LE TECNICHE BUILDING INFORMATION MODELING – B.I.M. APPLICATE AL DECOMMISSIONING ED AL REVAMPING DI STRUTTURE INDUSTRIALI – RILIEVO LASER SCANNER 3D E MODELLAZIONE PARAMETRICA DI UN IMPIANTO INDUSTRIALE

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B.I.M. è l’acronimo di “Building Information Modeling” (Modello di Informazioni di un Edificio) ed è definito dal National Institutes of Building Science come la “rappresentazione digitale di caratteristiche fisiche e funzionali di un oggetto”.

Il B.I.M. (inteso come data mining) proposto in questo articolo è l’insieme di tecniche e metodologie che hanno per oggetto l’estrazione, attraverso metodi automatici o semi-automatici, di una informazione a partire da grandi quantità di dati e l’utilizzo scientifico, industriale o operativo di queste informazioni.

Il processo “integrato”  può essere sintetizzato dei seguenti punti:

 

Rilievo in sito

Rilievo laser scanner 3D

Acquisizione delle specifiche di cantiere

Rilievo delle caratteristiche dei componenti di impianto

 

Modellazione parametrica

Strutture, linee di tubazioni ed apparecchiature

 

Export dati

Modello 3D parametrico

Technical Data Sheet, elaborati 2D

Schemi di calcolo per verifiche strutturali

Fig.1 Modellazione parametrica dell’impianto

Riferimenti

Lucio Amato – Direzione Tecnica

Tomaso Giannotti

Contractors

Oil & Gas contractors – ENI S.p.A.

Contesto

Siti  industriali

Approccio e soluzioni

La tecnologia di scansione 3D, implementata da un sistema di restituzione parametrico, costituisce uno strumento imprescindibile nel campo dei rilievi d’impianti industriali.

Dal modello numerico reale (pointclouds), nel quale ogni elemento è distinto per dimensioni, materiali e caratteristiche intrinseche, l’estrazione di informazioni è immediata e scevra dall’uso di software dedicati. Infine, l’applicazione della 4^ e 5^  dimensione facilita il controllo della fasi operative, durante il corso dei lavori fino al loro completamento, monitorando, in tempo reale, tempi e costi.

Keywords

Laser Scanner tridimensionale, B.I.M., Building Information Modeling Decommissioning, Siti industriali

 

Le fasi posso essere sintetizzate nei seguenti punti:

RILIEVI IN SITO

L’elevata risoluzione, la completezza e la precisione dei dati di scansione 3D supportano flussi di lavoro normalmente non contemplati dai tradizionali metodi di analisi. Le indagini tradizionali sono generalmente caratterizzate dalla presenza di lacune, in special modo quando lo stato di fatto non coincide con la situazione a disegno. Nella documentazione di scansione, queste lacune vengono colmate con precise immagini 3D foto realistiche (foto solide) e con modelli stratificati di dati di misurazione intelligente, relativi alle linee di tubazioni, alle apparecchiature, alle coibentazioni, alle strutture portanti, o ad altre zone. I rilievi as-built che si avvalgono di tecnologia laser scanner generano dunque “nuvole di punti” (pointcloud) molto dettagliate che, importate in software specifici, consentono la modellazione tridimensionale per diversi scopi, quali ad esempio la configurazione di impianti industriali. Preliminarmente alle operazioni di rilievo viene acquisita tutta la documentazione storica del sito. Le caratteristiche materiche degli elementi rilevati mediante le scansioni laser vengono acquisite mediante osservazione diretta. In particolare, si effettua una catalogazione visiva dei materiali costituenti le strutture e gli impianti integrata dalla misura degli spessori eseguita con metodi diretti e/o indiretti.

MODELLAZIONE TRIDIMENSIONALE PARAMETRICA

La modellazione tridimensionale parametrica è il frutto di un unico processo integrato, caratterizzato dalla combinazione dei dati estratti dal rilievo laser scanner 3D, dalla acquisizione delle specifiche d’impianto e dal rilievo delle caratteristiche tecniche desunte in cantiere. Con l’ausilio di software di progettazione impiantistica, basati sulla catalogazione di parti standard, i singoli elementi strutturali ed impiantistici vengono modellati e parametrizzati con tutte le informazioni tecniche desunte in sito.

EXPORT DATI

Il modello parametrico intelligente fornisce la piattaforma grafica ideale per il controllo e la verifica sia delle strutture (member, stair, ladder, grating, etc.), che dei singoli elementi dell’impianto (equipment, pipe, valve, flange, elbow, etc.). Ogni singolo elemento è interrogabile e attraverso le sue proprietà si leggono le caratteristiche tecniche (dimensionali e materiche).

Il T.D.S. (database associato al modello tridimensionale parametrico) rappresenta un elaborato analitico, facilmente interrogabile, in cui sono espresse le quantità e le caratteristiche dei singoli elementi dell’impianto e della struttura. L’utilizzo dei filtri applicati al database, facilita ed agevola la consultazione e la conseguente estrazione di dati totali e parziali, inerenti le parti strutturali e le componenti di impianto.


Fig.2. Fasi di rilievo ed elaborazione

CASE  HISTORY

L’area industriale rilevata è costituita da impianti obsoleti e oggetto di dismissione. La particolarità di tale sito consiste nel fatto che l’impianto presenta al suo interno residui di lavorazione fortemente inquinanti.

Gli impianti industriali costituiscono spesso realtà complesse e pericolose laddove la prima regola di sicurezza consiste nel limitare il tempo di esposizione al rischio per gli addetti. È questo il caso in cui la maggior parte degli elementi presenti all’interno del sito sono stati contaminati dalla permanenza dei fosfogessi e dai fanghi presenti all’interno degli apparati. È stata rilevata la presenza di radioattività, per cui avvalendosi di appropriati DPI, per cui oltre al classico rilievo metrico, effettuato con tecnologie Laser Scanner, è stata effettuata una vera e propria schedatura e classificazione di tutti i componenti dell’impianto, al fine di progettare un sicuro intervento di demolizione.

Fig.3. Rilievo in sito e classificazione delle apparecchiature con loro caratteristiche radiometriche

L’individuazione e la valutazione dei rischi sono attività fondamentali sia nella fase di progettazione di un impianto, sia nella fase di adeguamento e di decommissioning. La possibilità di determinare sul modello digitale le aree a maggior rischio per gli operatori, facilita la progettazione dell’intervento. Il rilievo Laser Scanner 3D, integrato dalla lettura in sito delle caratteristiche materiche, geometriche e meccaniche dei componenti, confluisce in un unico database, suddiviso per tipologie di elementi rilevati. La consultazione per filtri di selezione pre-impostati, facilita l’interrogazione e l’estrazione di dati parziali e totali.

Il modello parametrico intelligente (associato al database) fornisce la piattaforma grafica ideale, navigabile attraverso differenti thin client (pc desktop, tablet e smartphone), per il controllo e la verifica sia delle strutture (member, stair, ladder, grating, etc.), che dei singoli elementi dell’impianto (pipe, valve, equipment). La selezione per tipologia consente la visualizzazione e la lettura delle caratteristiche tecniche (dimensionali e materiche) di ogni singolo elemento. I modelli intelligenticonsentono la modellazione accurata degli abachi di costruzione 4D, rendendo così possibile la visualizzazione in anteprima dei progetti di decommissioning, verificandone tempi, costi e interferenze durante le fasi di cantiere. Il modello realizzato è perfettamente compatibile con le più comuni piattaforme CAD ed è condivisibile sul web, mediante l’uso di un servizio di cloud computing. E’ possibile, in tal modo, visualizzare interrogare i modelli 3D, nella loro interezza oppure in singole partizioni e consultare le caratteristiche tecniche dei singoli elementi che compongono l’impianto (Pipe e Equipment).

La condivisione online consente la creazione di un singolo modello coordinato e offre la piattaforma ideale per i workflow interdisciplinari.

Fig.4 Layout definitivi con rappresentazione delle fasi temporali di demolizione (foto a destra)

Fig. 5 Modellazione parametrica dell’impianto, si noti all’interno dei serbatoi, la presenza di volumi rappresentativi dei residui di lavorazione

Nella tabella seguente, si riporta un esempio degli elementi rilevati e censiti con Building Information Modeling.

 

Il processo descritto è propedeutico al progetto di decommissioning di siti industriali dismessi e deve consentire ai progettisti incaricati di pianificare una dettagliata procedura degli interventi di demolizione e delle successive operazioni di smaltimento e/o riciclo dei prodotti residuali.

Fig. 6 – Modellazione parametrica tridimensionale dell’impianto

 

Case History-Tecniche building information modeling su impianti industriali
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