Un nuovo strumento permette l’ispezione dei danni strutturali in tempo reale
La degradazione dovuta all’invecchiamento, le condizioni atmosferiche estreme e i danni sismici comportano minacce gravi per le infrastrutture vulnerabili e provocano perdite economiche e umane. Il monitoraggio strutturale delle infrastrutture e delle strutture di ingegneria civile è diventato obbligatorio e richiede un monitoraggio in tempo reale e costante, nonché il rilevamento di danni con un minimo intervento umano. Grazie al sostegno ottenuto dal progetto MORPHOSAVE, finanziato dall’UE, la start-up MORPHOSENSE ha realizzato una soluzione di monitoraggio su misura per diversi tipi di strutture, tra cui piattaforme petrolifere e di gas, ponti, dighe, turbine eoliche in mare aperto e imbarcazioni di grandi dimensioni. «Il nostro sistema di monitoraggio strutturale innovativo e basato sulle vibrazioni, denominato NEURON, è in grado di monitorare in modo continuo e simultaneo le proprietà statiche e dinamiche delle strutture», osserva Alexandre Paleologue, amministratore delegato di MORPHOSENSE e coordinatore del progetto MORPHOSAVE. La tecnologia di NEURON fa parte della soluzione globale basata su gemelli digitali di MORPHOSENSE, chiamata AXON, che si aggiorna da dati in tempo reale e impiega gli algoritmi di convergenza dell’intelligenza artificiale su modelli fisici. «La combinazione di dati statici e dinamici sincronizzati scaturiti da NEURON e della funzione di interoperabilità che permette l’integrazione di dati da sensori disponibili in commercio, quali stazioni meteorologiche, estensimetri, fessurimetri a piastra, fotocamere e sistemi LiDAR, ci ha portato a creare un gemello digitale in tempo reale che valuta l’usura, i danni e la durata di vita residua delle strutture provviste del sistema NEURON», spiega Paleologue.
Migliori soluzioni di monitoraggio
Attualmente, le attività di ispezione e manutenzione delle strutture si fondano su ispezioni visive in loco effettuate periodicamente, che talvolta implicano l’utilizzo di sensori o droni, ma rimangono limitate nella loro capacità di verificare l’intera struttura. Ad esempio, l’ispezione in loco delle strutture eoliche in mare aperto non è in grado di fornire informazioni relative alle zone subacquee che sono particolarmente inclini all’insorgenza di vulnerabilità a livello strutturale. «La soluzione di MORPHOSENSE consente il monitoraggio a distanza continuo della struttura, anziché avvalersi di approcci basati su programmazioni e non sui dati. La soluzione adatta il numero di sensori e la loro distribuzione sulla struttura fino ai punti caldi individuati dalle simulazioni di un modello fisico. Inoltre, il modello ci permette di visualizzare il comportamento della struttura in tutti punti, a prescindere dalla posizione del sensore, consentendoci di lavorare sia localmente che globalmente», osserva Paleologue. Un ulteriore modo di effettuare il monitoraggio dello stato di salute di una struttura consiste nel tracciamento delle deviazioni dal suo comportamento consueto nei dati misurati tramite modelli basati sui dati. Nonostante la capacità di questi modelli di rilevare rapidamente qualsiasi deviazione dal comportamento normale di una struttura, essi non riescono a offrire una comprensione fisica della causa del problema. Risulta quindi difficile prevedere una risposta di manutenzione appropriata. «La nostra soluzione basata sul gemello digitale è costruita attorno a un modello digitale con vincoli di misurazione che fornisce informazioni dettagliate su qualsiasi nuovo cambiamento nell’integrità della struttura. Se cambia la profondità del galleggiante o della gomena di ormeggio, il modello digitale riesce a individuare subito questo cambiamento e a fornire una segnalazione precisa all’operatore», spiega Paleologue.
Flessibilità nell’utilizzo e previsioni di lauti guadagni
MORPHOSENSE ha prodotto diversi sistemi prova di concetto per il mercato eolico in mare aperto. «La nostra soluzione basata sul gemello digitale potrebbe migliorare la redditività dei parchi eolici in mare aperto, persino ponendosi l’obiettivo di un costo livellato dell’energia fino a 45 euro/MWh entro il 2040. Il ritorno stimato sull’investimento è del 15 % nell’arco di vent’anni di durata di vita del parco eolico», afferma Paleologue. «In futuro, puntiamo a sviluppare una soluzione di gemello digitale generico che permetta l’integrazione di qualsiasi strumento di modello di ordine ridotto disponibile sul mercato.»
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