Monitoraggio delle gallerie con la tecnologia dei sensori ottici

Sono il cuore delle nostre infrastrutture - nelle grandi città, in montagna, sott'acqua: le gallerie rendono possibili i collegamenti, accorciano le distanze. Ma quanto sono sicure?

I sistemi di monitoraggio attualmente impiegati consentono di monitorare in modo affidabile le condizioni delle gallerie. In questo contesto, la tecnologia della fibra ottica a reticolo di Bragg svolge un ruolo molto importante.

Le deformazioni meccaniche nelle gallerie possono rappresentare un significativo grado di rischio. Soprattutto durante i lavori di costruzione, sia sulla galleria stessa che nelle immediate vicinanze, è fondamentale verificare rapidamente e con affidabilità la stabilità della struttura.

Nella scelta della tecnologia dei sensori da usare per il monitoraggio delle gallerie è necessario porsi una serie di domande:

  • I sensori saranno in grado di fornire i segnali richiesti con i ritmi previsti, sia a breve che a lungo termine, per più anni?
  • Solitamente nelle gallerie vengono impiegati cavi lunghi, pertanto la qualità del segnale di misurazione deve essere garantita su lunghe distanze.
  • Il sistema di monitoraggio può essere installato senza incidere sul traffico nella galleria?
  • E, ovviamente, la domanda fondamentale: Quali sono le quantità misurate e i modelli alla base del rilevamento in grado, ad esempio, di far scattare un allarme in caso di problemi?

La tecnologia dei sensori ottici basata sulla fibra ottica a reticolo di Bragg negli ultimi anni si è imposta come una valida alternativa ai sistemi di monitoraggio convenzionali, in quanto offre una risposta a tutte queste domande.

La tecnologia della fibra ottica a reticolo di Bragg - la soluzione ottimale

I sensori in fibra ottica a reticolo di Bragg misurano le quantità fisiche, come le sollecitazioni, attraverso la luce. Oltre all'eccezionale stabilità a lungo termine, questa tecnologia presenta un altro enorme vantaggio: consente di trasmettere i valori misurati su lunghe distanze, praticamente senza perdite qualitative. Inoltre, una singola guida d'onda ottica può ospitare più sensori in fibra ottica a reticolo di Bragg, riducendo al minimo il lavoro necessario per configurare il sistema di monitoraggio. Un aspetto fondamentale soprattutto per monitorare gallerie lunghe svariati chilometri.

"SysTunnel" di HBM FiberSensing è uno speciale sistema che consente agli utenti di sfruttare al massimo l'uso dei sensori in fibra ottica a reticolo di Bragg per il monitoraggio delle gallerie.

Design tipico del sistema SysTunnel

SysTunnel comprende i seguenti componenti:

  1. Sensori per la misurazione di sollecitazioni e temperatura, installati attorno alla circonferenza di una barra metallica cilindrica. Questi "sensori ad anello" possono essere installati in diverse sezioni della galleria e sono collegati tra loro con cavi in fibra ottica
  2. Interrogators per elaborare i segnali luminosi
  3. Software per elaborare i dati misurati

 

 

Metodo MEMCOT per determinare con affidabilità le deformazioni geometriche

SysTunnel impiega il metodo MEMCOT per le misurazioni e i calcoli. MEMCOT sta per "Extensometric Method for Monitoring Convergences in Tunnels" (metodo estensometrico per il monitoraggio delle convergenze nelle gallerie).

Il metodo, che ha origine nella teoria dei materiali, coinvolge il controllo continuo degli spostamenti nella galleria, che si effettua misurando le deformazioni lungo il contorno della galleria e la loro trasformazione nel tempo. Il modello matematico consente di modellare gli offset radiali e gli spostamenti essenziali per il monitoraggio delle gallerie basato sulle sollecitazioni assiali misurate.

Questo approccio fornisce diversi vantaggi nell'uso pratico: dato che MEMCOT misura il movimento assoluto ad ogni punto di misurazione, è possibile determinare le variazioni geometriche in ogni sezione. Questo metodo si contrappone ad altri metodi di monitoraggio, basati sul presupposto che il movimento nella galleria sia simmetrico (non sempre corretto). Inoltre, gli utenti di SysTunnel possono determinare la forma esatta della deformazione, operazione impossibile con sistemi di monitoraggio tradizionali.

Sensori in fibra a reticolo di Bragg nelle gallerie: vantaggi nell'uso

SysTunnel è adatto sia per il monitoraggio a lungo termine che per brevi cicli di misurazione. Il sistema consente l'uso durante il normale funzionamento, come illustrato dall'esempio del Rossio tunnel a Lisbona e dalla galleria della metropolitana a São Paulo, in Brasile.

Importante per gli utenti: una volta installato, SysTunnel è un sistema di monitoraggio affidabile per l'uso continuo. Ciò significa che non "solo" acquisisce i dati di misurazione in modo affidabile e a lungo termine, ma consente anche di configurare gli allarmi automatici in caso di cambiamenti importanti nella geometria della galleria.

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Per ulteriori informazioni, consultate la nostra Nota sull'applicazione: Sistema di monitoraggio ottico per la misurazione delle sollecitazioni e della convergenza (PDF).

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