Gestión de los datos obtenidos a partir de mediciones de espesor gracias a un medidor de espesores en conexión y un software integral de nube

Introducción

Las tuberías que transportan materiales críticos en las industrias del petróleo, gas y química requieren ser inspeccionadas regularmente para controlar toda presencia de corrosión. Una inspección típica se resume en la medición del espesor de la pared, ya sea de tuberías o tanques, con un medidor de espesor por ultrasonido que permite monitorear la integridad mecánica del activo. Los propietarios de dichos activos usan equipos de inspección internos o, de manera más frecuente, contratan proveedores de servicios de inspección para llevar a cabo dicho tipo de inspección. Más allá de una simple identificación de problemas, las lecturas (o medidas) de espesor son usadas para trazar una gráfica correspondiente a la pérdida de pared a lo largo del tiempo con el fin de pronosticar el momento en el que el mantenimiento y las inspecciones deberán llevarse a cabo. Debido al costo (Esp. coste) que implica interrumpir el servicio de una tubería por motivos de reparación o, lo que es peor, de un activo por motivos de disfunción, la gestión de los datos de espesor es fundamental.

En el sector industrial de la inspección se aplican diversos procesos de gestión de datos en función de las necesidades del cliente y del equipamiento. Dichos procesos han evolucionado en función de avances dedicados a las tecnologías de instrumentos y softwares; pero, lamentablemente, algunas empresas no están aprovechando estas mejoras. En este informe, se abordará la historia de la gestión de datos de inspección para medidores de espesores por ultrasonido, los cambios en los procesos de gestión, los problemas actuales y las desventajas, y la razón por la cual algunas empresas no están adoptando los avances tecnológicos disponibles. También, se hablará sobre cómo la aparición de la computación en la nube y el Internet de las cosas (IO) están mejorando significativamente los procesos de trabajo; asimismo, se planteará cómo estas soluciones están dando forma al futuro de la gestión de datos de inspección.

Reseña histórica de los medidores de espesores por ultrasonido

Durante la década de los 70, los medidores de espesores de diseño compacto, alimentados por baterías y optimizados para muchas aplicaciones, se volvieron comunes. Con el tiempo, los medidores han continuado a evolucionar en formatos más pequeños y potentes (Thickness Gage Tutorial History, n.d.). Los medidores de espesores por ultrasonido de esa era no podían almacenar lecturas digitales de espesor, induciendo a que las empresas de inspección transcriban manualmente los resultados para mantener un registro. «Los resultados de la inspección eran capturados manualmente, y todos los cálculos necesarios (índice de corrosión, vida útil restante, fecha de vencimiento de la inspección, etc.) se hacían de la misma forma. Los registros formales e informales eran almacenados en archivadores, y la gestión de la información se limitaba a un único lugar: la sala de archivos» (Rios, 2018).

Cuando los datos son transcritos manualmente, siempre puede existir una posibilidad de error humano. Por ejemplo, un inspector podría anotar accidentalmente una lectura incorrecta relativa al espesor e informar incorrectamente dicha medición, lo cual podría conllevar a un futuro mantenimiento costoso e innecesario, o incluso a una falla de los activos. Asimismo, las lecturas manuscritas por el inspector deben pasar posteriormente por una etapa de transcripción hacia un informe o base de datos más formal, con el fin de almacenarlas y hacer un seguimiento eficaz de las inspecciones. Cabe agregar que una transcripción múltiple de los datos de medición, siempre aumenta la posibilidad para generar errores. Este proceso antiguo que implica el registro de datos de forma manuscrita estaba sujeto a errores y a un muy alto nivel de ineficiencia; pero, durante este tiempo, no había una mejor solución disponible.

Aparición del registro digital de datos

A lo largo de los años 80, los medidores de espesores comenzaron a integrar capacidades para el registro de datos y visualización de las formas de onda. En la década de los 90, el procesamiento de señales digitales reemplazó a los circuitos analógicos, ofreciendo una mejor estabilidad y repetibilidad (Thickness Gage Tutorial History, n.d.). A medida que la tecnología seguía mejorando, los usuarios eran desde ese momento capaces de almacenar lecturas de espesor en el registrador de datos interno de sus medidores. Ello acarreó el advenimiento necesario de programas de interfaz compatibles, desarrollados para facilitar la transferencia de datos, la generación de informes y el almacenamiento de inspecciones pasadas. Varias empresas, incluyendo propietarios de activos y proveedores de servicios de inspección (ISP), comenzaron a desarrollar sus propios sistemas de administración de datos de inspección (IDMS). Estos programas IDMS permitieron que los datos fueran rastreados y administrados de forma más eficaz, además de permitir que los datos de inspecciones pasadas sean recuperados para prever el mantenimiento futuro.

Aplicaciones de IDMS

Hoy en día, algunas de las aplicaciones más populares de los IDMS son UltraPIPE/PS AIM, PCMS, Meridium, ACET, Aware, y RBMI (Rios, 2018). Estos programas fueron adoptados rápidamente por muchos de los principales propietarios/operadores ya que mejoraban el control de los activos. En efecto, en lugar de depender de registros de datos manuscritos, los programas de IDMS podían generar archivos de inspección compatibles con los instrumentos en función del activo que necesitaba ser inspeccionado. Estos archivos podían configurarse en una variedad de formatos, como el de cuadrícula 2D y calderas, e incluir todas las ubicaciones de monitoreo de condiciones (CML) necesarias para que el inspector adquiriese las mediciones. La nomenclatura dada al archivo podía estar relacionada con el trabajo o el activo para permitir un mejor seguimiento de la inspección a lo largo del tiempo. En ese sentido, desde que se presentan en un formato digital, la uniformidad de las mediciones y la integridad de los datos han mejorado. Al crear el archivo, éste podía ser transferido a un medidor de espesores por ultrasonido compatible a través de un cable USB o RS-232. El analista de datos en oficina podía proporcionar al inspector, antes de que iniciará su turno de trabajo, un instrumento con todos los archivos de inspección necesarios. Al contar con un instrumento configurado con todos los datos necesarios, el inspector podía dirigirse a campo y reunir todas las medidas de espesor necesarias en las CML designadas. En lugar de escribir a mano los resultados, el inspector podía desde ese momento comenzar a guardar las lecturas de espesor (y las formas de onda/escaneos, si lo deseaba) en el registrador de datos interno del medidor. Cuando la inspección era completada, el inspector podía llevar el instrumento de vuelta a la oficina, donde el analista de datos conectaría el cable y transferiría los archivos del instrumento al programa de interfaz.

Este proceso mejorado eliminó la necesidad de escribir los resultados obtenidos; pero, implicaba la ida y venida del medidor de campo a oficina para que los datos sean transferidos al programa de interfaz compatible. Esto también supuso períodos de espera para los analista de datos que debían primero recibir el instrumento para terminar de transferir los archivos antes de poder revisar los datos. Si se identificaba un error, una nueva prueba era requerida; esto ocurría generalmente cuando el inspector ya se encontraba bajo otro proyecto. Si bien dicho proceso ayudaba a mantener la integridad de los datos, continuaba a ser deficiente.

Tarjetas de memoria extraíbles

Otro avance tecnológico que mejoró este proceso es la inclusión de medios de almacenamiento extraíbles, como las tarjetas SD, en los medidores de espesor. La mejora se dio debido a que los analistas de datos ahora podían cargar completamente la tarjeta de memoria de archivos de inspección, y el inspector podía importar estos archivos a su medidor de espesor, guardar todas las lecturas necesarias y, por último, exportar los archivos actualizados de nuevo a la tarjeta SD. El uso de dispositivos de almacenamiento extraíbles significaba que el instrumento podía permanecer en campo, ya que sólo se requería la tarjeta para transferir los datos. Si bien este proceso representaba una mejora, seguía consumiendo tiempo y requería el movimiento físico de los datos desde el instrumento hasta el analista.

Desafíos y puntos débiles de los flujos de trabajo actuales

Si bien los medidores de espesores modernos cuentan con la capacidad para registrar datos, y hay una amplia variedad de programas de IDMS compatibles con los dispositivos disponibles, algunas empresas todavía emplean resultados manuscritos debido al costo (Esp. coste) y la familiaridad con este método. Las empresas que han optado por el registro de datos y los programas de IDMS todavía enfrentan sus propios desafíos. Ya que estos programas, por un lado, suelen ser caros, y a menudo requieren cargos adicionales por actualización de software. Por este motivo, el propietario/operador suele ser el dueño de la licencia del software en vez de la empresa de inspección. En ese sentido, no todos los propietarios/operadores utilizan los mismos programas de IDMS, haciendo que sea cada vez más difícil y costoso para las empresas de inspección mantener la compatibilidad instrumental con dichos programas. Dicho esto, la compatibilidad entre el instrumento y el programa de interfaz también resulta ser un problema, ya que una versión más antigua del software puede que no sea soportada por una versión más reciente del firmware del dispositivo. Administrar controladores de dispositivos y firewalls de PC también es fuente de problemas. Y, por último, en la recogida de datos digitales se requiere que el inspector tenga un buen conocimiento de la funcionalidad del registrador de datos del dispositivo.

Recapitulación de los desafíos

Los puntos de mayor desventaja con los métodos de transferencia de archivos manuscritos y digitales son:

Resultados manuscritos

• Fuente potencial de errores de transcripción
• Ineficaz debido a los múltiples pasos requeridos para obtener los datos en un formato de informe final
• Dificultad para organizar y gestionar las inspecciones actuales y pasadas
• Costoso debido a la necesidad repetir el trabajo o a las interrupciones intempestivas

Transferencias de archivos digitales

• Ineficaz debido a que el instrumento debe ser sacado del área de trabajo en campo
• Supone una inversión costosa para los programas de IDMS
• Errores de compatibilidad al tratar de transferir datos
• Requiere un mínimo de capacitación para manejar el registrador de datos del dispositivo

Si bien existen desventajas con respecto al uso de los programas de IDMS, su uso ofrece sin duda un valor remarcable. Estos programas ahora incluyen datos históricos de todos los activos en curso y permiten a los propietarios/operadores prever con mayor claridad los programas de mantenimiento necesarios. Muchos de estos programas también se dotan con un nivel considerable de personalización, lo que permite al usuario final adaptar el programa específicamente a sus necesidades.

Beneficios de la computación en la nube

Las empresas han realizado inversiones financieras sustanciales en programas de IDMS. Sus inspectores están familiarizados con el proceso de trabajo del software, y las empresas entienden el valor proporcionado por estos programas. Pero, tal como se mencionó anteriormente, todavía hay dificultades. Para enfrentar dichos desafíos, Olympus ha desarrollado la aplicación de Administrador de proyecto de inspección (IPM) de nube. La aplicación IPM permite mejorar la eficiencia de la gestión de datos, mediante una mejor visibilidad del estado del proyecto y una mayor colaboración entre los inspectores, los analistas de datos y los responsables de la toma de decisiones.

Transferencia de datos de modo inalámbrico

Si bien la industria ha evolucionado de los resultados manuscritos a las transferencias de archivos de inspección por cable, el siguiente paso es eliminar la dependencia al cable y proporcionar capacidades de transferencia inalámbrica utilizando dispositivos en conexión y aplicaciones de nube seguras. Los mismos archivos que son transferidos por los programas IDMS, ahora pueden ser exportados y cargados en la aplicación de nube IPM, otorgando capacidades de transferencia inalámbrica. Tan sólo imagine crear y gestionar proyectos desde la oficina, siendo capaz de asignar tareas a un inspector en cualquier parte del mundo habilitada con una conexión a Internet. Por otra parte, el inspector en campo con tan sólo conectar su dispositivo a una zona de cobertura inalámbrica móvil o a una red de área local inalámbrica (WLAN) puede descargar el archivo de inspección directamente en su dispositivo. Es decir que puede adquirir todas las medidas necesarias y, después, cargar el archivo compilado a la aplicación de nube IPM para que los analistas de datos y los supervisores lo revisen. Esto proporciona una forma rápida, eficiente y fiable de transferir datos desde el lugar de inspección, permitiendo una toma de decisiones más rápida. Todos los datos permanecen en un formato digital, lo que elimina la necesidad de resultados escritos a mano, reduciendo significativamente el potencial de error humano. Los datos pueden ser revisados en la aplicación IPM, y, en función de su calidad, el archivo puede ser recuperado nuevamente si se requiere un nuevo ensayo o exportado bajo una variedad de formatos, y ser cargado posteriormente en los programas de IDMS para permitir el análisis estadístico y la actualización de la integridad mecánica del activo.

Dibujos isométricos

Actualmente, muchos inspectores transcriben manualmente los resultados de espesor en un dibujo de circuito y tienen que entregar personalmente las lecturas a los analistas de datos. Los avances tecnológicos que se están desarrollando actualmente, para una futura actualización de la aplicación IPM, permiten que las lecturas se envíen de forma inalámbrica desde un medidor de espesor a los dibujos isométricos digitales casi instantáneamente. Los inspectores podrán actualizar las medidas de espesor para ese dibujo de circuito mientras se está en campo, ahorrando así tiempo y dinero.

Además, los usuarios podrán tomar fotografías de los activos o de las CML con la cámara de su tableta e incluir esta información junto con las lecturas de espesor. Toda esta información se mantendrá en un formato digital y se guardará en la nube para que los supervisores la revisen. Estos documentos podrán ser fácilmente convertidos en formatos trazables que pueden ser cargados de nuevo a los programas de IDMS y ser recuperados en el futuro. Creemos que estas futuras mejoras en las aplicaciones aumentarán significativamente la integridad de los datos, reducirán la necesidad de repetir ensayos y, en última instancia, reducirán el tiempo necesario para completar las inspecciones.

Administración de personal y activos

La aplicación de la nube IPM también puede utilizarse para controlar de forma más eficaz el personal y el equipamiento dedicado a todos los proyectos, trabajos y tareas. Una tabla de control que muestra el progreso en todos los niveles de la inspección permite una mejor gestión de los recursos. Todos los documentos de inspección relevantes, como las instrucciones de trabajo y los mapas del sitio, pueden ser incluidos en la tarea, facilitando al inspector la referencia a estos documentos.

Las ventajas mencionadas anteriormente pueden lograrse utilizando dispositivos conectados (en conexión) y aplicaciones de nube de Olympus. Si bien estas soluciones de software ofrecen a los inspectores, administradores y propietarios de activos, un valor añadido todavía existen obstáculos que limitan su adopción, al igual que aquellos que limitaron la adopción de los métodos IDMS con cable, lo que significó un retorno de muchas empresas a la utilización por defecto del lápiz y el papel. Es importante poner énfasis en estos desafíos para que puedan ser resueltos, ya que la adopción de estas nuevas tecnologías beneficiará a la larga a toda la industria.

Desafíos y soluciones de la computación en nube

Conexión deficiente o inexistente a Internet

En el caso de cualquier solución asociada a Internet, contar con una conexión inalámbrica fuerte y fiable es crucial. Así se poseyera el mejor teléfono móvil, tableta o PC portátil, si la conexión Internet es débil, el rendimiento y la experiencia del cliente va ser estropeada. En muchos de los sitios de inspección no existe conexión LAN inalámbrica. Esto puede cambiar en el futuro; no obstante, por ahora, es necesario emplear métodos alternativos. El uso de servicios de datos como el 4G o el 5G puede ser una solución, pero hay ciertas partes del mundo donde las inspecciones se llevan a cabo sin contar con una cobertura de red móvil.

A pesar de que las ventajas brindadas por la transferencia de datos en tiempo real no siempre pueden ser aprovechadas en todas las situaciones, los usuarios pueden seguir beneficiándose de las mejoras en integridad y eficiencia para los datos a través de una solución de gestión de datos de modo inalámbrico que utilice una conexión entre pares. En este caso, el modo fuera de línea de la aplicación de nube permitiría la interacción a través de una red privada al usar un medidor de espesor con capacidad inalámbrica. Un inspector podría descargar todos los documentos necesarios y los dibujos isométricos interactivos cuando accede a una conexión Internet, y guardarlos en su PC. Ya en el sitio de inspección, el inspector podría conectar su medidor de espesor a la tableta a través de una red de trabajo y actualizar todos los archivos de inspección necesarios, manteniendo todo en un formato digital. Los archivos actualizados podrían ser guardados y después cargados de forma automática nuevamente cada vez que el inspector vuelve a un área que tiene una conexión a Internet. Los analistas de datos podrían estar a miles de kilómetros de distancia; sin embargo, una vez que las inspecciones se cargan automáticamente, podrían ser notificados, acceder a la aplicación de la nube para revisar los datos y cargarlos de nuevo en sus programas de IDMS. De existir una preocupación o tener que ejecutar un nuevo ensayo, el analista de datos podría contactar con el inspector mientras aún están cerca del lugar de inspección.

Seguridad de los datos

Otro obstáculo en la computación en nube es la seguridad de los datos. «Empresas de todo el mundo se enfrentan a la constante evolución del volumen de amenazas de seguridad y a la retención de personal cualificado en materia de seguridad para desafiar dichas amenazas», y la industria de la inspección industrial no es una excepción (Shah, 2018). Si bien las aplicaciones de nube son cada vez más comunes, no todas ofrecen el mismo nivel de seguridad. Muchas empresas desarrollan sus propias aplicaciones de nube y, aunque cuentan con una pericia profesional en el campo de ensayos no destructivos, es posible que la seguridad de la nube no sea su área de especialización. Para afrontar este desafío, Olympus trabaja con un proveedor de nube, experto en seguridad de datos: Microsoft. Es importante «confiar en una nube que se levanta gracias a un hardware personalizado, dotada de controles de seguridad integrados en los componentes de hardware y firmware, y capacidades de protección agregadas contra las amenazas» (Shah, 2018). No todos los proveedores de nubes informáticas son iguales, y contar con uno que brinde niveles de seguridad excepcionales debería ser la principal prioridad para cualquier empresa que quiera ofrecer soluciones de nube informática al mercado industrial.

Accesibilidad

Un último obstáculo es la combinación de la conectividad y accesibilidad a Internet con la seguridad de la cuenta del usuario. Con los avances de la tecnología de la información, la idea de que alguien se conecte a distancia o tome el control de la máquina de un cliente o de un colega para prestar asistencia ha sido ampliamente aceptada. Por lo general, esto se realiza a través de un portal seguro en el que las partes involucradas se encuentran en la misma red empresarial. Esta situación se vuelve más difícil cuando se trata de dos empresas, cada una de las cuales tiene su propia protección de firewall y redes inalámbricas protegidas. Los líderes industriales priorizan el continuo avance tecnológico destinado a la computación en nube para proporcionar un entorno más colaborativo, lo que incentiva a desarrollar nuevas y efectivas formas de trabajo conjunto a fin de permitir a los usuarios finales aprovechar al máximo los beneficios que ofrece la nube.

Conclusión

Estas formas mejoradas para llevar a cabo inspecciones aumentarán significativamente la integridad de los datos y mejorarán la eficiencia general, pero todavía existe el riesgo de error humano asociado a las mediciones ultrasónicas incorrectas. En el caso de la medición de espesores por ultrasonido, el personal involucrado en la adquisición de lecturas debe entender lo que conforma una lectura válida basada en la forma de onda/A-scan. Algunos fabricantes de instrumentos, como Olympus, incorporan advertencias para el usuario basadas en sucesos de error más comunes por parte de los inspectores (generalmente durante el proceso de calibración). La industria seguirá implementando medidas preventivas en los instrumentos; sin embargo, dicha acción no sustituirá a inspectores bien capacitados ni expertos.

Las aplicaciones en la nube y los dispositivos de IO no son nuevos para el mercado de masas y tienen una importancia que está surgiendo rápidamente en el sector industrial. Esta revolución digital tiene el potencial de cambiar drásticamente la forma en que se realizan las inspecciones industriales y la manera en que se gestionan los datos. Con cualquier cambio significativo, habrá desafíos que deberán ser resueltos. A medida que la tecnología y la creación humana sigan evolucionando, habrá más soluciones disponibles. La clave para proporcionar un progreso significativo será escuchar la opinión de la industria y tener discusiones colaborativas con todas las partes interesadas sobre cómo impulsar el futuro industrial utilizando estos avances tecnológicos.

Bibliografía

Rios, Efrain. «Inspection Data Management Systems Part 1: An Overview of Common Issues and Causes» Fortress Oil & Gas, LLC, 21 de marzo, 2018. https://www.fortressoilandgas.com/blog/asset-integrity-consultants/inspection-data-management-systems-part-1-an-overview-of-common-issues-and-causes/.

Shah, A. (17 de abril de 2018). The 3 ways Azure improves your security [Tres formas en las que Azure mejora su seguridad]. Artículo recuperado, 13 de octubre de 2019, en https://azure.microsoft.com/en-us/blog/the-3-ways-azure-improves-your-security/.

«Manual autodidáctico sobre la historia de los medidores de espesor por ultrasonido» Historia de los medidores de espesor por ultrasonido | Olympus IMS. Acceso a información, 13 de octubre de 2019. https://www.olympus-ims.com/en/ndt-tutorials/thickness-gage/introduction/history/.