Historia de un cliente: Meridian y Genesis Energy

Antecedentes

Muchos propietarios de activos llevan más de una década capturando datos de escaneado 3D para ayudar en casos concretos de diseño, construcción, mantenimiento u operaciones para aplicaciones AEC BIM o Digital Twin. Sin embargo, una vez cumplido ese propósito inicial, los datos solían perderse o resultar inaccesibles, con elevados costes de almacenamiento. Este caso de uso trata sobre cómo Meridian Energy y Genesis Energy llegaron a utilizar de forma independiente la misma plataforma basada en la nube de Cintoo para almacenar sus datos de escaneado 3D, los retos técnicos y organizativos que tuvieron que superar y algunas reflexiones sobre el futuro de esta tecnología para Digital Twin y AEC BIM.

Se presentan las distintas opciones y retos que plantea la captura de datos. Esto incluye el escaneado láser terrestre, la fotografía panorámica y la fotogrametría 3D.

Se presentan ejemplos prácticos de cómo se utilizaron los datos de escaneado 3D mucho tiempo después de la captura original para:

• Proporcionar un mejor contexto y conectividad de datos para activos y equipos para Digital Twin.
• Mejorar la toma de decisiones maximizando el conocimiento y la comprensión del estado de los activos.
• Mejorar el compromiso, la planificación y la comunicación del proyecto
• Reducir los costes del proyecto y los riesgos

Se ofrecen ejemplos de integración de distintos tipos de datos en la misma plataforma. Se discuten consideraciones sobre la gestión a largo plazo de estos datos, incluyendo opciones rentables para mantenerlos actualizados. Ambos propietarios de activos no han hecho más que empezar a arañar la superficie de lo que es posible. El documento concluye con un debate sobre las futuras vías que podrían seguir la plataforma y esta tecnología, y ofrece algunas orientaciones para otros propietarios de activos que quieran seguir el mismo camino.

Las soluciones para la gestión moderna de la información sobre activos pueden incluir una combinación de sistemas de gestión de documentos de ingeniería (EDMS), dibujos técnicos, registros de activos, gestión de nubes de puntos 3D, gemelos digitales, gestión de modelos 3D y modelado de información para la construcción (BIM), por nombrar algunos. El propietario de un activo debe buscar entre una miríada de productos, proveedores, consultores, jerga y marcos de referencia para encontrar claridad antes de determinar qué satisface sus necesidades empresariales dentro de sus limitaciones operativas.

Este artículo trata de la experiencia de Genesis Energy y Meridian Energy al aprovechar las fuentes modernas de datos de activos para Digital Twin, en concreto los datos de nubes de puntos 3D que se muestran a continuación. Los datos suelen obtenerse mediante escáneres láser 3D o fotogrametría, como se explica en este artículo.

La situación

Hace más de una década que se recopilan datos de nubes de puntos 3D para activos de la industria energética de Nueva Zelanda. Algunos ejemplos anteriores de casos de uso incluyen

• Diseño de cortafuegos alrededor de transformadores en centrales hidroeléctricas
• Identificación de amianto en la estación de Huntly
• Revisión del cumplimiento de la normativa contra incendios en las centrales hidroeléctricas de Genesis
• Evaluación de las distancias de 220 kV en todos los centros de conmutación conectados a Meridian.

Ejemplo de dibujos técnicos ampliados con datos de nubes de puntos 3D

Implementación y casos de uso

Tanto para Meridian como para Genesis, la implementación de la plataforma Cintoo fue llevada a cabo por un distribuidor local de Cintoo y proveedor de servicios de escaneado 3D, Revisia Ltd., que se encargó de la implementación. Algunos retos interesantes durante el proceso fueron

• Sistemas de coordenadas: La decisión consistía en implementar un sistema de coordenadas relativo o georreferenciado con control topográfico. En general, esta decisión tuvo más inconvenientes que ventajas, ya que los nuevos modelos, fotografías o artefactos debían preconfigurarse con coordenadas o el origen predeterminado (0,0,0) ampliaría los límites del escaneado y bloquearía el sistema. Los futuros escaneados 3D se añadieron con coordenadas relativas a un punto de referencia fijo sin control topográfico.
• Procesamiento y carga de datos de escaneado históricos: El éxito de la plataforma Cintoo hizo que los propietarios de los activos se apresuraran a buscar datos antiguos de nubes de puntos en discos duros y servidores de archivos en posesión de consultores y contratistas. Aunque la mayoría de los datos se encontraron en el formato adecuado para cargarlos en Cintoo, algunos no se registraron ni procesaron. Algunos de los datos anteriores fueron perdidos por los consultores de diseño debido a cambios de personal y a la migración de datos. Esto puso de manifiesto por qué es importante definir claramente de antemano qué entregables se esperan de los proveedores de servicios. Como resultado, Meridian desarrolló una especificación de escaneado 3D para ayudar a clarificar los requisitos futuros.
• Cambio cultural: Existía un considerable escepticismo interno sobre los beneficios de esta inversión en la utilización de archivos de nubes de puntos. Esto está empezando a cambiar, ya que la gente recurre a los datos 3D para responder a preguntas antes de coger el teléfono, enviar un correo electrónico o programar una visita a la obra. Los datos se consideran ahora un activo que sigue añadiendo valor.

Foto tomada in situ y ejemplo de información contextual obtenida mediante escaneado.

Casos prácticos de estudio, diseño conceptual y licitación

En el año transcurrido desde su implantación, Meridian ha aprovechado los datos de escaneado 3D para completar un puñado de diseños conceptuales y licitaciones para el suministro de equipos o servicios de construcción sin que el consultor de diseño o el fabricante tuvieran que visitar las instalaciones.

• Sustitución de transformadores de 220 kV en los patios de maniobras: diseño conceptual, evaluación de la holgura y licitación, todo ello realizado de forma remota.
• Sustitución de transformadores de servicio local: diseño conceptual, evaluación de opciones, trabajos in situ y licitación, todo ello realizado a distancia.
• Diversos trabajos que implican la estimación de cantidades de andamios, cables y tuberías antes de desplazarse a la obra

Caso práctico de iteraciones de diseño Digital Twin más rápidas

Los equipos de diseño remotos a menudo se encuentran con la necesidad de comprobar in situ durante el diseño las coincidencias, el ajuste y la información contextual. Algunos ejemplos típicos son: ¿qué tamaño tiene esa penetración en el suelo o encajará este panel?

Medidas ortográficas para comprobar el ajuste y un ejemplo de equipo instalado in situ

Este tipo de consultas técnicas provocan retrasos, una mayor demanda de investigación por parte de los equipos de obra o visitas adicionales a la obra para resolverlas. Se descubrió que disponer de los datos de escaneado 3D reducía sustancialmente el tiempo, el coste, los recursos y las emisiones de carbono necesarios para resolver las dudas técnicas de diseño, ya que los diseñadores podían comprobar y medir las cosas por sí mismos.

Los datos también permitieron reducir los riesgos de diseño. Las unidades de las plantas de generación son idénticas en teoría, pero no siempre lo son en la práctica, como se muestra a continuación, lo que provoca cambios inesperados de última hora en el diseño. En muchas ocasiones, los escáneres 3D han permitido a los ingenieros identificar las diferencias entre unidades y evitar errores.

En un importante proyecto de mejora de la automatización de la central hidroeléctrica de Manapouri se realizó un escaneado 3D completo del emplazamiento, incluidas las infraestructuras situadas a 200 metros bajo tierra. En un año, la inversión en los datos ha generado un retorno positivo de la inversión original gracias a una resolución más rápida de las consultas técnicas, menos visitas a las obras y un menor riesgo de colisiones en el diseño. Este proceso también ha aportado beneficios similares a varios proyectos posteriores, como obras de protección contra incendios, mejoras del alumbrado de emergencia y sustituciones de transformadores.

Diferencias mostradas de unidades idénticas que se instalaron de forma diferente en el mismo emplazamiento

Caso práctico de progresión de proyectos en un entorno COVID

Meridian implementó la plataforma Cintoo y cargó todos los datos de escaneado nuevos e históricos antes de algunos de los bloqueos de Covid-19. Los datos y la plataforma adquirieron más valor en un entorno con desplazamientos restringidos entre centros de generación. Los proyectos en fase conceptual y de diseño recibieron un balón de oxígeno, ya que pudieron seguir avanzando a pesar de las restricciones en las visitas a los emplazamientos.

Génesis pudo hacer avanzar un proyecto en la central eléctrica de Tuai durante un periodo de bloqueo de Covid-19 a finales de 2019. El proyecto se diseñó, coordinó y construyó mientras los contratistas y consultores de diseño tenían restringidas las visitas al emplazamiento para validar las mediciones. El uso de los datos de escaneado 3D ayudó al consultor de diseño a comprender las áreas de interés y también a evitar enfrentamientos resueltos mientras se validaban los límites de los límites in situ por parte del personal de Genesis Energy. De este modo se crearon con éxito los planos de construcción, tal y como se muestra, sin necesidad de que el consultor de diseño realizara una visita al emplazamiento.

Planos de construcción creados con datos de escaneado 3D y trabajos in situ

Caso práctico de identificación de riesgos

Uno de los primeros usos a gran escala de los datos de nubes de puntos 3D en Genesis fue la creación de un registro virtual de peligros de amianto conocidos/sospechosos en la central eléctrica de Huntly. El éxito inicial de este trabajo se vio limitado por la plataforma webshare® de Faro que alojaba estos datos debido a sus restricciones inherentes a las licencias, la falta de estabilidad y el requisito de tipos de archivo propietarios. La nueva plataforma Cintoo no tenía ninguna de estas limitaciones y los peligros del amianto serán visibles para cualquiera que utilice funciones como la anotación y la función de "activos", que permite el etiquetado estructurado de los componentes en el escaneado.

El análisis de sucesos tras incidentes de salud y seguridad o sucesos de seguridad de procesos suele implicar a varias partes, algunas de las cuales pueden no estar familiarizadas con el lugar. Los escaneados 3D se han utilizado durante las discusiones en equipo para proporcionar a todos información contextual del lugar donde se produjo el incidente o suceso y de lo que había en los alrededores. Con Cintoo Cloud todos los usuarios pueden beneficiarse de la colaboración de las distintas versiones pasadas de la captura de datos de la realidad que tuvo lugar . Además, todas las partes implicadas disponen de pruebas colaborativas de sus notas de trabajo e historial para respaldar plenamente sus esfuerzos y notas de trabajo.

Colocación de ID de Gemelos Digitales a activos utilizando Cintoo Cloud

Oportunidades y retos futuros

Oportunidad de datos de modelos 3D

Genesis tiene previsto almacenar modelos 3D en la plataforma Cintoo. Esto permite que los modelos se superpongan a los datos de escaneado y se visualicen en contexto con el resto del activo. A continuación se muestra un ejemplo de esta funcionalidad: se ha creado un modelo de una plataforma de trabajo elevada a partir de datos de nubes de puntos capturados mientras estaba aparcada en la obra. El modelo puede colocarse en el escáner y desplazarse.

Cintoo ofrece una función adicional que acelera la creación e integración de modelos 3D. Una sección de los datos de la nube de puntos puede exportarse como una malla soldada que permite abrirla directamente en un paquete de software de modelado 3D.

Superposición de un objeto generado por un modelo 3D en el escaneado

El reto de mantener los datos actualizados

Una pregunta frecuente sobre los datos es "¿cómo se van a mantener actualizados?". En el poco tiempo transcurrido desde su implantación, existen varias opciones previstas, que se enumeran a continuación por orden de menor a mayor coste.

1. Anotación: Los cambios en la planta pueden anotarse en la plataforma de escaneado 3D de forma similar a las marcas de línea roja en los dibujos técnicos.
2. Fotografía 360: Se pueden superponer fotos panorámicas actualizadas de los cambios en el escaneado por un coste adicional mínimo
3. Modelo 3D: Los modelos 3D de los cambios en la planta pueden superponerse al escaneado.
4. Escaneados actualizados: Si los datos siguen aportando valor, puede ser conveniente realizar nuevos escaneados rutinarios, como se muestra a continuación.

Comparación de una imagen escaneada en 3D antes y después de la sustitución de un transformador

Modelos de información de construcción (BIM) y gemelos digitales

El trabajo descrito en este documento es un pequeño paso en una hoja de ruta completa para aprovechar los últimos paradigmas y marcos de modelado de información de activos. Muchos otros propietarios de activos han abordado esta cuestión con iniciativas estratégicas como la implantación de procesos, software, normas y administración de modelos de información de construcción (BIM). Múltiples proveedores ofrecen ahora plataformas de gemelos digitales que proporcionan un único "panel de vidrio" para ver e implementar todo, desde datos de activos en tiempo real hasta planos, análisis predictivos, documentación, registros de mantenimiento, modelos 3D y datos de escaneado.

Genesis y Meridian adoptaron de forma independiente el enfoque presentado en este documento, ya que satisfacía sus necesidades y limitaciones empresariales. Su aplicación requirió un mínimo de recursos internos y el plazo desde el inicio hasta el retorno verificable de la inversión fue breve. Y lo que es más importante, no impide ni obstaculiza futuros planes de trabajo BIM o de gemelos digitales, ya que los datos pueden integrarse, vincularse o migrarse cuando sea necesario.

Conclusiones

Nuevas soluciones como Cintoo Cloud han iniciado un cambio de paradigma en el que los datos de escaneado 3D se tratan como un activo que sigue aportando valor mucho después de que se haya cumplido su propósito original. La solución presentada puede ser adecuada para otros propietarios de activos que busquen un equilibrio económico entre el enfoque anterior de "úsalo y olvídalo" y el "estándar de oro" del modelado de información de construcción (BIM), más frecuente en el desarrollo de campos verdes.

Las grandes obras de capital multidisciplinares son algunos de los beneficiarios inmediatos y recopiladores de datos 3D del emplazamiento. Los proyectos suelen completar al principio un escaneado 3D del emplazamiento existente. En los emplazamientos remotos, el ahorro ha sido mayor que en los más accesibles. La tecnología no elimina las visitas a las obras, pero permite que sean más específicas e informadas, reduciendo así los costes y el tiempo. Además, los usuarios han descubierto que los escaneados complementan la fotografía del emplazamiento proporcionando contexto y reduciendo la cantidad de fotos necesarias para informar el trabajo de diseño.

A partir de las experiencias independientes de Meridian y Genesis Energy, se presentó un método sencillo para gestionar los datos escaneados en 3D. Se trataba de tomar datos nuevos y antiguos de nubes de puntos 3D almacenados anteriormente en una serie de ubicaciones no deseadas y migrarlos a una única plataforma basada en la nube llamada Cintoo Cloud®. De este modo, se desbloqueó el valor potencial de los datos BIM 3D Digital Twin y AEC para cientos de personas que trabajaban en activos eléctricos mucho después de que hubieran servido a su propósito inicial para un proyecto específico.

Ambas empresas experimentaron el uso de datos de nubes de puntos 3D para una serie de casos de uso que redujeron los plazos, costes y riesgos de los proyectos, a la vez que aumentaron la colaboración. Los signos de fructificación son evidentes, y se ha observado un cambio cultural con un mayor uso de los datos a nivel interno y externo para resolver problemas.

El éxito de este trabajo abre muchas oportunidades y retos futuros, incluido el cambio para integrar modelos 3D, ofrecer visitas a los activos y mantener los datos actualizados para que sigan aportando valor añadido. Algunos ejemplos de las ventajas obtenidas son la continuidad del trabajo de diseño gracias a los bloqueos de Covid-19, la reducción de las emisiones de carbono al disminuir los desplazamientos por las obras y una comunicación más informada entre las partes basada en el contexto físico.

Se presentaron ejemplos prácticos de cómo los datos escaneados en 3D se utilizaron mucho tiempo después de la captura original para:

• Proporcionar un mejor contexto Digital Twin y conectividad de datos para activos y equipos.
• Tomar mejores decisiones al maximizar el conocimiento y la comprensión del estado de los activos.
• Mejorar el compromiso, la planificación y la comunicación del proyecto
• Ahorrar costes de proyecto y reducir riesgos