Descripción del Proyecto
Este proyecto investiga y desarrolla técnicas de procesamiento de imágenes hiperespectrales para la detección temprana y cuantificación de corrosión en estructuras metálicas de infraestructura crítica, como puentes, torres de telecomunicaciones, tuberías de transporte de hidrocarburos y estructuras portuarias. El sistema emplea cámaras hiperespectrales en el rango visible e infrarrojo cercano (VNIR, 400-1700 nm) para identificar los cambios espectrales asociados a diferentes etapas de la corrosión antes de que sean visibles al ojo humano.
La corrosión metálica causa pérdidas económicas anuales estimadas en el 3-4{48ccec454e2169d77940fc89c04cb0050685c5391f1d3051987519bd70dcb290} del PIB mundial. En Panamá, con su clima tropical húmedo y la proximidad al mar, las tasas de corrosión atmosférica son particularmente severas, especialmente para estructuras de acero al carbono. La detección temprana de focos de corrosión permite planificar intervenciones de mantenimiento preventivo que extienden la vida útil de las estructuras y previenen fallas catastróficas.
El sistema desarrollado en este proyecto permite realizar inspecciones remotas y no destructivas de grandes superficies metálicas, clasificando automáticamente el grado de corrosión según la escala ISO 8501-1 y generando mapas de riesgo que priorizan las áreas que requieren intervención inmediata.
Objetivos Específicos
- Caracterizar las firmas espectrales de diferentes productos de corrosión (goethita, lepidocrocita, magnetita, hematita) en sustratos de acero al carbono, acero galvanizado y aluminio en el rango VNIR (400-1700 nm).
- Desarrollar algoritmos de clasificación hiperespectral basados en Support Vector Machines (SVM) y Random Forest para la detección y cuantificación de corrosión con precisión superior al 92{48ccec454e2169d77940fc89c04cb0050685c5391f1d3051987519bd70dcb290}.
- Diseñar un sistema de adquisición portátil que integre una cámara hiperespectral pushbroom con un sistema de escáner lineal motorizado para la inspección de superficies metálicas de gran extensión.
- Validar el sistema en inspecciones de campo del Puente de las Américas, torres de telecomunicaciones de Cable & Wireless Panama y estructuras portuarias del Puerto de Cristóbal.
Metodología
Se utiliza una cámara hiperespectral Specim FX10 (VNIR, 224 bandas, 400-1000 nm) y una Specim FX17 (SWIR, 224 bandas, 900-1700 nm) para la adquisición de imágenes. Las muestras de calibración se preparan en el laboratorio mediante corrosión acelerada (cámara de niebla salina ASTM B117) de probetas de acero ASTM A36 en condiciones controladas. La clasificación emplea SVM con kernel RBF y selección de bandas mediante algoritmo genético para reducir la dimensionalidad espectral. Se implementa transferencia de aprendizaje desde modelos entrenados con datos de laboratorio a condiciones de campo, utilizando domain adaptation basada en alineamiento de distribuciones (CORAL). La validación se realiza comparando las clasificaciones hiperespectrales con inspecciones visuales certificadas según ISO 8501-1.
Resultados Esperados
Se espera identificar un conjunto óptimo de 15-20 bandas espectrales que maximicen la discriminación entre diferentes grados de corrosión (grados A, B, C y D de ISO 8501-1) con una precisión global del 94{48ccec454e2169d77940fc89c04cb0050685c5391f1d3051987519bd70dcb290}. El sistema portátil permitirá inspeccionar superficies de 100 m² en menos de 2 horas, reduciendo significativamente el costo y tiempo de las inspecciones convencionales. Se generarán protocolos de inspección hiperespectral para estructuras metálicas tropicales y al menos dos publicaciones en revistas de ensayos no destructivos.
Instituciones Vinculadas
- Universidad Tecnológica de Panamá (UTP)
- Ministerio de Obras Públicas (MOP)
- Cable & Wireless Panama
- SENACYT
- Centro de Investigaciones Hidráulicas e Hidrotécnicas (CIHH-UTP)