Buscando eficiência
O PolyWorks® ajuda fabricante de equipamentos de campos petrolíferos a reduzir pela metade o tempo de inspeção de componentes de motores.
A Weatherford International Ltd. é uma das maiores e mais dinâmicas empresas de serviços de campos petrolíferos do mundo. Sediada em Houston, a empresa emprega mais de 34.000 pessoas em todo o mundo, operando em mais de 710 localidades e em mais de 100 países globalmente. As instalações da empresa em Edmonton, AB, Canadá, projetam e fabricam dois produtos para operações de produção de petróleo - bombas de cavitação progressiva, usadas na produção de petróleo após a perfuração do poço, e seções de potência hidráulica.
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O desafio
Para atender à crescente demanda da indústria mundial de perfuração de petróleo e gás, a Weatherford aumentou a produção e, com isso, a necessidade de melhorar a eficiência de suas operações de inspeção.
Os produtos da Weatherford sustentam as operações das principais empresas produtoras de petróleo em todo o mundo. As instalações da empresa em Edmonton, Alberta, projetam e fabricam dois produtos para operações de produção de petróleo - bombas de cavitação progressiva, usadas na produção de petróleo após a perfuração do poço, e seções de potência hidráulica. A seção de potência hidráulica é o motor que fornece energia para perfurar o poço. Para ajudar a melhorar a eficiência da produção, a empresa procurou uma maneira nova e mais eficiente de inspecionar as seções de potência hidráulica, que têm uma geometria muito complexa e são difíceis de inspecionar utilizando os métodos tradicionais.
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Seção de potência hidráulica.
No passado, a empresa havia estabelecido um procedimento que exigia quatro pessoas - uma da fabricação, uma do controle de qualidade e duas da engenharia - para inspecionar dimensionalmente as seções de potência hidráulica após a usinagem. O processo de inspeção desses grandes componentes curvos e helicoidais, alguns com quase 20 pés de comprimento, levava aproximadamente uma hora da coleta de dados dimensionais até a comparação manual com o projeto original criado no software CAD. Os offsets da máquina eram retransmitidos para a fábrica, onde eram feitas as alterações no processo de usinagem. Outra seção do mesmo componente era usinada e o processo de inspeção era repetido nesta seção para determinar se as correções haviam melhorado a precisão dimensional da peça.
“Este processo era muito demorado. Além disso, tínhamos que restringir nossas operações de inspeção ao horário comercial normal, já que era o horário em que o departamento de engenharia estava disponível para comparar a geometria medida com o desenho CAD,“ diz Wayne Pilgrim, Engenheiro de Projeto Sênior da Weatherford.
A solução
Em 2005, a empresa reavaliou sua abordagem de inspeção dessas peças com o objetivo de encontrar um método mais eficiente de coleta e análise de dados dimensionais. Parte desse programa foi a instalação do software de metrologia 3D PolyWorks® da InnovMetric Software, um software de metrologia completo que automatiza e agiliza muitas das operações associadas à coleta e comparação de dados dimensionais com a intenção do projeto.
"Os operadores consideram o PolyWorks fácil de usar. Os recursos automatizados realmente tornam o software único". Travis Chometsky, Designer de Produto da Weatherford
A solução de software PolyWorks|Inspector™ é usada em conjunto com um apalpador FARO Laser Line montado em um braço Faro Platinum de alta precisão. A combinação de hardware/software reduziu o tempo de inspeção e análise pela metade e reduziu o número de pessoas necessárias para a operação de quatro para duas. Além disso, o grupo de fabricação agora pode operar de forma independente e trabalhar 24 horas por dia.
Coletando dados de nuvens de pontos
Na prática, o apalpador FARO Laser Line coleta dados dimensionais a uma taxa de até 19.200 pontos por segundo. Nos 10 a 15 minutos da rotina de inspeção das seções de potência hidráulica da Weatherford, uma nuvem de pontos de milhões de pontos de dados é coletada para criar uma imagem dimensional altamente detalhada de uma entidade geométrica da peça.
“Deixamos o software PolyWorks fazer o trabalho - a matemática - de determinar como obter a seção adequada”, disse Pilgrim. “Por causa de seus recursos de alinhamento automático, o software PolyWorks garante resultados consistentes, eliminando a influência do operador durante a coleta dos dados.”
A empresa usa uma abordagem de inspeção em processo em lote. “Por exemplo, se um lote de cinco peças estiver sendo produzido, os operadores realizarão o processo de inspeção por apalpação do PolyWorks/FARO Laser Line na primeira peça e, em seguida, usarão o mesmo programa de CNC para fazer os próximos quatro sem a inspeção a laser do PolyWorks/Faro,” disse Pilgrim. “Nós inspecionamos o produto acabado apenas se for considerado questionável por outros métodos de inspeção.”
O processo de inspeção dos componentes da seção de potência hidráulica é sempre o mesmo. Após o primeiro corte de usinagem em um novo modelo de seção de potência hidráulica, uma nuvem de pontos de dados brutos é coletada por meio do processo de digitalização 3D. A partir da nuvem de pontos, o software PolyWorks cria uma malha que é carregada no módulo IMInspect™. Usando as técnicas de alinhamento de dados para CAD do PolyWorks, o operador alinha a malha com o objeto de referência, um arquivo ProENGINEER importado para o PolyWorks, para registrar os dois modelos no mesmo sistema de coordenadas. Depois de os dois modelos estarem perfeitamente alinhados, o operador especifica uma seção onde as comparações de dados para CAD precisam ser realizadas.
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Alinhamento de várias passes de digitalização.
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Modelo de malha do PolyWorks.
Os benefícios
Para cada seção selecionada, o PolyWorks compara automaticamente o modelo de dados com o modelo de referência (CAD) e calcula uma série de medições, incluindo o desvio padrão, erro máximo, erro mínimo, etc. O PolyWorks também cria um relatório em PDF dos resultados da comparação dos dados para o CAD. A partir desse relatório, o operador da máquina faz ajustes. Outra seção é usinada e digitalizada novamente para determinar se os ajustes a aproximaram da intenção do projeto.
"Você não precisa de muita experiência em programação para configurar um processo rapidamente. A linguagem de programação de macros é fácil de usar e registra as ações em uma janela de comando. Mostramos que essa abordagem de inspeção pode economizar tempo e dinheiro nas operações de fabricação e estamos prontos para ajudar outros departamentos a implementarem essa abordagem também", afirmou Chometsky. Graças aos poderosos recursos de programação de macros, os operadores não precisam executar manualmente todas as tarefas de alinhamento e comparação no PolyWorks para cada peça nova. Com um clique do mouse, o processo completo de inspeção, do alinhamento à comparação e geração do relatório, pode ser executado automaticamente para cada seção que é digitalizada.