Revestimentos de túneis inteligentes: Tudo o que precisa de saber
Ser capaz de monitorizar a integridade dos segmentos de túneis através da tecnologia IoT promete grandes ganhos de segurança e eficiência na engenharia civil. A ideia é simples: em vez de instalar equipamento de monitorização uma vez escavado um túnel, porque não pré-instalar os sensores e registadores de dados no próprio revestimento do túnel desde o início da fase de produção do revestimento? Dada a importância desta inovação, não surpreende que um webinar sobre o conceito de túnel inteligente, organizado pela Worldsensing em Novembro, tenha sido animado e bem participado. Os peritos de Worldsensing Sam Buckley, Bastien Hardouin e Juan Pérez Arcas estiveram presentes para responder a perguntas.
Aqui estão as principais questões e as suas respostas. Para mais informações, ouça agora toda a sessão do túnel inteligente.
Perguntas
A integridade estrutural do túnel inteligente está comprometida quando se incorporam estes dispositivos?
Quantas portas de acesso são necessárias para cobrir um projecto inteiro?
Pode fazer alguma manutenção nos dispositivos se estes estiverem embutidos no betão?
Temos um projecto que começa dentro de alguns meses. Com que rapidez pode isto ser implantado?
Com que facilidade podemos alterar as taxas de amostragem? E podemos fazer isto sem ter de ligar o telefone?
Que espessura pode ter uma camada de betão sobre a parte superior do nó antes que o nó não consiga comunicar com a porta de entrada?
Quantos sensores se podem ligar ao mesmo tempo?
Precisa de reconfigurar o registador com cada porta de entrada?
É possível estender os fios para fora da caixa do dispositivo a ser medido directamente sem utilizar um elevador?
A integridade estrutural do túnel inteligente está comprometida quando se incorporam estes dispositivos?
Juan Pérez Arcas: As dimensões da caixa são bastante pequenas, se a compararmos com um segmento de túnel inteligente. As dimensões são de 200 por 120 por 57 mm, pelo que os efeitos estruturais são limitados à área próxima da caixa. No projecto Grand Paris, foi o projectista que validou se os possíveis efeitos estruturais no revestimento do túnel eram aceitáveis. Eram.
Além disso, fizemos uma avaliação preliminar com a Universidade da Catalunha, considerando uma profundidade de segmento de 350 mm. Os efeitos foram negligenciáveis, considerando os casos de carga que foram avaliados. No entanto, recomendamos que para cada projecto em particular estes pontos sejam considerados e especificamente avaliados. Tem de ser avaliado caso a caso. O tamanho não é muito diferente de uma caixa de junção típica que é utilizada nos métodos tradicionais utilizados para a instrumentalização destes tipos de segmentos.
Quantas portas de acesso são necessárias para cobrir um projecto inteiro?
Juan Pérez Arcas: Depende do projecto do túnel inteligente e das necessidades de monitorização. Recomendamos ter um portal na fábrica de pré-fabricação porque é bastante útil durante a instalação dos sensores e do registador de dados, para ter a certeza de que tudo está a funcionar bem. A porta de entrada pode ser instalada temporariamente durante a instalação dos sensores nos segmentos. Nas áreas de armazenamento por vezes pode ser interessante ter uma porta de acesso, para que se tenha uma boa rastreabilidade do segmento instrumentado.
O portal mais importante tem de ser instalado na TBM [tuneladora], perto da cabina, ou sempre que possível. Mais tarde, e dependendo das gamas, se quiser continuar a monitorizar pode instalar uma porta de entrada adicional no túnel. A mais importante é a porta de entrada no TBM e, dependendo do projecto, talvez faça sentido instalar portas de entrada adicionais.
Pode fazer a manutenção dos dispositivos se estes estiverem embutidos no betão?
Bastien Hardouin: Sim. Os dispositivos estão embutidos na superfície dos blocos de betão. Ao cinzelar a camada de betão, é possível aceder à tampa do recinto e ao registador de dados. Se precisar de mudar a bateria, por exemplo, basta retirar o gel. O nosso gel é muito comum em aplicações eléctricas e pode ser facilmente removido à mão ou com um cortador.
Pode fazer qualquer manutenção removendo o gel ou acedendo ao USB, por exemplo para recolher dados, alterar a configuração [ou] a taxa de amostragem - mesmo que seja possível alterar a taxa de amostragem por outros meios.
Temos um projecto que começa dentro de alguns meses. Com que rapidez pode isto ser implantado?
Sam Buckley: Temos um pequeno nível de stock para projectos de túneis inteligentes mais pequenos, talvez para começar. Se tiver uma grande necessidade - centenas se não milhares - sugerimos um prazo de dois meses para os preparar para si. Quanto mais cedo soubermos, melhor, por isso entremos em contacto nas fases iniciais e vamos ter essa conversa.
Com que facilidade podemos alterar as taxas de amostragem? E podemos fazer isto sem ter de ligar o telefone?
Juan Pérez Arcas: O rádio que utilizamos é um rádio bidireccional, pelo que é possível alterar a taxa de amostragem dos nós. A partir de hoje, a maior frequência de aquisição viável para os registadores de dados de fio vibratório é de 30 em 30 segundos, para todos os canais do registador de dados. Para alterar a taxa de amostragem, pode ir ao software CMT, seleccionar o nó e alterar a taxa de amostragem. A taxa de amostragem será actualizada na próxima transmissão de dados do registador de dados para o gateway.
Isto faz sentido em termos de ajustar a taxa de amostragem de acordo com as necessidades de cada um dos troços do túnel.
Que espessura pode ter uma camada de betão sobre a parte superior do nó antes que o nó não consiga comunicar com a porta de entrada?
Bastien Hardouin: Recomendamos a instalação do fio vibratório prensado contra o molde utilizado para fabricar os segmentos de betão. A camada de betão em cima do arame vibratório deve ser o mais fina possível. O arame vibratório é prensado contra o molde e o betão é vertido sobre ele.
Como se calibra o sensor após a instalação e montagem dos segmentos?
Juan Pérez Arcas: Provavelmente esta pergunta é mais para fabricantes de sensores de fio vibratório. Estes medidores de tensão de arame vibratório são concebidos para serem incorporados em betão. Foram instalados, durante muito tempo, em barragens de betão e outras estruturas de betão, pelo que é uma tecnologia comprovada com boa estabilidade durante longos períodos de tempo.
Não é necessário recalibrar o sensor, e de facto não há possibilidade de recuperar o sensor depois de este estar embutido no betão. Isto será o mesmo quando se instalar o sensor num revestimento de betão ou numa barragem. Tem a calibração original, mas o sensor não é recalibrado.
Quantos sensores se podem ligar ao mesmo tempo?
Bastien Hardouin: É possível ligar cinco sensores ao mesmo tempo. Basta retirar o conjunto de baterias, ligar o sensor - é fácil e voltar a colocá-lo com a bateria. O bloco terminal é ligado à placa de circuito impresso, e é fácil desligá-lo, ligar o sensor e voltar a colocá-lo de volta.
Precisa de reconfigurar o registador com cada porta de entrada?
Juan Pérez Arcas: Na Worldsensing, temos duas arquitecturas. Temos a arquitectura CMT Edge, onde o nosso software está alojado na porta de entrada. E temos a arquitectura CMT Cloud, onde está na nuvem. A Ferramenta de Gestão da Conectividade gere a rede de rádio, recolhe os dados e torna todos estes dados acessíveis para uma análise mais aprofundada.
A Nuvem CMT é a nossa arquitectura multi-portas. A ligação do logger a uma das gateways não importa, porque todas as gateways estarão a transmitir os dados para a nuvem. Esta arquitectura é a melhor para estes tipos de projectos, mas se por qualquer razão não for possível ligar através da Internet e for necessário utilizar a nossa arquitectura de ponta, também é possível. É possível configurar a mesma ID de rede e palavra-passe de rede de rádio em vários gateways.
Vamos incluir uma nova funcionalidade na próxima versão 2.7 que também será útil para este tipo de projectos. Portanto, a resposta é que é melhor fazê-lo com a arquitectura CMT Cloud, mas com CMT Edge também é possível ligar-se sem aceder através do registador. O registador é configurado na fábrica de fabrico.
É possível estender os fios para fora da caixa do dispositivo a ser medido directamente sem utilizar um elevador?
Bastien Hardouin: Seria possível, mas não será fácil. Para estender os cabos, terá de aceder primeiro aos cabos. Assim, terá de cinzelar a camada de betão, abrir o recinto, remover o gel, desligar os sensores e fazer outra ligação para prolongar os cabos. Portanto, é possível, mas complicado.
Juan Pérez Arcas: Seria melhor utilizar os registadores de dados sem fios para a monitorização destes sensores.
