Artec Leo y Ray se unen para fabricar una tubería de repuesto de 15 metros para un barco en alta mar.

Por Loretta Marie Perera

El reto: Se rompió una tubería vertical de 15 metros en un buque FPSO (almacenamiento y descarga de producción a flote) que operaba frente a las costas de África occidental y requería una sustitución urgente para mantener la producción.

La solución: Artec Leo, Artec Ray, Geomagic Design X

El resultado: Se realizó un modelo 3D a escala real de la tubería dañada y sus alrededores, para facilitar una retirada segura, así como la reconstrucción y la sustitución de la misma.

A priori la tarea parece bastante sencilla: Reemplazar una tubería. Si añadimos el hecho de que dicho tubo tiene 15 metros de altura, en un barco en alta mar y rodeado de otros tubos y equipos en una sala de 18 metros de alto ,10 metros de largo y 3 metros de ancho, se empieza a complicar la cosa...

El verdadero desafío al que se enfrentaba Asian Sealand Offshore and Marine (ASOM), a quien se le había encomendado esta tarea a bordo, era cómo ejecutar la operación en un espacio tan reducido y saturado. Las características de la sala implicaban un acceso limitado y el riesgo de causar daños a otros equipos esenciales.

El procedimiento debía ser a prueba de fallos.

Para comenzar esta compleja tarea, ASOM y el socio certificado Gold de Artec 3D, Shonan Design, combinaron su experiencia en ingeniería y tecnología para resolver el problema. Otro factor a considerar era que todo el escaneo debía realizarse totalmente in situ. (Alerta de spoiler: La visualización en tiempo real en pantalla de Artec Leo les dará muchas alegrías).

Combinando Artec Leo y Ray. Escano de la tubería y su entorno. Foto cortesía de ASOM

"El primer paso fue usar Artec Ray, un escáner LIDAR de largo alcance, para escanear la geometría de la sala y una sala adyacente para determinar el espacio y la secuencia de la retirada y la maniobra de reemplazo", afirma el Ingeniero Jefe de Aplicaciones de Shonan Design, Lee Siow Hoe.

Configurando Artec Ray antes de escanear la sala. Foto cortesía de ASOM.

Capaz de escanear desde distancias de hasta 110 metros, Artec Ray es el escáner 3D más rápido y preciso. Con una precisión submilimétrica a distancia, lo que lo hace perfecto para objetos grandes y largos. La tecnología láser de Ray funciona a la perfección con hélices de barcos, aviones y edificios. Con la mejor precisión angular de su categoría, los datos que Ray captura son más limpios que los de otros escáneres, y sus niveles de ruido son mínimos, lo que además de reducir los tiempos de escaneo, permite un post-procesamiento más ágil.

Artec Ray se colocó en nueve puntos diferentes en las pocas superficies planas que había en la sala, como los descansillos de las escaleras. Para el escaneo con Ray, los espacios reducidos de la sala impidieron colocar marcadores manuales. Para que los marcadores sean efectivos, la visibilidad es clave y se desaconsejan los ángulos estrechos. Pero por supuesto, esto no es problema para Ray, que puede escanear y alinear sin necesidad de marcadores.

"No se utilizaron marcadores de cuadros o esferas para los escaneos de Ray", explica Lee. "Un registro con un solo clic en Artec Studio 14 fue suficiente para auto-alinear todos los escaneos, basándose en las geometrías de las superficies. Esto simplificó mucho el trabajo".

Escaneo de Artec Ray del interior de la sala y de la tubería.

El espacio reducido supuso un reto en la creación de un modelo 3D completo, pero el trabajo no había hecho más que empezar. Además del escaneo completo con Ray, se necesitaba un escaneo 3D de precisión de Artec Leo. El escaneo de Leo permitiría "acercar" y capturar los detalles necesarios para fabricar el tubo de reemplazo, así como dar visibilidad a cualquier área oculta.

Como la tubería era vertical, y dada la disposición de la sala, no había muchos lugares para ponerse de pie con los escáneres de mano. Pero dos valientes miembros del equipo, habiendo practicado con escáneres y cualificados en trabajos verticales, prepararon las cuerdas, los arneses y bajaron en rapel por la tubería, con la cuerda en una mano y Leo en la otra.

Si ya de por sí se trataba de un trabajo con dificultad por el hecho de tener que rapelar la tubería, añade la necesidad de los trabajadores de tener formación en Artec Leo. Por suerte, Artec Leo es tan fácil de usar, que apenas hizo falta un sencillo training para que pudieran usarlo en las alturas.

"Los escáneres Leo son rápidos, y con la alineación automática, resultó sencillo reanudar el escaneo desde donde lo habíamos dejado", dice un miembro del equipo de escaneo de ASOM.

Trabajando en un espacio tan reducido, los hombres bajaron en rappel por las tuberías equipados con Artec Leo. Foto cortesía de ASOM.

Esta es una tarea perfecta para Artec Leo: Con el procesamiento automático incorporado, los técnicos eran capaces de ver los escaneos en tiempo real, sin necesidad de un ordenador. El panel de la pantalla táctil de Leo también permite al usuario hacer un zoom y ver si todo ha sido escaneado correctamente - y en caso de errores, revisar cualquier área que se haya pasado por alto. Esta característica resulta especialmente útil para los principiantes con este tipo de dispositivos.

La formación impartida a los empleados de ASOM consistía en practicar con cualquier área u objeto a su alcance: las escaleras u otras tuberías, por ejemplo. "La confianza en el equipo fue crucial para que el trabajo tuviera éxito dados los retos planteados", dice el director de ASOM, Simon Ng.

Con escaneos de alta precisión de toda la sala gracias a Artec Ray y un escaneo de detalle de la tubería a través de Artec Leo, el equipo tenía todo lo que necesitaba. Superponiendo los datos del escaneo de Leo al escaneo de Ray, un registro global final aseguró que los escaneos de Leo encajaran perfectamente con los de Ray.

El escaneo de Artec Leo (en color) comparado con el escaneo de Ray (en gris).

"Los escaneos en bruto de Leo fueron alineados y procesados usando los escaneos de Ray como columna vertebral, de modo que los 15 metros de longitud del escaneo de Leo tenían una acumulación mínima de error", dice Lee.

Con el escaneo de la tubería de 15 metros procesada, el siguiente paso fue traducir los datos del escaneo 3D en un preciso dibujo isométrico 2D para fabricar un reemplazo.

Esto se logró usando la función Pipe Wizard en el Geomagic Design X, y se hicieron algunas modificaciones al diseño original para facilitar la instalación, rediseñado también en el plano 2D.

Los datos del escaneo 3D de Artec Leo se convirtieron en un modelo 3D en Geomagic DesignX.

El proyecto de escaneo se completó en dos días con un equipo de cuatro personas a bordo durante el cual el FPSO siguió operando de manera continua.

"La combinación del portátil Artec Leo y la unidad independiente Artec Ray marcaron una gran diferencia. Logramos escanear todos los detalles necesarios", dice Ng.

"A partir de una detallada planificación y ejecución, creo que conseguimos obtener fantásticos resultados en el escaneo y el modelado", añade Lee.