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PETROBRAS/UTGCA : Levantamiento Fotogramétrico Aéreo (LFA)

Ahorros potenciales: Aprox. US$ 1,000,000

Otros beneficios:   + Más Rápido
                               + Menor Coste
                               + Más Seguro
                               + No interferir en la producción
                               + Información ángulos difíciles o inaccesibles
                               + Modelos con Absoluto Realismo (Colores Reales, Dimensiones Reales, Coordenadas UTM) 

​DESAFÍO:

 

​La gestión de los activos industriales es una de las principales fronteras de desarrollo en la competencia entre las grandes empresas industriales a día de hoy.

Activos industriales son todos los elementos físicos y la información relacionada pertenecientes a una unidad industrial. A través de una gestión eficiente de los activos industriales las empresas pueden reducir sus costos de operación, aumentar la eficiencia de sus activos y, al mismo tiempo, aumenta su seguridad, un trípode que lleva a menores costos, mayor productividad y, por tanto, más competitividad.

La gestión eficiente de los activos industriales depende de una visión precisa de los bienes que una empresa tiene, donde se encuentran y cómo se relacionan.

Cambios constantes en regulaciones, tecnologías y especificaciones de los productos generan una demandan constantes modificaciones en las plantas industriales, que pueden llegar hasta la creación de nuevas unidades. Para ser capaz de mantener toda la información relativa a sus activos actualizada la empresa tiene que ser capaz de gestionar estos cambios "just-in-time" a través de su sistema de gestión de la información (véase el caso BRASKEM - OWNER / OPERADOR) o de otro modo, tenga que someterse a periódicos procesos de levantamiento de campo con el fin de traer su documentación y bases de datos de vuelta a un estado actualizado (AS-BUILT).

En 2016, PETROBRAS-UTGCA se dio cuenta de que había una nueva realidad en términos de seguridad y productividad en el mercado de óleo y gas y ahora sería el momento para involucrarse más profudamente en la gestión de sus activos industriales. Mismo siendo una planta relativamente nueva (2012), PETROBRAS-UTGCA fue sometida a diversas modificaciones, ampliaciones y mejoras en un corto período de tiempo. Aunque la información sobre estos cambios estuviessen disponibles, ellas eran difusas y incosistentes con la planta real, haciendo con que un proceso de levantamiento de campo fuera inescapable para darles consistencia e integridad.

Sin embargo, con aprox. 750.000m2 y su complejidad haría la tarea de buscar diferencias delicada y exhaustiva si hubiera que hacer uso de los métodos de levantamiento de campo convencionales.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

INSPECCÍON VISUAL DIRECTA:

 

Inspección visual directa es el método más tradicional de recogida/chequeo de información de ingeniería. Inspección visual directa requiere el envío de personal al campo para recoger datos y comparar los documentos con la ayuda de herramientas tales como cintas métricas y teodolitos, por ejemplo.

 

 

 

 

 

LIMITACIONES:

Aunque relativamente simple y barato, cuanto mayor es el volumen de información que debe recogerse / verificarse mayor el tiempo que toma este método y peor la exactitud de sus resultados. Además, la inspección visual directa requiere que el personal involucrado en la tarea esté expuesto a situaciones de riesgo/peligro industrial tales como altura, contaminación, ruido, espacios confinados, objetos que se mueven o se caen, descargas eléctricas entre otros, por un período considerable de tiempo a cambio de una cantidad muy pequeña (e inexacta) de información.

LASER SCANNING: 

En la última década, el escaneo a láser ha ganado cresciente aceptación en el sector industrial por su relativa precisión y capacidad de recogida de datos por paquetes. El escaneo a láser consiste en el uso de equipo llamado "estación total", que automáticamente dispara rayos láser sucesivos en varias direcciones a partir de un determinado campo de visión y el registro de sus puntos de reflexión que a su vez se transforman en "nubes de puntos".

Sin embargo, el alto costo de los equipos, del software necesario para el procesamiento y la manipulación de los resultados y de la mano de obra especializada necesaria escanamento hacen del escaneo láser un recurso extremadamente caro y recomiendado sólo en situaciones extremas de inspección de campo industrial.

LIMITACIONES: 

A pesar de los altos costos involucrados, el escaneo láser presenta varios desafíos y limitaciones a los usuarios que se expanden exponencialmente con el tamaño de la planta en cuestión.

Debido a limitaciones tecnológicas (el láser no es estereoscópico), el escaneo láser suele recoger una cantidad desproporcionadamente alta de puntos cerca de la estación total en comparación con las regiones más distantes. Una consecuencia es que las nubes de puntos resultantes de escaneo láser tienen una densidad heterogénea. Con el fin de compensar esta heterogeneidad en las nubes de puntos y obtener una medida razonable de los objetos más distantes, la "estación total" termina siendo obligada a aumentar aún más los rayos láser que termina por saturar aún más los objetos cercanos haciendo que las nubes de puntos generadas por escaneo láser sean demasiado pesadas y dificiles de manipular (archivos > 5 GB). Para que sean utilizadas como referencias gráficas las nubes punto del escaneo láser necesitan ser constantemente limitadas en sus volúmenes (alrededor de 3m x 3m x 3m), lo que termina por reducir en gran medida la capacidad de comparación y productividad durante la actualización de los documentos y modelos. Aún así, los errores de software durante el manejo son constantes exigiendo el uso de hardware de alto costo y el mantenimiento continuo del software para mitigar los cuellos de botella en el procesamiento.

Otro problema común es que para formar una nube de puntos más completa, nubes de diferentes colecciones exploración tienen que ser "cosidas" por medio de un software, proceso ese que introduce inexactitudes y distorciones en las fronteras de distorsión de cada área de escaneado individual. En combinación con las inexactitudes y distorciones que vienen de la naturaleza no-estereoscópica de escaneo láser, los errores de medición tienden a aumentar de manera considerable lo que requiere el uso frecuente de la inspección visual directa (con sus limitaciones y riesgos resultantes) para garantizar la fiabilidad.

Por fin, aunque por períodos de tiempo más cortos, el escaneo a láser aún requiere que el personal involucrado en la tarea siga expuesto a situaciones de riesgo/peligro industrial por períodos considerables, tanto en el período de exploración cuanto del uso de las nubes de puntos.

En la búsqueda de alternativas, PETROBRAS-UTGCA pidió a IATEC Plant Solutions Inc. que desarrollara un método de levantamiento de campo para aplicaciones industriales a gran escala que lograra reducir costos y ser más rápido, más seguro y más preciso que los métodos tradicionales, para que fuera utilizado en un futuro proceso de actualización (AS-BUILT) de sus activos digitales.

 

EL TRABAJO

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Después de un período de análisis detallado y de una cuidadosa investigación, IATEC Plant Solutions Inc. ha desarrollado una nueva abordaje para la inpección industrial a gran escala llamada Levantamiento Fotogramétrica Aérea (LFA), resultado de una combinación de tecnologías aparentemente distantes como los vehículos aéreos no tripulados (VANTs) y fotogrametría digital.

Se llevaron a cabo varias pruebas para determinar la mejor combinación de hardware, software y procedimientos para esta aplicación específica hasta que el IATEC Plant Solutions Inc. recibió la luz verde de PETROBRAS-UTGCA. Debido a una parada de mantenimiento programada, la planta estaría completamente segura durante 10 días para las pruebas. Con el fin de reducir al mínimo la presencia en campo y maximizar la recogida de datos, IATEC Plant Solutions Inc. ha dedicado mucha atención a la planificación. Se dividió la PETROBRAS-UTGCA en una serie de grandes áreas que han sido objeto de la inspección fotogramétrica por varios métodos.

 

 

Utilizando un VANT de calidad profesional pilotado automáticamente por un software de planificación bajo telemetria avanzada, IATEC Plant Solutions Inc. recoge en tan sólo 3 días un total de 47.6Gb de datos (imágenes, vídeo y telemetría) de un área de aproximadamente 750.000m2. 

 

Este material se ha procesado a través de estaciones de trabajo Dell de última generación a través de una combinación de software, configuraciones y procedimientos para que se puediera obtener la más alta calidad, velocidad de procesamiento, precisión, flexibilidad, configurabilidad y facilidad de uso de los resultados. 

Como resultado del procesamiento, 147 GB de datos fueran generados, incluyendo el modelo 3D MESH, nube de puntos 3D y Ortomosaicos (imágenes combinadas con ultra-alta resolución, superior a 250Megapixels) para cada una de las áreas seleccionadas.       

 

RESULTADOS LFA:

 

Los resultados de la LFA resultaron simplemente increíbles. Una muestra clara de objetos reales transformados en objetos digitales. El LFA se reveló más eficiente y económico que los métodos convencionales, demuestrando una exactitud sorprendente donde que se puede superponerse perfectamente con el modelo 3D existente de la planta.

MODELOS MESH LFA:     

Los modelos MESH LFA reflejan con precisión la realidad en el campo y pueden ser manipulado fácilmente por medio de softwares simples de visualización 3D como MeshLab, por ejemplo. 

Los modelos MESH LFA tienen Dimensiones Reales que permiten mediciónes rápidas y precisas, alrededor de 1 mm de tolerancia (cuadro rojo arriba en la imagen de abajo).

 

Los modelos MESH LFA son generados com base en las COORDENADAS UTM reales de los objetos que pueden ser leídas con precisión siempre que se necesite (cuadro rojo abajo en la imagen de abajo), apuntando la localización exacta de cada activo en campo.

NUBES DE PUNTOS LFA:  

Otro producto del processamiento fotogramétrico son las Nubes de Puntos LFA. 

Como resultán de complejos cálculos, as nubes de puntos LFA disponen distribución perfectamente homogénea de puntos, lo que resulta mucho más ligero y fácil de manejarlas. Así, unidades de proceso enteras se pueden mostrar a la vez aumentando considerablemente la productividad en la detección de diferencias cuando se las utiliza como referencia. 

Las Nubes de Puntos LFA también representan los objetos en sus COLORES REALES reduciendo el tiempo que los usuarios llevan en la identificación de los objetos y sus contornos, lo que aumenta aún más la productividad durante el proceso de actualización de los modelos, bases de datos y documentos.

Las Nubes de Puntos LFA pueden ser manipuladas fácilmente por softwares de revisión 3D o CAD (como Autodesk Navisworks, Autodesk Civil 3D, y otros) donde se puede hacer referencias cruzadas entre modelo y la realidad haciendo la tarea de encuentrar las diferencias mucho más fácil y rápida.

Una comparación general entre el LFA y los métodos de levantamiento de campo convencionales sigue abajo:

La tecnología LFA desarrolada por IATEC Plant Solutions Inc. representa un cambio de paradigma en sector de levantamiento de campo, volviendo más fácil y acessible la actualización de las bases de datos y documentación de ingeniería para empresas como PETROBRAS-UTGCA, abriendo la puerta a la aplicación de programas eficazes de gestión de activos industriales, más productividad y seguridad.