el trabajo de inspección, para lo que examinaban grietas, decoloraciones y desconchados del hormigón, es decir, zonas donde el hormigón se ha desprendido de la estructura. No se trata solo de caminar con una lupa y golpear el hormigón para comprobar su estado, sino que también hay que escalar puentes sobre andamios, usar plataformas elevadas e incluso vehículos con brazos extensibles para llegar a puntos difíciles. Es un trabajo necesario, pero costoso, incluso antes de realizar cualquier tipo de análisis o reparación.

Con redes de carreteras en constante expansión y la dificultad prevista para contratar ingenieros en el futuro, el Instituto de investigación de NEXCO necesitaba explorar formas nuevas y eficientes de afrontar este desafío interminable. Así, descubrieron Inspection EYE for Infrastructure de Canon, un servicio basado en imágenes que utiliza el aprendizaje profundo para detectar defectos.

Las imágenes de inspección se toman inicialmente con una cámara réflex digital EOS de Canon de alta resolución, montada en una base panorámica motorizada, que realiza panorámicas e inclinaciones de forma automática para grabar un punto desde todos los ángulos. Estas imágenes se combinan después para crear una única versión en alta definición que la inteligencia artificial analiza. Este modelo de IA se ha entrenado con datos de Tosetsu Civil Engineering Consultant Inc., pioneros en la inspección de infraestructuras basada en imágenes, y ha aprendido a detectar grietas con una precisión comparable a la de ingenieros de inspección altamente cualificados. Además, puede identificar grietas en la superficie de las paredes sin detectar suciedad o juntas por error.

Si lo comparamos, un ingeniero civil con las mismas imágenes que el servicio Inspection EYE for Infrastructure tardó 720 minutos en identificar unas 500 grietas y preparar los datos de inspección correspondientes. Con la ayuda de nuestra herramienta de IA, el mismo ingeniero tardó solo 90 minutos en completar la misma tarea. También se pudo comprobar que el sistema no solo ofrecía precisión, sino también coherencia en los resultados, algo que puede variar durante el análisis realizado por personas. Sin embargo, los ingenieros cualificados siempre evalúan los resultados finales y, si es necesario, realizan las correcciones pertinentes para que el modelo de IA continúe aprendiendo y mejorando.

Al trabajar en Nippon Expressway, «la detección automatizada de defectos mediante IA es solo una parte del proceso de inspección», explica Masakazu Honda, responsable de Promoción y Gestión de Mantenimiento del departamento de Desarrollo de Infraestructura de NEXCO RI. «Un ingeniero tendrá que hacer la evaluación final». Sin embargo, nuestras pruebas han demostrado que Inspection EYE for Infrastructure ofrece un nivel de precisión de detección extremadamente alto, con una exactitud del 99,5 %. «Mientras que algunos sistemas de IA detectan grietas individuales de forma fragmentada, el sistema de IA de Canon ofrece un nivel de precisión cercano al de las verificaciones visuales realizadas por ingenieros de inspección, ya que detecta grietas sucesivas como una sola», añade Honda.

Esta nueva tecnología no solo reduce el tiempo y los costes de inspección, sino que Honda considera que tiene grandes beneficios para la formación de los ingenieros, ya que les permite disponer de más tiempo para realizar más visitas, lo que es importante para desarrollar esas habilidades vitales de observación y comprensión de los diferentes tipos de daños estructurales. «Para desarrollarse como ingenieros, necesitan ver el lugar con sus propios ojos», señala. «Incluso con la mayor comodidad [que ofrece la IA], sigue siendo vital desarrollar la capacidad de evaluar mediante la observación in situ».

De esta forma, los «ojos» adicionales que proporciona Canon no solo son una herramienta importante para mantenernos seguros, sino que también apoyan el desarrollo de carreras profesionales en un campo altamente especializado, esencial para la seguridad de los viajeros y las economías que dependen de sistemas de carreteras bien mantenidos, tanto para los viajeros como para el transporte de mercancías.

Descubre cómo trabajamos con las empresas para resolver sus problemas.