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Robots Can Make Tank Inspections Safer and Cheaper With demand for oil increasing and demand for refined-product storage within the midstream sector also increasing, operational reliability and uptime have become a greater priority for the owners and users of terminals and tank farms. The industry sees value in optimizing tank turnaround schedules and extending tank in-service intervals by predicting and avoiding failures while reducing the health, safety, and environmental risks associated with waste removal and human exposure. Robotic applications have developed to the point where they can help improve the reliability, safety, and costs of tank storage. Getting companies on board with robotics is not an issue, but finding the right in-service tank-inspection approaches for robotic applications is. “Robotics has always been in my mind as a mechanical professional,” said Rafael Rengifo, engineering director at Phillips 66. “We know what we can achieve. The question is how.” Rengifo spoke at a panel discussion during the American Petroleum Institute Inspection and Mechanical Integrity Summit that focused on ways in which owners and users can incorporate robotics into their tank-integrity programs, as well as the obstacles they and other vendors face in facilitating robotics. He said that tank integrity has become a focus for operators for decades, especially following the publication of API Standard 653 which covers tank inspection, repair, and reconstruction. Several states have either referred to or incorporated that standard into their petroleum aboveground storage tank (AST) regulations, but the standard does not prescribe a specific inspection method. Traditional AST floor inspections are performed manually, requiring storage tanks to be taken out of service, cleaned, and degassed to allow workers to enter the confined space. This can be costly on two fronts, both in prepping the tank for human occupation and in the money lost from an out-of-service tank. Robots take the human element out of tank inspection. They allow operators to conduct inspections more frequently while keeping them in service, prioritizing tanks for turnarounds, and extending inspection intervals through risk-based inspection (RBI) concepts. RBI has been incorporated into the latest editions of API 653. Rengifo said that regulators, however, are hesitant to move forward with these concepts without the development of additional safeguards, and he pointed out a lingering skepticism among some operators about the effectiveness of robot inspections. To combat this hesitancy, Rengifo said, robotics developers need to identify areas within the industry that might be more amenable to hearing what they have to say.

For instance, he said the midstream sector is an agile sector where maximizing the run of a tank is critical. Phillips 66 has sponsored a number of industry research projects in the robotics space. In late 2017, it partnered with the tech startup Square Robot to develop an autonomous, untethered robot to inspect petroleum product storage tank floors while the tank remains in static service. The joint venture provided Square Robot with access to a team of experts in nondestructive testing inspection, safety, procedures, and operations. Rengifo said investing in other companies creates an incentive to get involved in development. “Our company decided not only to support and sponsor development in R&D, we decided to invest in our robotics department,” Rengifo said. “In being investors, we have a very clear interest to collaborate. That goes beyond just providing the funding. It goes back to connecting with the learning and applying the lessons we have learned in the company.” Diakont’s energy services division has been heavily involved in the tank-inspection space. The company’s most recent release, Stingray, is an inspection system certified to operate equipped with multiple nondestructive-evaluation sensors that assess the integrity of a storage tank floor. The system is equipped with magnetic flux leakage (MFL) and ultrasonic testing (UT) sensors. MFL uses a powerful magnet to magnetize conductive material (usually steel) to detect defects (either from corrosion or material loss)—where there are defects, the magnetic field “leaks” from the steel. UT uses ultrasonic waves (usually short-pulse waves) that are transmitted into materials to detect internal flaws. Using both methodologies in an inspection can help operators obtain a higher degree of confidence in confirming a defect or a leak in a tank. Stingray is certified for NEC Class 1, Division 1, inspections, where ignitable concentrations of flammable gas or vapors exist under normal operating conditions. Steven Trevino, a business development manager at Diakont, said it was one of the first systems certified for this class of inspections that includes both MFL and UT. “If you are familiar with electronic certifications, [Class 1, Division 1, certification] is a huge component of the technology development process and the implementation across your business,” Trevino said. Mark Slaughter, business development manager at Intero Integrity (formerly A.Hak Industrial Services), discussed, among other things, the functionality of robots for tank inspection, using A.Hak’s OTIS series of robots as an example. OTIS comes equipped with a patented acoustic navigation system that pinpoints its location within a tank, using onboard UT transducers to help the robot follow a predetermined digital inspection grid. The robot then collects millions of ultrasonic scans of the tank bottom in order to perform computerized data analysis. An onboard sonar system helps detect objects in the tanks, and a flushing system ensures that the steel is relatively clean and free of debris, minimizing the effects of echo loss.

Slaughter said accuracy of location within a tank and the clarity of the readings that a robot collects are critical to inspections. “We have to drive the robot, and then we need to know where we’re at inside the tank,” Slaughter said. “We need to be able to see what we’re looking at, and we need to know where our position is. So, we have receivers around the circumference of the shell that allow us to triangulate where we’re at inside the tank. We have a sonar tool that allows us to avoid hitting or bumping up against something.”

Los robots pueden hacer inspecciones de tanques más seguras y más baratas Con el aumento de la demanda de petróleo y la demanda de almacenamiento de productos refinados en el sector midstream, la confiabilidad operativa y el tiempo de actividad se han convertido en una prioridad para los propietarios y usuarios de terminales y parques de tanques. La industria ve el valor en la optimización de los horarios de giro de los tanques y la extensión de los intervalos de servicio en el tanque al predecir y evitar fallas al tiempo que reduce los riesgos para la salud, la seguridad y el medio ambiente asociados con la eliminación de desechos y la exposición humana. Las aplicaciones robóticas se han desarrollado hasta el punto en que pueden ayudar a mejorar la confiabilidad, la seguridad y los costos de almacenamiento del tanque. Lograr que las empresas se involucren con la robótica no es un problema, pero encontrar los enfoques correctos de inspección de tanques en el servicio para aplicaciones robóticas es. "La robótica siempre ha estado en mi mente como profesional mecánico", dijo Rafael Rengifo, director de ingeniería de Phillips 66. "Sabemos lo que podemos lograr. La pregunta es cómo. Rengifo habló en un panel de discusión durante la Cumbre de Inspección e Integridad Mecánica del American Petroleum Institute, que se centró en las formas en que los propietarios y usuarios pueden incorporar la robótica en sus programas de integridad de tanques, así como los obstáculos que ellos y otros proveedores enfrentan para facilitar la robótica. Dijo que la integridad del tanque se ha convertido en un foco de atención para los operadores durante décadas, especialmente después de la publicación de la Norma API 653 que cubre la inspección, reparación y reconstrucción de tanques. Varios estados se han referido o han incorporado esa norma en sus reglamentos de tanques de almacenamiento sobre tierra (AST) de petróleo, pero la norma no prescribe un método de inspección específico. Las inspecciones tradicionales de los pisos de AST se realizan manualmente, lo que requiere que los tanques de almacenamiento se retiren del servicio, se limpien y desgasifiquen para permitir que los trabajadores ingresen al espacio confinado. Esto puede ser costoso en dos frentes, tanto en la preparación del tanque para la ocupación humana como en el dinero perdido de un tanque fuera de servicio. Los robots sacan el elemento humano de la inspección del tanque. Permiten a los operadores realizar inspecciones con mayor frecuencia mientras los mantienen en servicio, priorizando los tanques para los cambios y extendiendo los intervalos de inspección a través de los conceptos de inspección basada en el riesgo (RBI). RBI se ha incorporado a las últimas ediciones de API 653. Rengifo dijo que los reguladores, sin embargo, dudan en seguir adelante con estos conceptos sin el desarrollo de salvaguardas adicionales, y señaló un persistente escepticismo entre algunos operadores sobre la efectividad de las inspecciones de robots. . Para combatir esta vacilación, dijo Rengifo, los desarrolladores de robótica necesitan identificar áreas dentro de la industria que podrían ser más receptivas a escuchar lo que tienen que decir. Por ejemplo, dijo que el sector intermedio es un sector ágil en el que es fundamental maximizar el funcionamiento de un tanque.

Phillips 66 ha patrocinado varios proyectos de investigación de la industria en el espacio de la robótica. A fines de 2017, se asoció con el startup tecnológico Robot cuadrado para desarrollar un robot autónomo y sin ataduras para inspeccionar los pisos de los tanques de almacenamiento de productos petrolíferos mientras el tanque permanece en servicio estático. La empresa conjunta proporcionó a Square Robot acceso a un equipo de expertos en inspección de pruebas no destructivas, seguridad, procedimientos y operaciones. Rengifo dijo que invertir en otras compañías crea un incentivo para involucrarse en el desarrollo. "Nuestra compañía decidió no solo apoyar y patrocinar el desarrollo en I + D, también decidimos invertir en nuestro departamento de robótica", dijo Rengifo. “Al ser inversores, tenemos un interés muy claro por colaborar. Eso va más allá de simplemente proporcionar la financiación. Vuelve a conectarse con el aprendizaje y la aplicación de las lecciones que hemos aprendido en la empresa ". La división de servicios de energía de Diakont ha estado muy involucrada en el espacio de inspección de tanques. El lanzamiento más reciente de la compañía, Stingray, es un sistema de inspección certificado para funcionar equipado con varios sensores de evaluación no destructiva que evalúan la integridad de un piso de tanque de almacenamiento. El sistema está equipado con sensores de fugas de flujo magnético (MFL) y pruebas de ultrasonidos (UT). MFL usa un poderoso imán para magnetizar material conductor (generalmente acero) para detectar defectos (ya sea por corrosión o pérdida de material); donde hay defectos, el campo magnético se "fuga" del acero. UT utiliza ondas ultrasónicas (generalmente ondas de pulso corto) que se transmiten a los materiales para detectar fallas internas. El uso de ambas metodologías en una inspección puede ayudar a los operadores a obtener un mayor grado de confianza para confirmar un defecto o una fuga en un tanque. Stingray está certificada para inspecciones NEC Clase 1, División 1, donde existen concentraciones inflamables de gases o vapores inflamables en condiciones normales de operación. Steven Trevino, gerente de desarrollo de negocios en Diakont, dijo que fue uno de los primeros sistemas certificados para esta clase de inspecciones que incluye MFL y UT. "Si está familiarizado con las certificaciones electrónicas, [Clase 1, División 1, certificación] es un componente enorme del proceso de desarrollo de tecnología y la implementación en su negocio", dijo Treviño. Mark Slaughter, gerente de desarrollo de negocios de Intero Integrity (anteriormente A.Hak Industrial Services), discutió, entre otras cosas, la funcionalidad de los robots para la inspección de tanques, utilizando la serie de robots OTIS de A.Hak como ejemplo. OTIS viene equipado con un sistema de navegación acústico patentado que identifica su ubicación dentro de un tanque, utilizando transductores UT incorporados para ayudar al robot a seguir una cuadrícula de inspección digital predeterminada. El robot luego recopila millones de exploraciones ultrasónicas del fondo del tanque para realizar un análisis de datos computarizado. Un sistema de sonar a bordo ayuda a detectar objetos en los tanques, y un sistema de lavado asegura que el acero esté relativamente limpio y libre de escombros, lo que minimiza los efectos de la pérdida de eco. Slaughter dijo que la precisión de la ubicación dentro de un tanque y la claridad de las lecturas que recopila un robot son fundamentales para las inspecciones.

"Tenemos que conducir el robot, y luego necesitamos saber dónde estamos dentro del tanque", dijo Slaughter. "Necesitamos poder ver lo que estamos viendo, y necesitamos saber dónde está nuestra posición. Por lo tanto, tenemos receptores alrededor de la circunferencia de la carcasa que nos permiten triangular donde estamos dentro del tanque. Tenemos una herramienta de sonar que nos permite evitar golpear o chocar contra algo ".