Automação Industrial

Plantas químicas – Ferramentas computacionais ampliam alcance do CAD para projetos virtuais

Marcio Azevedo
15 de fevereiro de 2009
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    Química e Derivados, Marcello Augusto Oliveira, Coordenador técnico e comercial da S&C, Automação Industrial

    Escaneamento reduz erro e gasto com retrabalho, explica Marcello Augusto Oliveira

    Conforme explica Marcello Augusto Oliveira, coordenador técnico e comercial da S&C, o processo de varredura se inicia pela montagem do scanner na instalação a ser levantada. Ele é controlado por um computador portátil e tem alcance de até 300 m. A precisão varia de 2 a 6 mm e a varredura ocorre à taxa de 50 mil pontos por segundo. Ao ser ligado, o equipamento realiza giros de 360º e emite pulsos de laser, que são refletidos pelos objetos ao redor e captados pela máquina, em um princípio de funcionamento semelhante ao de um sonar. Pelo intervalo de tempo decorrido entre a emissão do pulso e a detecção do pulso refletido, é possível a determinação da distância entre o ponto de emissão do laser e o ponto de reflexão. Qualquer objeto ou construção que possua superfície, ou qualquer coisa visível ao olho humano será captada pela varredura.

    Após a detecção de cada pulso de luz refletida, um sinal é convertido e enviado como um ponto para a tela do laptop. O conjunto de pontos obtidos do escaneamento de uma determinada cena é chamado de nuvem de pontos e se constitui de uma imagem tridimensional que delimita as superfícies captadas. Desses dados, obtidos em um formato parecido com o de um holograma, é possível obter informações sobre qualquer dimensão relativa aos objetos captados. A nuvem de pontos, posteriormente, é tratada em computadores, gerando um modelo tridimensional que representa de maneira precisa a construção escaneada.

    A nuvem é apresentada com um padrão de cores que, embora lembre o de imagens térmicas, está relacionado com a intensidade do pulso refletido. Se o pulso incide sobre uma superfície branca, por exemplo, há forte reflexão, ao contrário do que ocorre quando a luz incide sobre uma superfície preta, em que a reflexão é muito menor. Essa distribuição de intensidade de reflexão é denotada por um esquema de cores que vai do vermelho, para reflexão menos intensa, até o azul, para a mais intensa, e que ajuda na identificação do objeto que refletiu o pulso de laser, durante a etapa de tratamento da nuvem de pontos e modelagem. “No caso de uma placa de trânsito, a diferença de cores do objeto permitiria lê-la diretamente na nuvem de pontos, pela diferença de intensidade na reflexão das cores da placa”, afirma Marcello.

    A construção do modelo tridimensional com base na nuvem de pontos não é automática. O programa em que ela se realiza até consegue, por métodos estatísticos, “perceber” que determinado subconjunto de pontos tende a formar uma superfície com determinada forma geométrica, mas o processo não prescinde da intervenção humana. As cenas individuais também precisam ser unidas, para a formação tridimensional da imagem.

    Por conta disso, o trabalho de modelagem da nuvem de pontos é considerável, pois cada curva, válvula, flange ou qualquer outro elemento precisa ser modelado individualmente. Um ponto a ser destacado é o fato de a modelagem poder ser realizada no software de plant design do cliente final, pois a maioria deles já é capaz de ler diretamente a nuvem de pontos. O nível de detalhe de um programa do tipo, porém, nem sempre é necessário, e há casos em que a modelagem em CAD já resolve o problema.

    A réplica em 3D obtida da nuvem de pontos pode ser navegada como um ambiente de realidade virtual. A obtenção de modelos tridimensionais de plantas existentes possibilita avaliar com maior precisão modificações, como a inserção de linhas adicionais de tubulações, ou novos equipamentos, em posse de informações com precisão de milímetros sobre as medições envolvidas. Quando ocorre a substituição de equipamentos, uma das etapas que pode ser bastante complexa é a do transporte e posicionamento no local de operação. É preciso certificar-se de que a máquina não atingirá nenhuma tubulação, ou se as linhas existentes serão adequadas para a instalação do equipamento. Ter essas informações em 3D é fundamental para grandes instalações petroquímicas, na visão de Marcello, dada a dificuldade para responder às questões com base em desenhos técnicos bidimensionais.O escaneamento a laser 3D também pode ser importante em projetos de novos equipamentos em ambiente CAD a ser inseridos em plantas industriais existentes, pois a varredura torna possível conhecer antecipadamente dados como a localização dos bocais de conexão e direcionar o projeto a um design em acordo.

    A S&C Laser Scanning opera 15 scanners e acumula mais de 50 mil horas de escaneamento e mais de 200 mil horas de atividades de modelagem. Como a tecnologia ainda é muito nova, mundialmente, e relativamente cara, existem poucas competidoras que oferecem o mesmo tipo de serviço que a S&C.

    No começo das atividades, não havia ninguém no mercado brasileiro treinado e apto a ensinar; e foi necessário aprender com os próprios erros, mesmo após o treinamento inicial com a então Cyra, a fabricante dos scanners, adquirida há quatro anos pela Leica Geosystems. A experiência adquirida, no entanto, possibilitou a criação de uma metodologia de trabalho bem específica para a indústria petroquímica.



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