La metrología moderna va más allá del ensayo y error

Acelerando la inspección de tubos y dimensiones de tuberías

Las empresas que ofrecen tubos y tuberías curvados son un sector no muy común en la industria de la manufactura y enfrentan retos importantes exclusivos de su disciplina. La medición de tubos y tuberías curvados es un reto en si mismo. En este sector, la precisión es muy importante. Un tubo que no cumpla con ciertas especificaciones seguramente será desechado, ya que no cuenta con el gálibo adecuado para coincidir y conectarse con los subcomponentes. Las presiones del mercado que solicitan tolerancias más estrechas y mejores costos están presionando a los fabricantes de tubos y tuberías curvados para replantear sus procesos y mejorar también sus precisiones. Los avances en la tecnología de medición que han sido diseñados específicamente para esta aplicación pueden incrementar la productividad y precisión y, simultáneamente, reducir los niveles de desperdicio.

El enfoque tradicional

El método de la vieja escuela para medir tubos y tuberías se limitaba a técnicas de ensayo y error que desperdiciaban tiempo y recursos valiosos. En casos en los que existen dibujos CAD disponibles, se conoce el radio para doblar el tubo. Un graficador genera dibujos a escala para mostrar las especificaciones restantes. Conocido en el sector como LRA (length, rotation and angle) o PTB (pull, twist, bend), los dibujos deben reproducir en dos dimensiones lo que sucede en un espacio tridimensional. Al fabricar un tubo, se coloca en los dibujos y se analiza visualmente. Los tubos que no cumplen con ciertas especificaciones son rechazados y se ajusta el índice CNC de doblado. Al fabricar el tubo ajustado, se compara con los dibujos y se analiza visualmente. El proceso de ajustar la dobladora y la inspección del tubo continúa hasta que finalmente satisfacen la especificación.

Si los modelos CAD no están disponibles, como a menudo es el caso con las aplicaciones de ingeniería inversa, el radio del eje debe ser calculado. Un método, como se ilustra, consiste en medir la circunferencia del doblado presionando una cinta de medición contra la superficie interna desde el punto donde comienza el doblado hasta el punto donde termina (área de color rojo). El resultado se multiplica por el número de veces que serían necesarias para generar un círculo completo. En el ejemplo resumido, se multiplica por 2 ya que el doblado es 180° (multiplicar por 4 si el doblado es de 90°). El resultado será la circunferencia o ‘C’. Al trabajar con R2=C/2? donde ? es 3.14, ‘R2’ es el valor del radio interior. Al agregar la mitad del diámetro del tubo (D), se calcula el radio del eje. La forma más sencilla de medir el resto del tubo consiste en dibujar su contorno exterior desde varios ángulos en un trozo de cartón. Al fabricar un tubo, se coloca sobre el cartón y se analiza visualmente. Es entonces cuando comienza el proceso iterativo de reajustar la dobladora CNC y volver a medir, como se mencionó previamente.

El enfoque moderno

La tecnología moderna ofrece al sector de tubos doblados atractivas y económicas alternativas al enfoque de ensayo y error Con las máquinas de medición por coordenadas portátiles (también conocidas como brazos articulados), los tubos se inspeccionan usando los datos de puntos estándar X,Y,Z usados para la medición en MMCs tradicionales. Al usar una solución de un proveedor único desarrollada a lo largo de tres décadas específicamente para la medición de tubos, mejora la inspección posterior. La selección ideal es el sistema ROMER para inspección de tubos que es desarrollado, manufacturado y gestionado por Hexagon Manufacturing Intelligence. El sistema de inspección de tubos de ROMER incluye una MMC portátil con tecnología de decodificador patentada y de fácil uso para manejar el contrapeso cero-g, palpadores de tubo sin contacto, software Data Overlay Camera System (DOCS) y una interfaz opcional de acodador CNC - todas las herramientas necesarias para medir rápidamente y con precisión los tubos y tuberías. Un beneficio adicional es la capacidad del sistema para medir otros elementos geométricos relacionados con los componentes del tubo, como los soportes, rebordes o resaltes, al permitir al operador cambiar rápidamente entre los palpadores táctiles y sin contacto sin necesidad de calibrar nuevamente.

Aunque la adquisición inicial del sistema de inspección de tubo de ROMER tendrá implicaciones financieras, existen diversas formas de que una empresa de tubos doblados puede mantener los costos a raya. Por ejemplo, un brazo de modelo básico ofrece mucho más que la precisión adecuada para la mayoría de las aplicaciones de inspección de tubos. Respecto a los palpadores, el costo de los palpadores para tubo sin contacto es mucho más costoso que los sensores de escaneo láser. Además, ya que las empresas de tubos doblados solo pueden adquirir los palpadores que requieren, no corren el riesgo de gastar dinero en tecnología que no se usará a su máximo potencial. Todos estos factores contribuyen a un precio inicial de compra menor, comparado con los sistemas similares disponibles en el mercado.

Para medir un tubo usando este sistema, debe estar instalado de forma segura. Esto es especialmente importante para tubos con muros delgados y de diámetro pequeño,ya que se pueden desviar al colocarlos sobre una mesa. Un palpador para tubo se introduce en el tubo en cada punto doblado de forma secuencial, de uno extremo al otro. La guía visual del palpador, mediante una línea láser roja, indica los puntos donde el sensor infrarrojo han tomado ‘vistas’ y los ubica sobre los ejes X,Y y Z. La plataforma del software DOCS calcula automáticamente las geometrías del tubo con base a las ubicaciones de los puntos en un espacio tridimensional. Una vez que esta información ha sido recolectada, el software compara los datos actuales con los datos nominales y calcula las correcciones. Estas correcciones se introducen por teclado en la dobladorao se cargan directamente usando un módulo opcional del software. El siguiente tubo fabricado automáticamente cumplirá con las especificaciones.

Las aplicaciones de ingeniería inversa también se simplifican usando el sistema de inspección de tubos. Al medir dos rectas vecinas y después barrer la dobladoracon un palpador de tubo, DOCS calcula el radio del doblado así como los datos LRA. La información se programa en la dobladora CNC para generar un tubo virtualmente idéntico. Para las empresas de tubos doblados que prefieren usar un escáner láser en algunas de sus aplicaciones de ingeniería inversa, es posible el uso de un palpador para tubo sin contacto y de un escáner láser para otras tareas de inspección.

El enfoque manual se encuentra con el moderno

Uno de los problemas con la inspección manual de tubos y tuberías es la imprecisión inherente con las mediciones visuales. Puede parecer que un tubo cumple con las tolerancias, cuando de hecho no es así. Si un tubo así fuera inspeccionado, finalmente podría ser rechazado por el usuario. Las tolerancias menores a lo que puede percibir el ojo humano son fácilmente medidas con el sistema de inspección de tubos y es posible aplicar las correcciones antes de empaquetar el producto. La precisión se mejora considerablemente con el sistema de inspección de tubos de ROMER y, dependiendo de la longitud del brazo, puede ser del orden de ± 0.0009” (0.023 mm).

La tecnología moderna de medición reduce el tiempo y los recursos necesarios para que los tubos cumplan con la especificación requerida. Al usar métodos convencionales, se pierde tiempo en ajustar, medir y ajustar nuevamente. No es poco probable que este método se lleve casi todo el día. Además, al efectuar ajustes, todos los tubos se desechan. Si la instalación dura casi todo el día, se pierde mucho tiempo en producir un solo tubo con especificaciones precisas. El sistema de inspección de tubos de ROMER reduce el tiempo de inspección a solo unos minutos en vez de horas. También reduce considerablemente el desperdicio ya que el primer tubo que se reajusta cumple con la especificación.

Las empresas que venden tubos y tuberías doblados que usan el más reciente software y hardware CNC podrían aprovechar mejor esta ventaja con una MMC portátil proporcionando una inspección a medida. Tomando en cuenta la cantidad de tiempo, energía y desperdicio ahorrado, resulta una inversión que merece una seria consideración. Las empresas de tubos y tuberías doblados pueden ser un sector poco común, pero requieren soluciones de inspección a la medida que les faciliten el trabajo.

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