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.
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.
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.
Alinhamento de várias passes de digitalização.
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.
PolyWorks|Inspector™
PolyWorks|Modeler™