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INSPECCION DE TANQUES PETROLEROS MEDIANTE EL USO DEL ESCANER LASER TERRESTRE
Ing. Antonio Marquez Prieto MECINCA ---- Gerente general. Asistente: TSU Pedro Mora
Resumen. Los tanques de almacenamiento de crudo, nafta, o de otros derivados del petróleo, necesitan de inspecciones rutinarias para determinar sus parámetros geométricos y confirmar su estabilidad. Dichas inspecciones, a pesar de que exis...ten métodos modernos normalizados API para observación directamente desde estaciones totales laser, se realizan por mediciones angulares, por el método de intersección de ángulos a puntos determinados de los cuales se obtienen sus coordenadas para calcular la deformación del modelo. Los escaners laser terrestres nos dan la oportunidad de realizar mediciones de precisión milimétrica y a la velocidad de un millón de puntos por segundo. Presentaremos la inspección de un super tanque de nafta, y la extracción mediante estas mediciones de su excentricidad, oblicuidad, verticalidad y el cálculo exacto de su volumen, así como otros elementos de deformación que mas adelante detallaremos.
Un tanque de almacenamiento de crudo o de nafta, consiste de un gran anillo de concreto, que sirve de base estructural, y que tiene conectada todos los elementos como vigas, pernos y secciones de metal que sirven para sujetar las paredes del mismo. Todo esto esta aunado a un sistema de tuberías y bombas para su llenado y vaciado, así como los sensores electrónicos que monitorean el sistema. En la medida en que pasa el tiempo, los terrenos bien sea por subsidencia, por el fenómeno de las arcillas expansivas, o por movimientos naturales de la corteza terrestre, ese gran anillo que sirve de base, puede sufrir en forma directa los citados fenómenos, y por seguridad debemos realizar inspecciones periódicas, a fin de determinar el riesgo al cual el tanque y su ambiente se encuentran comprometidos. También es el caso de tanques que no presentan deformaciones cuando están vacios, pero en la medida en que se llenan, pueden presentar problemas de carga. Asimismo las paredes del tanque mediante cargas sucesivas, y corrosión, se van deformando, originando especias de chichones salientes y zonas de fatiga que necesitamos conocer.
Un Escáner Laser Terrestre, es un equipo de medición, similar a una Estación Total Topográfica, que montado sobre un trípode, tiene una cabeza giratoria vertical, que emite pequeños impulsos Laser que rebotan sobre la superficie a medir, y combinando la medición angular con la medición de distancia, nos calcula las coordenadas del punto con precisión milimétrica y a la velocidad de Un Millón de puntos por segundo. El escáner utilizado fue uno de la marca FARO, modelo FOCUS 3D, que es sumamente liviano y fácil de usar.
El trabajo de medición se dividió en siete escenas o escaneos diferentes, que correspondían a siete sectores angulares del tanque, colocando el escáner a una distancia aproximada de 30 metros y configurando la ventana de observación, que cubriera el sector correspondiente, más un sobre lape sobre los dos sectores contiguos, el de la derecha y el de la izquierda, donde se habían colocado unas esferas reflectivas que sirven como puntos de control para poder, en cierta forma, pegar los siete escaneos, que cubrieron toda la superficie del tanque. El tiempo aproximado de cada escaneo tomo unos 10 minutos, ya que se realizo con gran densidad y precisión, para estar seguros que la desviación estándar de las observaciones no superaran los +- 2 mm. Se presentaron algunos problemas relativos a la distancia de colocación del escáner, debido a obstáculos de tuberías y válvulas, pero fueron superados.
El escáner Faro Ficus 3D, utiliza una tarjeta SD de 30 Gigabytes para almacenar los escaneos realizados, y después de la descarga de datos, se procedió al registro de los mismos, que consiste en pegar entre si los diferentes escaneos. Para ello se utilizan elementos geométricos comunes a los mismos, en nuestro caso debido a la uniformidad de la superficie del tanque se usaron las esferas reflectivas como elementos comunes, también hubiesen servido, miretas, u hojas marcadas con una señal, que se hubiesen pegado en la superficie del tanque en forma tal que se vieran entre dos escaneos consecutivos. Tuvimos problemas con los puntos muy al borde, casi tangenciales al tanque y determinamos que la próxima vez que se realizaran estas observaciones usar una estación más de escaneo, es decir, realizar 8 escenas en vez de siete que se realizaron en este experimento.
Después de la operación de registro, cuando ya teníamos completa la nube de puntos de todo el tanque, con unas coordenadas locales arbitrarias en sistema cartesiano, para no tener ningún tipo de error por convergencia ni de escala, se procedió a trabajar con el Software de GEOMAGIC, poderosa herramienta para control de medición, ingeniería inversa y diseño en general, utilizando la nube de puntos. Se determino el cilindro que mejor se adaptaba a la geometría del tanque, para poder apreciar las deformaciones como abolladuras, así como la excentricidad en ciertos sectores, dichas anomalías fueron dibujadas con colores específicos, según su nivel de error o distorsión. Se estableció un Datum Horizontal para detectar la inclinación de la base, y establecer la perpendicularidad en cualquier sector de la misma, y se tomaron perfiles cada cierta graduación, que arrojaban la deformación. También se calculo el Volumen total del tanque, así como volúmenes parciales de acuerdo a la altura del mismo.
El levantamiento en campo se realizo en menos de cuatro horas desde la preparación hasta la salida del patio de tanques, y el trabajo de oficina tomo una par de jornadas laborales, debido
principalmente a la ausencia de datos en un sector del tanque, que como comentamos, para la próxima campaña, se realizara un escaneo adicional y así solventar el problema que tuvimos para el correcto registro del mismo. El tanque quedo completamente caracterizado, y para el próximo escaneo, se podrían comparar datos históricos, que permitirían evaluar su deformación temporal o detectar anomalías en el mismo.
Concluyendo, pensamos que la utilización de este nuevo campo de la Geomatica, el “Escaneo de Tanques”, no solo dentro de la industria petrolera, sino en general, aporta nuevos elementos en la observación de la geometría de los mismos, que hasta ahora eran prácticamente imposible de detectar con los métodos convencionales, a un costo bastante razonable, una vez que disponemos de la tecnología. MECINCA da las gracias al grupo de “Corrosión 2000”, que estuvo presente y realizo junto a nosotros los escaneos y cálculos correspondientes See more