Uma nova maneira poderosa de realizar leituras UT (Ultrassônicas) em altura – Inspeções industriais END (Ensaios Não Destrutivos) baseadas em contato robótico.

Introdução

Para que engenheiros ou inspetores de corrosão efetuem medições de espessura ultrassônica (UT) em altura, eles podem precisar utilizar plataformas elevatórias, andaimes, escadas, caminhões de inspeção com cestas elevatórias, trabalho de corda em altura, passarelas, guindastes ou outras soluções. Embora os programas de inspeção de END possam aumentar drasticamente a segurança e a integridade dos ativos, os requisitos de acesso na realização dessas inspeções em áreas elevadas introduzem risco. Trabalhar em altura é perigoso, devido à possibilidade de quedas, além de ser demorado e financeiramente desfavorável devido à logística/preparação do acesso necessário. Em certos casos, também pode exigir a paralisação de um ativo, como por exemplo, um flare, para que possa ser acessado para fazer leituras de medição. Como em qualquer tarefa ou trabalho, selecionar a ferramenta certa é importante.

Uma imagem contendo ao ar livre, água, neve, cavalgando

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Imagem 1 – Situação atual da prática de obtenção de medições baseadas em contato

Ensaios não destrutivos (END) para medição de espessura da superfície metálica via espessura ultrassônica (UT) usando sistemas robóticos de inspeção aérea (drones) com contato físico na estrutura ou ativo, permitem mais coleta de dados em menos tempo, sendo mais seguro do que colocar humanos em altura para fazer medições. Isso permite uma visão mais precisa da integridade estrutural e da viabilidade operacional de um ativo. Os sistemas robóticos aéreos Apellix Opus X4 UT são altamente extensíveis e ágeis, permitindo inspeções mais seguras, rápidas e melhores, enquanto coletam uma amplitude e profundidade de dados até então indisponíveis. Os dados coletados podem ser utilizados como parte de uma estratégia de avaliação não destrutiva (NDE 4.0) ou usados sozinhos para substituir as medidas de espessura ultrassônica coletadas manualmente. Além disso, eles ajudam a obter uma redução substancial de custos, particularmente quando impedem que um ativo seja retirado de serviço ou permitindo que um ativo seja devolvido ao serviço em um prazo mais rápido.

Um navio na água

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Imagem 2 – Sistema robótico aéreo (drone) para obtenção de medições END baseadas em contato

Nova Metodologia de Coleta de Medição “Robótica Aérea”

O computador Apellix Opus X4 UT controla um drone multi-rotor “heavy-dutty”, equipado com vários sensores e funções para permitir um voo preciso, próximo de estruturas. Esta plataforma é um drone controlado por software de voo de precisão com um braço robótico, equipado com um “mecanismo controlador”. O mecanismo controlador está localizado no final do braço robótico e é o que entra em contato fisicamente com a estrutura que está sendo testada. O mecanismo é que contém o equipamento de medição de inspeção END existente, o que significa que ele não se limita a funções específicas e pode ser usado para qualquer aplicação desejada pelo usuário. 

O Opus X4 pode estar acoplado (para dados e energia) ou desacoplado (energia da bateria e dados sem fio). [PSC – atualmente os dados são sempre wi-fi, acoplado ou não] O operador então abre um computador ou tablet e com a interface de software pode iniciar o voo. O sistema robótico aéreo decola verticalmente e paira a cerca de 1,80 m para realizar auto-verificações. Em seguida, o operador voa manualmente o sistema perto da estrutura onde as medições do END devem ser tomadas e uma vez dentro do “portão” (1,8 m da área alvo) o operador escolhe “teste de início” na interface de software. Em seguida, o sistema funciona sob controle completo do computador (sem entrada manual). Ele voa (enquanto distribui gel de acoplamento na sonda), toca na superfície e faz uma leitura de medição de UT, normalmente levando de 1 a 4 segundos, com vários pontos de dados. A aeronave então recua, o piloto reposiciona o sistema no próximo local e repete o processo para medições adicionais em diferentes locais de monitoramento de corrosão (LMC) dentro de diferentes áreas/zonas. A parte impressionante do sistema robótico aéreo Opus X4 são suas capacidades de voo de precisão controladas por software que lhe permitem fazer autonomamente contato com a estrutura para fazer medições. O controle manual destes sistemas é incapaz de realizar os voos precisos e manobras necessárias, portanto, o voo controlado por software é crucial.

O sistema usa um roteador Wi-Fi para se conectar com o computador de bordo que, entre outras coisas, permite que a aeronave se comunique com o piloto e/ou o engenheiro de corrosão no solo, permitindo que ele exiba dados em tempo real. Após o pouso, o operador tem a opção de baixar o registro completo de dados que inclui todas as leituras UT, vídeo HD e informações adicionais, como dados de coordenadas locais, dados meteorológicos e ambientais etc. 

Uma imagem contendo grama, ao ar livre, pequeno, campo

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Imagem 3 – Foto do sistema Apellix Opus X4 UT

Exemplo do Mundo Real

Em setembro de 2020, o sistema Apellix Opus X4 UT foi usado para coletar dados visuais e de espessura ultrassônica da superfície metálica, em uma pilha de sinalizadores em serviço, em uma instalação de separação de gás da empresa de petróleo e gás na costa do Alabama. A empresa de engenharia de ensaios não destrutivos forneceu orientações sobre as áreas de preocupação onde as medições de ultrassom eram necessárias. Estes locais de monitoramento de condições (CMLs) foram apontados para o piloto do sistema de aeronaves pelo pessoal da empresa de engenharia. Representantes do proprietário do ativo estiveram no local durante os voos. O trabalho foi concluído sem energia terrestre amarrada à aeronave. O tempo total da decolagem inicial até o pouso final, incluindo pousos para trocar baterias, foi inferior a 90 minutos. O clima na data dos testes estava parcialmente nublado com ventos variando de 5-15 mph, geralmente a partir de ENE. A temperatura ambiente variou de 26-32oC ao longo da manhã.

Um total de 104 CML foram medidos com sucesso de 112 tentativas. Em 8 das 112 instâncias não foram obtidos dados válidos, tipicamente por causa de uma rajada de vento ou outra interrupção do voo. Em quase todos os locais de sucesso, foram obtidas múltiplas medições. Do total de 535 medições em 104 locais, a medição mínima (mais baixa) da espessura da parede é reportada para a localização individual. Os dados são armazenados no computador de bordo e retransmitidos em tempo real para a tabela de computador dos engenheiros no chão. Um fluxo de dados simplificado separado é apresentado ao piloto da aeronave. Os dados de localização são rastreados usando câmeras localizadas no solo e na aeronave. Durante o voo, um vídeo HD também é gravado para análise e uso pós voo. 

Durante os voos, os inspetores ou engenheiros tiveram acesso à interface de usuário Apellix que transmitia as medições de leitura UT em tempo real. No intervalo de uma semana após o voo, a Apellix entregou um relatório contendo todos os dados complementados com documentação de fotos e dados de localização. Os dados de medição de leitura UT foram disponibilizados como uma planilha do Excel e incluíram o número da área UT, o número do local de monitoramento de condições UT (CML), as medições de espessura UT e as informações de geolocalização gps. As informações do GPS em +/- 2 metros não são precisas para análise local. Além disso, foi disponibilizado o acesso ao repositório de dados seguro Apellix Beta Flightlogs.

Um avião voando no céu

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Imagem 4 – Exemplo do sistema Opus X4 UT coletando leituras UT numa torre de flare em serviço, em uma instalação operacional de petróleo e gás

Benefícios do Sistema UT Opus X4 para Medições e Inspeções UT 

Os sistemas Apellix Opus X4 aumentam a segurança no trabalho, diminuem o tempo de inspeção, melhoram as análises, removem problemas e barreiras de acesso e podem reduzir substancialmente os custos. O sistema Opus X4 UT pode ir com segurança para muitos lugares onde pessoas não podem acessar sem equipamentos para acesso em altura. Os sistemas Opus X4 UT permitem chegar a áreas de difícil acesso, tendo um processo menor e mais ágil quando comparado com equipamentos de acesso tradicionais, como andaimes ou plataformas elevatórias. Os sistemas podem ajudar a reduzir o tempo necessário para realizar medições e inspeções UT. Os sistemas Opus X4 UT permitem a coleta de dados em escala e escopo até então inimagináveis, alimentando o sistema NDE 4.0 para análise e outros fins computacionais e informativos. Além disso, os sistemas Apellix podem ajudar a remover o viés humano e potencialmente melhorar o gerenciamento e a organização dos dados. Finalmente, a redução do custo é essencial, pois inspeções industriais podem ser muito caras. A menor economia de custos com a série de sistemas Apellix Opus X é da redução do número de pessoas necessárias para uma inspeção. Uma economia de custos muito maior é de mitigar o custo dos equipamentos de segurança necessários para inspeções com os trabalhadores. Na maioria dos casos, os inspetores não são substituídos, em vez disso, os robôs são usados como uma ferramenta para liberar o inspetor das tarefas difíceis, maçantes e perigosas de coletar os dados de inspeção.  O uso de um sistema de inspeção robótica aérea industrial como o Opus X4 UT tem uma infinidade de benefícios, mas também tem limitações. Como em qualquer ferramenta, selecionar a ferramenta correta é importante e deve-se tomar cuidado para garantir que você a escolha e use-a adequadamente.

Desvantagens do Sistema UT Opus X4 para Medições e Inspeções UT 

O sistema Apellix Opus X4 UT é uma nova tecnologia. Seu funcionamento é limitado pelo vento e pela chuva, e o sistema não pode preparar a superfície que está sendo testada. Como um dispositivo aéreo, as operações dependem de um clima bom e apresenta um bom desempenho em velocidades de vento inferiores a 10 nós.  O desempenho reduzido é observado acima desse nível e geralmente não voamos em ventos acima de 17 nós. A oxidação ou outro tipo de falha na superfície pode interferir com o sensor a bordo do drone na obtenção de uma leitura válida. Assim, se um sensor UT convencional com gel de acoplamento apropriado não consegue obter leituras de medição válidas, o sistema Apellix também não será capaz de obter esta medição. Então, o sistema Apellix Opus X4 UT nem sempre é a solução ideal. Como sabemos, selecionar a ferramenta certa para o trabalho certo é essencial. Quando devidamente selecionados e utilizados, os sistemas de inspeção robótica podem ajudar a criar locais de trabalho mais seguros, fornecer melhores dados para gerenciar ativos e permitir economia de custos. Embora os sistemas de inspeção robótica industrial possam ser altamente eficazes quando usados corretamente, eles têm limitações e em alguns casos, são a ferramenta incorreta.

Uma imagem contendo linha do tempo

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Imagem 5 – Infográfico com informações sobre o sistema Apellix Opus X4 UT

Dados de Medições de Espessuras Ultrassônicas e Avaliações Não Destrutivas 4.0

Os dados do sistema Opus X4 UT – Ultrassonic Thickness (medidor de espessura ultrassônico) combinados com a segurança, eficiência e eficácia ganham um ecossistema de inspeção mais confiável e podem atuar como um multiplicador de força para inspecionar, testar e avaliar ativos industriais. Os dados associados (por exemplo, visuais) coletados durante as leituras de medição UT podem gerar ainda mais conhecimento e entendimentos. Os dados adicionais coletados de um voo podem se traduzir imediatamente em informações acionáveis e aprimorar e ampliar a tomada de decisões baseadas em informações de conhecimento.  O uso dos dados de espessura da medição UT e os dados de inspeção visual do sistema Opus X4 UT podem permitir que sua empresa comece a aproveitar os benefícios de digitalização. Ao equipar um drone com uma variedade de dispositivos sensoriais multimodais coletando uma infinidade de dados e informações, podemos permitir o melhor sucesso e uso do NDE 4.0, pois podemos fornecer mais e melhores dados para uso e análise.

Os sistemas Apellix Opus X4 UT coletam dados em escala e escopo até então inimagináveis, alimentando o NDE 4.0 para análises e outros fins computacionais e informativos. Melhorar a análise permite que as empresas criem um alinhamento digital ao espaço físico e aos processos. Os sistemas de inspeção industrial da Apellix captam informações em tempo real e aceleram o processo de realização de análises. Para empresas, reduzindo custos operacionais e ganhando uma visão adicional de seus ativos, o NDE 4.0 é a forma de tornar os dados parte de um modelo de negócio completamente novo e parte da Indústria 4.0.

A utilização das medições UT como parte de uma estratégia NDE 4.0 permite que uma empresa capitalize mais informações dos dados e outros detalhes coletados pela robótica de inspeção industrial, de tal forma que 2 + 2 equivale a mais de quatro. À medida que avançamos na quarta revolução industrial: a informatização, a digitalização e a rede de ativos industriais, o NDE 4.0 será crucial para o sucesso dessa revolução, pois fornece dados necessários para aprendizado da máquina, implementações de inteligência artificial e muito mais.

Imagem 6 – Exemplo do relatório de leituras de medição UT do sistema Apellix Flightlogs (os valores de leitura UT são ilustrativos)

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Imagem 7 – Exemplo de locais de leitura UT em uma seção de uma chaminé em serviço

Conclusão 

O uso de um sistema robótico aéreo como o Sistema Opus X4 UT para medições e inspeções UT, baseadas em contato para ativos industriais,  tem uma infinidade de benefícios quando usado como a ferramenta certa para o trabalho certo. A partir do início de 2021, a Apellix começou a operar seu Apellix NDT Field Services Group nos EUA para fornecer serviços e, finalmente, os sistemas Opus X4 diretamente para proprietários de ativos e empresas de engenharia. Atualmente existem três maneiras de trabalhar com a Apellix e ter acesso aos sistemas UT Opus X4:  

Como Provedor de Dados – Apellix NDT Field Services Group como um provedor de dados para medições de espessura de filme seco (DFT) e espessura ultrassônica da parede (UT). Fornecemos e operamos os sistemas robóticos aéreos Opus X4 NDT e incluímos uma tripulação experiente, totalmente equipada e segurada. Em seguida, operamos sob a direção de proprietários de ativos ou prestadores de serviços de engenharia e produzimos um registro digital completo e relatório de todas as atividades.

Como Empresa de Engenharia – Engajar o Grupo de Serviços de Campo Apellix NDT como prestador de serviços de engenharia, além do sistema e tripulação Opus X4 NDT.  Trabalhamos com profissionais credenciados licenciados com AWS, NACE, SSPC, API e outras certificações e em seguida, operamos sob a direção dos profissionais licenciados e fornecemos uma recomendação completa de registro digital, relatório e manutenção.

Engajar-se para um Projeto Piloto – Acordos com a Apellix com diferentes prazos, como um provedor de dados ou provedor de engenharia com necessidades de longo prazo e personalizados, incluindo modificações opcionais no sistema robótico aéreo específico para o seu caso de uso ou requisitos, com resultados pré-especificados e entregas com o objetivo final de um sistema Apellix Opus X4 NDT que sua equipe pode implantar.

Você pode conhecer mais no site do Apellix NDT Field Services Group www.ApellixNDT.com  ou entrando em contato comigo, Lauren Canoura – Diretora, Desenvolvimento de Negócios Apellix NDT Field Services,  sales@apellix.com  ou +1-713-487-9865

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