LADICIM lidera el proyecto cántabro que aplicará la IA para reducir emisiones en la industria, la energía y el transporte
El proyecto INTELEST, financiado por el Gobierno de Cantabria con fondos europeos, cuenta con la colaboración de empresas como GSW y Rocacero, centros de investigación como IHCantabria y organizaciones sectoriales como MAFEX
El cambio climático, impulsado por el aumento de gases de efecto invernadero debido a la actividad humana, está causando un calentamiento global, alteraciones climáticas, derretimiento de hielo polar, ascenso del nivel del mar y eventos meteorológicos extremos más frecuentes y severos. Estos fenómenos tienen consecuencias adversas sobre ecosistemas, biodiversidad, seguridad alimentaria, recursos hídricos y salud humana, presentando un reto significativo para el desarrollo sostenible y el bienestar global.
El proyecto INTELEST, impulsado por el Laboratorio de Ciencia e Ingeniería de Materiales (LADICIM) de la Universidad de Cantabria, tiene como objetivo desarrollar diversas herramientas basadas en Inteligencia Artificial (IA) que permitan reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en sectores estratégicos como el transporte, la energía y la industria. El fin último del proyecto es la transferencia del conocimiento científico y tecnológico generado al tejido productivo e industrial, centrándose en la región de Cantabria, para optimizar procesos industriales, mejorar la eficiencia energética y promover prácticas de transporte sostenibles, contribuyendo así de manera significativa a la lucha global contra el cambio climático.
INTELEST es un proyecto financiado por la Consejería de Industria del Gobierno de Cantabria, a través del programa FEDER 2021-2027, bajo la línea ‘Programa de ayudas a proyectos de investigación con alto potencial industrial de agentes tecnológicos de excelencia para la competitividad industrial (TCNIC)’.
“El proyecto se enmarca dentro de una estrategia de transferencia de conocimiento que busca beneficiar directamente al sector productivo e industrial de Cantabria, proporcionándole herramientas avanzadas para enfrentar los desafíos del cambio climático”, explica el catedrático emérito Federico Gutiérrez-Solana, coordinador del proyecto. “Todo ello mediante la adaptación y aplicación de conocimientos generados en casi cuatro décadas de investigación en el LADICIM, junto con la implementación de tecnologías de vanguardia en el modelado y la optimización de procesos industriales, infraestructuras de transporte y sistemas de generación de energía”.
Un proyecto con 4 líneas de investigación
INTELEST se fundamenta sobre una premisa: la IA ofrece un conjunto de herramientas con gran potencial transformador, capaces de ofrecer soluciones innovadoras a problemas complejos y multifacéticos como el cambio climático. Para focalizar esas capacidades, se seleccionaron los sectores estratégicos de la industria, la energía y el transporte, tanto por su contribución significativa a las emisiones globales de gases de efecto invernadero como por su potencial para implementar prácticas más sostenibles y eficientes.
Al enfocarse en tres sectores distintos, el proyecto INTELEST se estructura en cuatro líneas de investigación en las que LADICIM acumula una amplia experiencia y conocimiento. Sólo en los cinco últimos años, diferentes investigadores del Laboratorio han publicado más de 100 artículos indexados en el Journal Citation Reports (JCR) relativos a estas cuatro líneas de trabajo.
“El Laboratorio tiene experiencia en la aplicación de herramientas de IA en algunas de sus áreas de investigación, pero INTELEST representa un antes y un después en este sentido porque supone aplicar ya de manera generalizada la IA en todas nuestras líneas de trabajo”, precisa el profesor emérito Gutiérrez-Solana, fundador del Laboratorio hace más de 40 años. “Nuestras investigaciones están muy orientadas a la transferencia de conocimiento, especialmente al campo de la ingeniería en sectores como el transporte o la energía, y la integración de la IA en todas nuestras actividades potenciará aún más nuestra capacidad de dar servicio a la industria. Por otra parte, INTELEST nos permitirá generar también un impacto positivo a otros niveles, ya que facilitará la reducción de consumos y emisiones. Esto no sólo mejorará la competitividad de las empresas de Cantabria, también ayudará a combatir el cambio climático”.
Línea 1: Optimización del consumo energético en la producción de acero
La primera línea de trabajo del proyecto INTELEST se apoya en la colaboración histórica entre LADICIM y Global Steel Wire (GSW), líder europeo en la fabricación de acero de alto valor añadido y uno de los principales centros de producción localizados en Cantabria. Esta colaboración permanente se ha orientado siempre a la reducción del consumo energético en procesos industriales, un objetivo estratégico para GSW.
INTELEST permitirá dar un salto importante en ese proceso de colaboración entre Universidad y empresa. Mediante el uso de herramientas de simulación numérica avanzada y algoritmos de Machine Learning, un equipo liderado por el catedrático de LADICIM Diego Ferreño desarrollará un gemelo digital del horno de inducción utilizado en el proceso de fabricación de palanquillas de acero, con el fin de optimizar su funcionamiento y reducir la energía consumida.
Los objetivos específicos incluyen el diseño de algoritmos de IA para establecer estrategias de calentamiento eficientes, el desarrollo de modelos por Elementos Finitos para predecir la temperatura de las palanquillas, la creación de un laboratorio virtual para generar muestras sintéticas y la explotación de estos modelos para optimizar el proceso de fabricación.
Línea 2: Predicción de la fragilización de aceros en centrales nucleares
Esta línea de investigación, focalizada en el sector energético, se apoya en la colaboración recurrente entre LADICIM y organizaciones internacionales como la American Society for Testing and Materials (ASTM), el Electric Power Research Institute (EPRI) y el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT). Estas colaboraciones han permitido a LADICIM acceder a la base de datos más completa a nivel mundial en lo referente a la fragilización experimentada por las vasijas de los reactores nucleares bajo condiciones operativas. Un recurso único que posiciona al equipo que lidera el profesor Diego Ferreño para abordar el desafío de la fragilización de los aceros de vasija, crucial para la seguridad y la vida útil de las centrales nucleares de fisión, mediante el desarrollo de modelos predictivos basados en Machine Learning.
Esta investigación pretende desarrollar modelos predictivos que determinen el grado de fragilización sufrido por los aceros de las vasijas de reactores nucleares debido a la irradiación neutrónica, con el fin de asegurar la operación a largo plazo de las centrales nucleares de fisión. Los esfuerzos se dirigen a entrenar y validar algoritmos que apoyen en la identificación de condiciones operativas seguras, diseño de programas de vigilancia predictivos y la mejora de la integridad estructural de componentes críticos en el sector nuclear.
Línea 3: Desarrollo de hormigones de altas prestaciones para eólica offshore
La tercera línea de investigación de INTELEST se centra en el desarrollo de soluciones innovadoras para la generación de energía eólica offshore, específicamente a través de la construcción de plataformas eólicas flotantes fabricadas en hormigón en lugar de acero. La iniciativa surge como respuesta a los desafíos presentados por el corrosivo ambiente marino y las demandas mecánicas del viento y el oleaje, que afectan negativamente a la durabilidad y eficiencia de las estructuras tradicionales de acero.
La colaboración existente entre LADICIM, el Instituto de Hidráulica Ambiental (IHCantabria) y la empresa especializada en prefabricados de hormigón Rocacero subraya un compromiso con la innovación en materiales y técnicas de construcción que mejoren la sostenibilidad y el rendimiento de las infraestructuras destinadas a la generación de energía renovable en el mar.
Esta línea de investigación, liderada por el catedrático de LADICIM Isidro Carrascal, se dedicará al desarrollo de hormigones de alta prestación para su uso en plataformas eólicas flotantes offshore. Una innovación que busca reemplazar el acero por hormigón pretensado para mejorar la durabilidad y resistencia de estas estructuras frente a las adversidades del ambiente marino.
El proyecto aplica algoritmos de Inteligencia Artificial para optimizar la composición del hormigón, asegurando que cumpla con requisitos específicos de trabajabilidad, integridad estructural y durabilidad.
Línea 4: Mantenimiento predictivo de infraestructuras ferroviarias de alta velocidad
Los antecedentes de esta línea de investigación giran en torno a la experiencia acumulada por LADICIM en colaboraciones previas enfocadas a la optimización de componentes de la superestructura ferroviaria de alta velocidad. Durante más de tres décadas, el Laboratorio ha desarrollado investigaciones para mejorar la interconectividad y sostenibilidad del transporte por ferrocarril en Cantabria, colaborando con empresas regionales, nacionales e internacionales como Redalsa, MAFEX, Pandrol y el Administrador de Infraestructuras Ferroviarias (ADIF), entre otras.
Esta línea de trabajo, liderada por el catedrático y director de LADICIM José A. Casado, se centra en el diseño de herramientas para el mantenimiento predictivo de la infraestructura ferroviaria de alta velocidad. Entre ellas, la aplicación de modelado numérico por Elementos Finitos y de algoritmos de Inteligencia Artificial para optimizar la gestión del mantenimiento, pasando de un enfoque reactivo o preventivo a uno predictivo.
Su objetivo, por tanto, es predecir el comportamiento mecánico y el daño en los elementos de la superestructura ferroviaria (como balasto, traviesas, y componentes de sujeción) bajo condiciones de operación y envejecimiento. Se busca desarrollar un modelo holístico que simule el comportamiento de la vía en condiciones reales y algoritmos de Machine Learning para inferir el nivel de daño de los elementos a partir de datos de inspección. Un enfoque que permitirá reducir los costos de operación y mantenimiento, además de mejorar la seguridad y fiabilidad del transporte ferroviario de alta velocidad.
El proyecto INTELEST, a través de un enfoque innovador que facilita la transferencia de conocimiento y de la aplicación de tecnologías avanzadas de Inteligencia Artificial y simulación numérica, permitirá mejorar la competitividad de las empresas colaboradoras. Al optimizar procesos, reducir costos operativos y energéticos y mejorar la eficiencia y de las operaciones, las empresas involucradas podrán posicionarse de manera más ventajosa en el mercado. Además, su posicionamiento a futuro mejorará también gracias al valor añadido que supone su adaptación a tecnologías punteras y la adopción de prácticas sostenibles. Beneficios que más adelante se podrán extender a otras empresas y sectores industriales.
