O colapso da Ponte de Génova e o que ela significa para a manutenção da infra-estrutura do envelhecimento
Com pontes estruturalmente inseguras, barragens inseguras e estradas degradadas a tornarem-se problemas cada vez mais comuns, infra-estruturas de envelhecimento mal monitorizadas e inseguras foram trazidas para a linha da frente de muitas agendas políticas. O recente e trágico colapso da ponte de Génova em Itália aponta para a necessidade contínua de introduzir melhores sistemas de monitorização de bens críticos - e em particular dos mais antigos - em todo o mundo, a fim de reduzir os riscos significativos para a vida humana. O colapso da auto-estrada Morandi ocorreu quando uma das componentes estruturais da ponte, constituída por estadias e cavaletes de betão pré-esforçado, falhou. A atenção está agora voltada para o registo de manutenção da ponte, e há sugestões de que as preocupações com a sua integridade e segurança remontam a décadas atrás, com alguns a dizerem que já deveria ter sido demolida e reconstruída há muito tempo. Muitos estão também a especular sobre como o colapso se situa no contexto mais amplo não só do envelhecimento das infra-estruturas italianas (cerca de 300 pontes e túneis em todo o país estão em risco, segundo o jornal diário La Repubblica, e esta é a quinta ponte a ruir em Itália nos últimos cinco anos) mas também do resto do mundo.
Problemas mais à frente
O problema do envelhecimento das infra-estruturas - e os riscos que isso representa - há muito que é também uma questão premente na América do Norte. Os Estados Unidos têm 614.387 pontes, das quais quase quatro em cada dez são 50 anos ou mais. 56.007 - 9,1% - das pontes da nação eram estruturalmente deficientes em 2016, e em média havia 188 milhões de viagens por dia através de uma ponte estruturalmente deficiente. Embora o número de pontes consideradas estruturalmente deficientes esteja a diminuir, a idade média das pontes da América continua a subir e muitas das suas pontes estão a aproximar-se do fim da sua vida de projecto. A estimativa mais recente coloca o atraso das necessidades de reabilitação de pontes do país em 123 mil milhões de dólares.
A reparação de pontes depois de terem partido, ou de deixarem a manutenção por demasiado tempo, custa muito mais às empresas e aos governos do que se as questões menores fossem abordadas com mais regularidade, e os incidentes assinalados antes de poderem custar mais dinheiro e, mais importante ainda, vidas.
É, portanto, urgentemente necessária uma manutenção regular e preditiva das infra-estruturas envelhecidas, a fim de evitar que outro colapso fatal aconteça.
E isto são apenas pontes. Pense noutras infra-estruturas críticas - desde auto-estradas e vias navegáveis até portos, portos, minas, barragens, e mais além - e perceba que o nível de risco num país como a América do Norte, onde o envelhecimento das infra-estruturas é predominante, é muito elevado. Não é surpresa que muitos operadores do sector privado e funcionários públicos exijam estratégias a serem postas em prática o mais rapidamente possível.
Como funciona hoje o ciclo de manutenção da infra-estrutura da ponte?
A manutenção das actuais infra-estruturas da ponte apresenta muitos desafios. O pessoal de engenharia e manutenção de transportes deve fornecer um serviço 24 horas por dia a milhões de pessoas todos os anos, mantendo ao mesmo tempo milhões de metros cúbicos de betão distribuídos pelas suas instalações, incluindo pontes. Até recentemente, existia apenas um número limitado de técnicas precisas e económicas para testar estas estruturas e todas elas necessitavam da presença física de peritos no local. Estas técnicas manuais eram - e ainda são - utilizadas para garantir a integridade e a segurança da infra-estrutura, ao mesmo tempo que se assegurava que esta cumpria as especificações originais de concepção. Na maioria das vezes, estas técnicas são ineficientes, perigosas, arriscadas e dispendiosas, pondo vidas em risco e custando à empresa operadora montantes significativos de dinheiro através de acidentes e incidentes mais frequentes.
O que pode ser feito para melhor manter as infra-estruturas envelhecidas?
Implementar um sistema de monitorização sem fios baseado na tecnologia IoT
Giovanni Castellucci, Director Executivo da principal empresa rodoviária em Itália, Atlantia, responsável pela ponte Morandi, disse que a empresa não tinha recebido quaisquer relatórios ou alertas específicos sobre a solidez da ponte, sugerindo que o sistema implementado para assinalar erros repentinos não fez o seu trabalho de forma suficiente. Os métodos tradicionais de monitorização de infra-estruturas críticas tais como visual, cabo, fibra óptica e topografia são caros, inflexíveis e raramente permitem a monitorização sem fios. Os que permitem a monitorização remota geralmente não têm um alcance extenso, tornando difícil a análise dos dados à distância. Como J. M. W. Brownjohn, um perito académico em Monitorização de Saúde Estrutural para infra-estruturas civis, salienta que "a eficácia dos programas de manutenção e inspecção [para infra-estruturas civis] é apenas tão boa como a sua capacidade de revelar atempadamente o desempenho problemático", explicando a mudança para sistemas de monitorização remota em tempo real.
Os sistemas de monitorização sem fios IoT, que surgiram recentemente, trazem inúmeros benefícios e deveriam teoricamente impedir a ocorrência de catástrofes como o colapso de Génova. Podem ser instalados em locais remotos sem infra-estrutura fixa e têm o alcance necessário para permitir a monitorização remota em tempo real porque funcionam em redes LPWAN como LoRa.
LPWAN significa rede de área ampla de baixa potência; é um tipo de rede de telecomunicações sem fios de área ampla que foi concebida para comunicações de longo alcance a baixa velocidade de bits entre dispositivos ou "coisas" (daí a "Internet das coisas"), tais como sensores accionados a pilhas.
Esta monitorização em tempo real permite às autoridades e aos operadores de auto-estradas e pontes do sector privado construir um conjunto de dados acumulados ao longo do tempo, que lhes dá informações precisas e em tempo real sobre a segurança da ponte e o quanto precisa de ser mantida. Isto significa que os operadores de auto-estradas podem implementar a manutenção ou evacuar e bloquear a área antes que qualquer incidente possa acontecer. Isto optimiza o ciclo de manutenção a longo prazo e melhora o planeamento estratégico. Com a ajuda de sistemas sem fios baseados na tecnologia IoT, os operadores de auto-estradas podem, portanto, reagir muito rapidamente a quaisquer anomalias, ajudando a prevenir problemas súbitos, tais como um colapso, e poupando dinheiro a longo prazo nos danos mais graves e no tempo de paragem prolongado causados por incidentes.
Como funciona exactamente a monitorização da saúde estrutural sem fios?
O termo "Monitorização Sanitária Estrutural" (SHM) é uma norma recente que surgiu de um conjunto de outros termos, tais como monitorização estrutural, ou apenas monitorização. O SHM das infra-estruturas civis é um requisito legal na maioria dos países desenvolvidos; no Reino Unido, por exemplo, as barragens devem ser continuamente monitorizadas através da recolha de dados operacionais por um engenheiro supervisor. O SHM das pontes começou a ser utilizado por volta dos anos 50, quando a Universidade de Washington começou a medir o desempenho da Ponte Tacoma Narrows. Hoje em dia, a maioria das grandes pontes tem algum tipo de programa de SHM em vigor. Um desafio significativo no desenvolvimento de programas ou estratégias de monitorização da saúde estrutural é que cada peça de infra-estrutura é única, o que significa que não existe nenhuma medida oficial para um desempenho estrutural "normal" ou uma "boa saúde estrutural". Os operadores e líderes de equipas de infra-estruturas vêem a recolha contínua de dados como essencial para o seu SHM de bens essenciais.
Pequenos veículos atravessam a ponte Cisomang danificada na estrada com portagem Cipularang ou Purbaleunyi em Purwakarta Regency, Java Ocidental, Indonésia. (JarkartaPost)
Um projecto de ponte onde é implementada uma monitorização avançada sem fios
A monitorização de infra-estruturas sem fios baseada em redes IoT, sensores e software é a nova fronteira da SHM, uma vez que não só oferece os dados necessários em tempo real, mas também a agregação e transmissão de dados à distância, a longa distância e com baixo consumo de energia. Por exemplo, a renovação da ponte de Cisomang, na Indonésia, foi realizada porque começaram a aparecer fissuras e os pilares estavam a ficar gradualmente deformados. A ponte revelou-se instável e os camiões foram proibidos de a atravessar. Por fim, os operadores da ponte decidiram que era necessário um sistema de monitorização sem fios a longo prazo: Os nós de dados sem fios da Worldsensing foram posteriormente ligados a medidores de tensão no betão.
O investimento na monitorização sem fios aqui foi sensato, mas talvez um pouco tarde demais.
Se a equipa operadora da ponte tivesse monitorizado a ponte desde o início, as questões estruturais poderiam ter sido assinaladas mais cedo e fixadas, eliminando a necessidade de pôr em risco a vida das pessoas e impedir a passagem do trânsito. Esta decisão tardia teve custos enormes: as questões estruturais que ocorreram tiveram um impacto muito negativo na logística global do país e, por conseguinte, na economia, porque a ponte proporcionou uma rota vital de Jacarta para Bandung, uma das cidades mais importantes do país.
Demolir em vez de manter
A ponte de Génova foi construída em betão armado pré-esforçado, por oposição ao desenho padrão de aço para pontes modernas; o Professor Brencich, Professor de Engenharia da Universidade de Génova, alertou para o colapso da ponte anos antes de ela acontecer. Numa entrevista com Primocanale em 2016, disse ele: "a ponte Morandi é referida como uma obra-prima da engenharia, na realidade, é uma falência [...] Haverá um momento em que os custos de manutenção excederão os da reconstrução, e então teremos de proceder à sua substituição". Brencich atribuiu a rápida deterioração do betão às grandes reparações e substituições necessárias a partir dos anos 90; e uma vez que as vigas de ligação entre as partes da ponte foram revestidas de betão, uma análise precisa do seu estado nunca foi possível. Na sua opinião, o custo de manutenção da ponte tinha ultrapassado o custo de demolição e reconstrução. Isto foi ecoado por Giovanni Calvini, líder da federação empresarial de Génova, que disse em 2012 que a ponte estava em risco de ruir dentro de 10 anos, e precisava de ser substituída.
