Nasce una nuova era nel monitoraggio aeroporti
LE STRADE – MENSILE – PG 84/88 I DANIELA STASI Un progetto per pianificare con precisione le attività
21 Febbraio 2024
di Massimiliano Zaccagnini
Coerentemente con le Linee Guida per il monitoraggio di ponti e viadotti recentemente emanate dal C.S.LL.PP., le tecnologie in fibra ottica hanno la capacità di monitorare lo stato di salute di un’infrastruttura, acquisendo risposte in tempo reale sia nel suo funzionamento normale che in caso di anomalie.
Probabilmente è facile immaginarlo ma in pochi lo sanno: in Italia il numero dei ponti presenti sulle nostre strade è stratosferico (un censimento del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti parla di oltre un milione e mezzo). È facile da immaginare perché tutti, più o meno, conosciamo i paesaggi caratteristici del nostro Paese.
L’Italia presenta infatti una conformazione geografica e orografica molto peculiare: da Predoi a Portopalo di Capo Passero, i Paesi rispettivamente più a Nord e più a Sud del nostro Belpaese, ci sono 1.628 km di distanza, mentre la distanza longitudinale tra il punto più a Ovest (Bardonecchia) e quello più a Est (Santa Maria di Leuca) raggiunge i 1.100 km.
A rendere ancora più complessa questa disomogeneità per così dire geometrica ci pensano le catene montuose e i corsi d’acqua: Alpi e Appennini, attraversando trasversalmente e longitudinalmente il nostro territorio, insieme ai corsi d’acqua che non mancano mai sul nostro territorio, rendono viadotti, ponti e gallerie indispensabili per collegare la penisola.
Ponti e viadotti che, sia a causa della conformazione del territorio sia dei momenti storici diversi in cui sono stati realizzati, hanno strutture e criteri architettonici molto diversi tra di loro: dalle strutture a cassone a quelle ad arco, da quelle strallate a quelle con travi precompresse.
Sempre dal medesimo censimento, però, emerge anche che di quel milione e mezzo di ponti sono poco più di 60.000 quelli regolarmente monitorati. Un gap di sistema per il quale il Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici ha espresso precise indicazioni pubblicando le nuove Linee Guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza e il monitoraggio dei ponti esistenti, emanate nel D.M. 204 del 21 Luglio 2022.
Un assist fondamentale per le Stazioni Appaltanti che hanno l’onere dell’attuazione e per tutte quelle Aziende che stanno facendo ricerca e progettazione nel campo dei sistemi in fibra ottica, come il Gruppo Mon-it, di cui NTSG Italia rappresenta la branch italiana e il cui brevetto OF SYSTEM soddisfa in pieno i requisiti e le specifiche prestazionali richieste dalla Normativa (https://www.ntsgen.com/ponti/).
In particolare, il sistema di monitoraggio OF BRIDGE nasce con l’obiettivo di offrire uno strumento capace di rilevare deformazioni, spostamenti, rotazione e vibrazioni su qualsiasi tipologia di ponte. “Si tratta di un sistema unico nel suo genere e al tempo stesso esemplare” – spiega l’Ing. Paolo Persi dal Marmo, CEO di NTSG Italia “visto che può riguardare opere molto diverse tra loro”.
A questo hanno fatto seguito le istruzioni operative per l’applicazione delle Linee Guida pubblicate dall’ANSFISA nel Settembre dello stesso anno. In particolare, nella sezione 7.6.3 del D.M. del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, si legge che “Per la selezione delle componenti hardware e software, si raccomanda di seguire le indicazioni delle Linee Guida UNI TR 11634. Per ragioni di durabilità e insensibilità ai disturbi elettromagnetici sono in generale da preferire tecnologie a fibra ottica”.
L’impianto del sistema OF BRIDGE non richiede interventi eccessivamente invasivi: l’opera da monitorare viene cablata da un cavo multifibra, che collega le sezioni di misura sulle campate, sulle pile e sulle spalle, in entrambi i sensi di marcia, cui vengono applicati migliaia di sensori ciascuno capace di essere interrogato con una frequenza fino a 5.000 informazioni al secondo, attivi 24 ore su 24, 365 giorni l’anno. Per fare un esempio prendiamo in considerazione un viadotto composto da due carreggiate di circa 415 m, con 13 campate per carreggiata lunghe 32 m.
Un’infrastruttura di queste dimensioni conterà 178 sensori di deformazione e temperatura e 56 inclinometri monoassiali per una dorsale totale di 1.500 m di fibra posata. Per realizzare un’opera del genere è sufficiente chiudere al traffico una sola carreggiata per ogni senso di marcia per i giorni necessari all’installazione del sistema.
Questa fitta rete di sensori in fibra misurerà in tempo reale numerose grandezze, essenziali per determinare il buono stato della struttura. Sarà possibile quindi monitorare lo stato tensionale delle campate, l’inclinazione delle spalle e la rotazione delle pile; si verificheranno costantemente la freccia verticale e trasversale delle campate, nonché i loro spostamenti.
Anche la temperatura e le deformazioni della struttura per effetti termici saranno oggetto del controllo, così come la misura delle vibrazioni e la stima dei carichi transitanti in ogni momento. L’installazione contestuale dei sensori termici permetterà di ottenere dati e misure epurati dall’effetto termico.
I sensori in fibra ottica, infatti, vengono collegati a un interrogatore ottico: una macchina di acquisizione che invia un fascio luminoso nella fibra e legge le misure inviate dai sensori.
La macchina di acquisizione è collegata ad un server su cui è installato il software di analisi Edgegateway che trasforma il dato proveniente dai sensori in un dato ingegneristico e lo invia alla piattaforma di visualizzazione dei dati; da qui l’operatore incaricato del monitoraggio vedrà i dati elaborati, gli eventuali allarmi e tutti i dati storici della struttura.
Il network in fibra ottica che collega i sensori tra di loro e alle diverse macchine di acquisizione è composto da una dorsale in cavo armato e anti-roditore multifibra a 16, 32 o 64 o più fibre ottiche. L’armatura consiste in un rivestimento esterno anti-abrasione in poliuretano e, all’interno, in un corrugato metallico di protezione e in fibre in kevlar per il tiro.
Il collegamento tra la dorsale e i sensori è realizzato con un cavo in fibra ottica mono modale anch’esso armato e antiroditore, munito di cover protettivo con spessore e 2 mm o superiore, in funzione dell’ambiente di applicazione.
Le connessioni tra sensori e dorsale sono protette all’interno di scatole di derivazione opportunamente dimensionate. Dal momento che il sistema ottico non trasporta corrente ma luce, non necessita di schermatura né di protezione dall’acqua o dall’umidità.
Da rilevare anche il valore ecologico dell’intervento, a bassissimo impatto ambientale visto che la tecnologia delle fibre ottiche non utilizza corrente, sfruttando “passivamente” la sola propagazione della luce.
Il sistema poi mantiene inalterati il valore architettonico delle strutture e quello paesaggistico del contesto in cui sono immerse, dato che le fibre, applicabili anche in acqua, possono essere annegate nei materiali, divenendo praticamente invisibili.
La totale neutralità rispetto all’ambiente si rileva anche nel fatto che le fibre ottiche, non generando alcun campo elettrico o magnetico, non sono a rischio di scintille, a loro volta spesso causa di incendi.
Una soluzione efficace ed efficiente destinata a durare nel tempo, visto che la tecnologia su cui si basa è molto longeva: la luce che attraversa le fibre determina un deperimento per il vetro che le compone, misurabile su scala secolare, rendendole pertanto un prodotto altamente riciclabile e decisamente sostenibile.
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