Sem medo de peças pesadas
Equipada com o PolyWorks|Inspector™, a Andritz Hydro enfrenta os desafios de controle de qualidade representados por peças de grande tamanho.
Sediada em Graz, na Áustria, O Grupo Andritz (formado pela Andritz Hydro, Andritz Pulp & Paper, Andritz Metals, Andritz Separation e Andritz Automation) é um dos principais fornecedores globais de fábricas, equipamentos e serviços fornecidos a estações hidroelétricas, ao setor de celulose e papel, aos setores de aço e transformação de metais, e aos setores municipal e industrial para a separação de sólidos e líquidos.
Nos últimos 170 anos, a Andritz Hydro conquistou sua reputação como líder no mercado mundial de geração de energia hidráulica. Hoje, é uma fornecedora global de sistemas e serviços eletromecânicos para usinas hidrelétricas. A sede da Andritz Hydro é em Viena, na Áustria, e conta com mais de 50 unidades em 20 países de todo o mundo. A empresa está organizada em cinco divisões principais: Grande Hidro; Serviço e Reabilitação; Hidro Compacto; Turbo geradores, e Bombas. Portanto, quando se trata de energia hidrelétrica, eles sabem do que estão falando.
O desafio
Controle de qualidade nas Turbinas Francis
Dedicada à produção de componentes para usinas hidrelétricas, como turbo geradores, turbinas e válvulas, a planta da Andritz Hydro em Ravensburg, na Alemanha, precisa garantir o controle de qualidade de todas as suas peças, incluindo peças pesadas e enormes, como as Turbinas Francis que produz.
Gerando até 800 megawatts, uma turbina Francis é realmente um monstro. Composta de materiais fundidos, uma Turbina Francis pesa 200 toneladas e mede quase 8 metros de diâmetro. A energia que esse monstro gera sozinho é impressionante - uma quantidade que já foi comparada à geração da mesma quantidade de energia que uma usina nuclear de tamanho médio produz. E, apesar de seu tamanho e potência extraordinários, a Turbina Francis é, na verdade, uma peça de precisão. A eficiência da turbina depende inteiramente da precisão das pás e de sua posição. O controle de qualidade é essencial.
A 120 rotações por minuto, a menor deformação em uma peça pode ter efeitos devastadores.
Turbina Francis na usina Guri II na Venezuela
Na Andritz Hydro, garantir o controle de qualidade de uma peça de 200 toneladas representa um conjunto único de desafios. Para começar, o tamanho físico da Turbina Francis é um obstáculo que torna a tarefa de tomar medidas extremamente difícil e, sem o equipamento adequado, praticamente impossível. Acrescente a isso o fato de que, apesar do tamanho maciço dessas peças, a precisão precisa ser de 1 centésimo de milímetro.
Yener Korkmaz, Diretor de Teste e Medição da Andritz Hydro Ravensburg, e responsável pela garantia de qualidade, inspeção e reparo dos produtos recebidos, afirmou que “fazer as próprias medições, como pontos de alvo, alinhamento, análise, etc., não representa um problema, nosso desafio principal é realmente o acesso à peça, já que o espaço é frequentemente limitado e não podemos, fisicamente falando, nos mover para uma posição melhor.”
Já que os componentes não são independentes, como em uma mesa de medição, nem são acessíveis de todos os lados, no passado, Korkmaz e sua equipe tiveram que recorrer à medição das peças maciças diretamente onde elas estavam sendo soldadas, ou seja, entre todas as outras peças e ferramentas. Além disso, as medições realizadas com ferramentas simplesmente não eram precisas, porque variavam de acordo com o material da ferramenta.
A solução
A Andritz Hydro voltou-se para a Metrologia 3D para realizar a garantia de qualidade nas turbinas. Como muitos dos pontos de medição de uma turbina estão parcialmente ocultos e o acesso a eles é limitado, decidiu-se que um dispositivo de medição tátil seria a solução preferencial. Isso era algo especialmente prático, porque a quantidade de pontos a serem medidos não era astronômica. A solução de metrologia 3D selecionada foi o FaroArm, o laser tracker Faro e o software PolyWorks|Inspector™. Depois de equipados com essa solução, o tamanho e o peso da peça não eram mais obstáculos.
A medição do ângulo das pás exige muito esforço corporal.
O PolyWorks|Inspector foi selecionado para alinhar e analisar os dados de medição. Na verdade, a Andritz Hydro havia trocado seu software de alinhamento pelo PolyWorks® três anos atrás; e a principal razão desta mudança foi que, embora os recursos de alinhamento do software anterior satisfizessem os requisitos, em termos de análise e exportação de dados, o PolyWorks oferecia várias vantagens.
Hans-Peter Klimm, Chefe da Divisão de Medição e Testes da Andritz Hydro Ravensburg, aprecia muito a flexibilidade que o PolyWorks oferece e também o fato de que ele não está limitado: “A maioria das soluções de software oferece funções específicas e, se essas funções não levarem ao resultado desejado, ponto final. No PolyWorks, podemos usar diferentes caminhos para chegar a uma meta. Usamos as várias opções de exportação e importação e as várias interfaces disponíveis, e isso nos permite encontrar soluções criativas para problemas específicos".
“Escolhemos o PolyWorks devido à flexibilidade que ele nos oferece e pelos seus vários formatos de relatório, e também por causa do suporte técnico que a Duwe-3d oferece!”
Korkmaz acrescentou que todos os departamentos da organização são tratados como clientes e todos eles têm diferentes requisitos de processamento de dados. O PolyWorks comprovou que pode usar de maneira integrada todos os formatos exigidos. “Escolhemos o PolyWorks devido à flexibilidade que ele nos oferece e pelos seus vários formatos de relatório, e também por causa do suporte técnico que a Duwe-3d oferece!” Korkmaz acrescentou. Korkmaz também gostou demais do treinamento básico na solução de software PolyWorks|Inspector oferecido aos seus funcionários, e do suporte para a programação de macros disponível a eles nas instalações de produção pela Duwe-3d AG, sediada em Lindau.
Graças a esta solução de medição 3D, os desafios criados pelo enorme tamanho da peça foram eliminados. No entanto, mesmo com essa solução, a medição dessas turbinas de grande porte está longe de se tornar um trabalho rotineiro. Isso se deve, em grande parte, ao fato de a Andritz Hydro produzir peças únicas que não são seriadas, o que significa que cada roda é personalizada de acordo com os requisitos do cliente. Portanto, os requisitos de medição estão em constante mudança. "Cada turbina que medimos é um projeto inteiramente independente!" disse Klimm.
O modelo CAD de uma peça no PolyWorks com pontos de referência e de medição.
Mudança da localização do dispositivo
O tamanho e o acesso limitado à peça requerem mudanças frequentes da localização do braço de medição ou do tracker. Mudar a posição do dispositivo de medição 3D é algo simplificado pelo PolyWorks, pois ele tem duas maneiras de registrar o braço no sistema de coordenadas:
- Através de pontos que podem ser medidos em várias posições: os pontos da posição antiga ainda estão dentro do alcance da nova posição
- Por meio da combinação do tracker e do braço, e pelo registro do braço no sistema de coordenadas do tracker
Quando a localização é alterada, o braço obtém sua referência no sistema de coordenadas do tracker. O PolyWorks registra automaticamente o braço no sistema de coordenadas do tracker, sem exigir que sejam obtidos pontos de referência adicionais.
Os dados do projeto podem ser iniciados por um iPod usando o aplicativo PolyWorks|Talisman.
"O PolyWorks|Talisman™ é uma ferramenta muito útil para nós!"
Para pontos de teste de difícil alcance, como pontos bem no fundo de uma roda ou eixo, o aplicativo PolyWorks|Talisman para dispositivos móveis Apple® fornece uma ajuda significativa.
"O PolyWorks|Talisman é uma ferramenta muito útil para nós!” exclamou Korkmaz. “Se um colega não está presente ou se o operador está em situação precária e não tem como acessar o computador, ela vem nos salvar", disse Korkmaz. As medições podem ser iniciadas por acesso remoto e os dados do projeto podem ser recuperados do computador. O técnico de medição pode validar os dados imediatamente e fazer correções, se houver medições incorretas.
Os benefícios
Como muitas das peças que precisam ser medidas são de grande porte, não é incomum que os clientes da Andritz Hydro construam estruturas em volta da peça para poder acessá-la. Enquanto essas estruturas permitam examinar toda a peça, elas têm uma desvantagem importante: o espaço é limitado. Portanto, simplesmente medir essas peças na frente de um cliente com uma ferramenta grande às vezes era impossível ou, na melhor das hipóteses, levava a desvios.
A mobilidade que a solução de metrologia 3D oferece possibilita realizar o controle de qualidade de peças do fornecedor diretamente no local de montagem e até apoiar a instalação das turbinas na usina. Trabalhar em áreas onde há limitação de espaço não é mais um obstáculo.
Anteriormente, eram necessários dois técnicos e até 1,5 dias para medir uma pá de 100 toneladas (uma boa quantidade desse tempo era gasto na colocação do equipamento de medição no lugar e no trabalho com as limitações físicas de espaço, todos os fios e o soldador). Com a solução de metrologia 3D, o trabalho pode ser concluído em 2 horas - com somente um técnico.
Dado ao uso crescente do PolyWorks, Korkmaz diz: "Com o uso do PolyWorks, ganhamos em precisão e repetibilidade dos resultados das medições, e isso é absolutamente essencial!"
O Futuro do Polyworks na Andritz
A confiabilidade das atuais técnicas de medição 3D levou a outras aplicações na Andritz. Além de ser usada no controle de qualidade, agora, também está sendo utilizada na fabricação de peças. Antes do processo de soldagem (como ao fazer uma raiz de solda), a Andritz conta com o PolyWorks e um laser tracker Faro para determinar o alinhamento correto de todos os componentes.
Este estudo de caso foi publicado originalmente pela Duwe-3d na Alemanha.
PolyWorks|Inspector™
PolyWorks|Talisman™