PETROBRAS/UTGCA : Levantamento Fotogramétrico Aéreo (LFA)
Economia Potencial: Aprox. US$ 1.000.000
Outros Benefícios: + Mais Rápido
+ Menor Custo
+ Mais Seguro
+ Não interfere na produção
+ Informações de ângulos difíceis ou inacessíveis
+ Modelos com Realismo Absoluto (Cores reais, Dimensões reais, Coordenadas UTM)
O DESAFIO
A gestão de ativos industriais é uma das principais fronteiras de competitividade entre as grandes empresas industriais da atualidade.
Ativos industriais são todos os itens físicos e informações relacionadas pertencentes a uma unidade industrial. Através de uma gestão eficiente dos ativos industriais as empresas podem reduzir seus custos operacionais, aumentar a eficiência de seus ativos e ao mesmo tempo em que incrementa sua segurança, um tripé que leva a redução dos custos, maior produtividade e conseqüentemente mais competitividade.
Uma gestão eficiente dos ativos industriais depende de uma visão precisa de quais ativos uma empresa possui, de onde eles estão localizados e de como eles se inter-relacionam.
Mudanças contínuas em regulações, tecnologias e especificações dos produtos geram uma grande demanda de modificações nas plantas industriais, o que pode envolver até mesmo a criação de novas unidades. Para ser capaz de manter todas as informações relativas a seus ativos atualizadas a empresa precisa ser capaz de gerenciar essas mudanças "just-in-time" através de seu sistema de gerenciamento de informações (ver CASO BRASKEM - OWNER/OPERATOR ) ou, do contrário, precisa se submeter a periódicos processos de levantamento de campo de modo de modo a trazer de volta sua documentação ou bancos de dados para um estado atualizado.
No início de 2016, PETROBRAS-UTGCA se deu conta de que estava posta uma nova realidade em termos de segurança e produtividade no mercado de óleo e gás e que agora seria o momento de se envolver mais profundamente na gestão de seus ativos industriais.
Apesar de ser uma planta relativamente nova (2012), PETROBRAS-UTGCA foi submetida a várias modificações, expansões e melhorias em um curto espaço de tempo. Embora as informações dessas modificações estejam disponíveis, elas estão espalhadas e inconsistentes com a planta construída, tornando um processo de levantamento de campo inevitável para lhes conferir consistencia e integridade.
Com aprox. 750.000m2 e sua grande complexidade tornavam a tarefa de procurar por diferenças bastante delicada e exaustiva caso se utilizasse de métodos convencionais de levantamento de campo.
INSPEÇÃO VISUAL DIRETA:
A inspeção visual direta é o método mais tradicional de se coletar/verificar informações de engenharia. A inspeção visual direta consiste de enviar pessoal a campo para coletar dados e comparar documentos com a ajuda de instrumentos de medição como trenas e teodolitos, por exemplo.
LIMITAÇÕES:
Embora relativamente simples e barato, quanto maior o volume de informações a ser coletado/verificado maior o tempo que este método leva e menor a precisão de seus resultados. Além disso, a inspeção visual direta requer que os envolvidos permaneçam expostos a riscos/perigos industriais como altura, contaminação, ruído, espaço confinado, objetos se movimentando ou caindo, descargas elétricas entre outros, por um considerável período de tempo em troca de uma quantidade bastante reduzida (e imprecisa) de informação.
ESCANEAMENTO A LASER:
Na última década, o escaneamento (ou varredura) a laser vem ganhando crescente aceitação no ramo industrial por sua relativa precisão e capacidade de coleta de pacotes de dados. O escanamento a laser consiste no uso de equipamento chamado de "estação total" que automaticamente dispara sucessivos feixes de laser em várias direções de um determinado campo de visão e grava seus pontos de reflexão que por sua vez são transformados em "nuvens de pontos".
Entretanto, o alto custo dos equipamentos, dos softwares necessários para tratamento e manipulação dos resultados do levantamento e da mão-de-obra especializada necessária tornam o escanamento a laser um recurso extremamente caro e recomendado apenas em situações limites para levantamento de campo industrial.
LIMITAÇÕES:
A despeito dos alto custos envolvidos, o escaneamento a laser apresenta diversos desafios e limitações aos usuários que crescem exponencialmente com o tamanho da unidade industrial envolvida.
Devido a limitações tecnológicas (feixe laser não é estereoscópico), o escaneamento a laser acaba por coletar uma quantidade desproporcionalmente alta de pontos nas proximidades da estação total se comparado com regiões mais distantes. Resultado disso é que as nuvens de pontos resultantes do escaneamento a laser possuem densidade heterogênea.
De modo a compensar por essa heterogeneidade nas nuvens de pontos e obter uma visualização razoável dos objetos mais distantes, a "estação total" acaba sendo obrigada a aumentar ainda mais a saturação por feixes de laser dos objetos próximos o que torna as nuvens de pontos geradas por escaneamento laser extremamente pesadas e difíceis de serem manipuladas (arquivos > 5Gb). Para que elas possam ser usadas como referências gráficas as nuvens de pontos geradas por escaneamento a laser precisam ser constantemente limitadas em seus volumes (ao redor de 3m x 3m x 3m) o que reduz sobremaneira a produtividade e a capacidade de comparação durante a atualização de documentos e modelos. Ainda assim, erros de software durante sua manipulação são uma constante demandando a utilização de hardware de alto custo e constante manutenção de software para mitigar os constantes gargalos de processamento.
Outro problema comum é que para compor uma nuvem de pontos mais ampla, as diversas nuvens coletas de cada ponto de varredura precisam ser "costuradas" por meio de um software, processo que acaba introduzindo imprecisões e distorções próximas as fronteiras de cada área de varredura individual. Combinado com as distorções advindas do caráter não-estereoscópico da varredura por laser, esse erros de medição tendem a se escalar e requerer o freqüente uso de inspeção visual direta (com suas decorrentes limitações e riscos) para garantir confiabilidade.
Ainda que por períodos de tempo mais curtos, o escaneamento a laser ainda requer que os envolvidos permaneçam expostos a riscos/perigos industriais por períodos consideráveis, tanto no período de varredura quanto de uso das nuvens de pontos.
Na busca de alternativas, a PETROBRAS-UTGCA solicitou a IATEC Plant Solutions Inc. que desenvolvesse um método de levantamento de campo para aplicação industrial em larga escala que tivesse menor custo e que fosse mais rápido, seguro e preciso que os métodos tradicionais, para ser utilizado em um futuro processo de atualização (AS-BUILT) dos seus ativos digitais.
O TRABALHO
Após um período de análise detalhada e pesquisa cuidadosa, a IATEC Plant Solutions Inc. desenvolveu uma nova abordagem para levantamento industrial em larga escala chamado de Levantamento Fotogramétrico Aéreo (LFA), resultado de uma combinação de tecnologias aparentemente distantes como veículos aéreos não tripulados (VANTs) e fotogrametria digital. Vários testes foram realizados para determinar a melhor combinação de hardware, software e procedimentos para esta aplicação específica, até que a IATEC Plant Solutions Inc. recebeu a luz verde da PETROBRAS-UTGCA. Devido a uma parada programada para manutenção, a planta estaria completamente segura por 10 dias para a realização dos testes.
De modo a minimizar a presença em campo e maximizar a coleta de dados, a IATEC Plant Solutions Inc. dedicou grande atenção ao planejamento. A PETROBRAS-UTGCA foi dividida em uma série de grandes áreas que foram alvo de varredura fotogramétrica por diversos métodos.
Utilizando um VANT de nível profissional, pilotado automaticamente por um software de planejamento de vôo capaz de usar telemetria avançada, a IATEC Plant Solutions Inc. coletou em apenas 3 dias um total de 47.6Gb de dados (imagens, vídeos e telemetria) de uma área de aproximadamente 750.000m2.
Esse material foi processado através de workstations DELL de última geração através de uma combinação de softwares, configurações e procedimentos de modo que se pudesse obter a mais alta qualidade, velocidade de processamento, precisão, flexibilidade, configurabilidade e usabilidade dos resultados.
Como resultado do processamento, 147Gb de dados foram gerados, incluindo modelos 3D MESH, nuvens de pontos 3D e Ortomosaicos (imagens combinadas com resolução ultra-alta, superior a 250Megapixels) para cada uma das áreas selecionadas.
RESULTADOS LFA
Os resultados do LFA se revelaram simplesmente incríveis, uma amostra clara de objetos reais transformados em digitais. Eles se provaram mais eficientes e econômicos do que os obtidos por métodos convencionais, demonstrando uma precisão impressionante capaz de se sobrepor com perfeição aos modelos 3D existentes da planta.
MODELOS MESH LFA:
Os modelos MESH LFA refletem com precisão a realidade em campo e podem ser facilmente manipulados para revisão da planta por meio de softwares simples de visualização 3D como o MESHLAB, por exemplo.
Os modelos MESH LFA possuem DIMENSÃO REAL o que permite que a medição rápida e precisa (tolerância de 1 mm) dos ativos em campo (caixa vermelha superior na imagem abaixo).
Os modelos MESH LFA são gerados com base nas COORDENADAS UTM reais dos objetos que podem ser lidas com precisão sempre que necessário (caixa vermelha inferior na imagem abaixo) determinando a posição exata de cada ativo da planta.
NUVENS DE PONTOS LFA:
Outro produto do processamento foram as Nuvens de Pontos LFA.
Resultantes de complexos cálculos, as nuvens de pontos LFA apresentam uma distribuição perfeitamente homogênea de pontos, o que as torna muito mais leves e fáceis de manipular. Unidades de processo inteiras podem ser visualizadas de uma só vez aumentando em muito a produtividade na detecção de diferenças quando usadas como referência.
As Nuvens de Pontos LFA também representam os objetos em suas CORES REAIS reduzindo o tempo que os usuários gastam na identificação dos objetos e de seus contornos, elevando ainda mais a produtividade durante os processos de atualização de modelos, bancos de dados e documentos.
As Nuvens de Pontos LFA podem ser facilmente abertas e manipuladas através de softwares de revisão de modelo 3D ou CAD (como AutoDesk Navisworks, AutoDesk Civil 3D, e outros) podendo ser usada para referência cruzada entre modelo e realidade tornando a tarefa de levantamento de diferenças muito mais fácil e rápida.
Uma comparação geral entre o LFA e os métodos convecionais de levantamento de campo segue abaixo:
A tecnologia LFA desenvolvida pela IATEC Plant Solutions Inc. representa uma quebra de paradigma no setor de levantamento de campo, tornando mais fácil e acessível a atualização de documentos e bancos de dados de engenharia para empresas como a PETROBRAS-UTGCA, o que abre as portas para a implementação de programas efetivos de gestão de ativos industriais, mais produtividade e segurança.
