Manutenzione predittiva: il monitoraggio strutturale mantiene le strade in buone condizioni

Per rendere la manutenzione delle strade prevedibile, misurando la portata delle strade e quindi monitorando il comportamento del manto stradale rinforzato, è stata installata una stazione automatica di monitoraggio sull’autostrada A-62 di Valladolid, in Spagna, da parte di CEDEX - Centro de Estudios y Experimentaciòn de Obras Pùblicas (Centro di studi e sperimentazione delle opere di ingegneria civile). Questo sistema di monitoraggio strutturale aiuta a definire un modello di manutenzione predittiva e affrontare problemi specifici. In questo progetto si sono rivelati particolarmente efficaci il sistema di acquisizione e analisi dei dati HBM QuantumX, oltre al software catman HBM.

Indagini per il progresso

Nel mese di febbraio 2018 è stata installata una stazione di monitoraggio continuo in una sezione dell'autostrada A-62 nella provincia spagnola di Valladolid. L’obiettivo dichiarato è misurare la portata della corsia di destra evitando problemi strutturali dovuti al traffico pesante, alla fatica del materiale e alle intemperie.

Il monitoraggio aiuta a capire il carattere dei materiali usati e non solo facilita una risposta rapida a problemi come fratture e rotture, ma aiuta anche a stabilire le cause alla base del danno.

Il sistema di monitoraggio automatizzato comprende una combinazione di diversi sensori che misurano variabili statiche e dinamiche (ambientali), il sistema di acquisizione dati QuantumX di HBM, il sistema di analisi con moduli MX840B e CX22B-W e il software catman di HBM, per rispondere ai requisiti di massima precisione e semplicità di configurazione nell'acquisizione dati in questo ambiente avverso. La sezione di test dell’autostrada è stata attuata per monitorare i movimenti delle tre fratture trasversali (F1, F2 e F3), separate da rispettivamente 7 e 5,9 metri.

Problema

La salute strutturale delle strade spagnole è messa a dura prova per via del traffico pesante, della fatica del materiale e delle condizioni meteo. La riparazione di fratture o rotture è all’ordine del giorno.  

Soluzione

Installando una stazione di monitoraggio automatico dei movimenti del manto stradale, è possibile misurare il comportamento del manto stradale, la portata e gli effetti delle intemperie. Come parte del sistema di monitoraggio strutturale, il sistema di acquisizione dati QuantumX di HBM e il sistema di analisi, unito al software catman di HBM consentono un funzionamento preciso e flessibile e una configurazione rapida.  

Risultati

Il sistema non solo fornisce un sistema di manutenzione sostenibile e prevedibile che raccoglie le variabili in tempo reale, ma rende anche possibile prevenire o rilevare i danni al manto stradale, reagendo rapidamente se necessario. Inoltre, è possibile sviluppare materiali migliorati guardando e analizzando i dati raccolti.

Modello di manutenzione predittiva

CEDEX mira a misurare la portata delle strade e la reazione dei materiali a diversi impatti.

La soluzione installata, che comprende sensori, un sistema di monitoraggio e una stazione meteo, è l’unica stazione di misurazione e monitoraggio dinamica nel settore. Questo sistema di monitoraggio strutturale allestito da CEDEX in collaborazione con HBM e la società di ingegneria Eo6, aiuta a stabilire modelli di manutenzione predittiva e affrontare problemi specifici. Al contempo, i dati ottenuti forniscono informazioni per lo sviluppo di nuovi materiali utili come elementi preventivi della fessurazione negli strati bituminosi miscelati.

Nel corso dell’anno e mezzo di attività, la stazione di monitoraggio ha ricevuto circa 600.000 segnali, calcolando i parametri corrispondenti e i singoli punti per ognuno di essi.

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Il contributo di HBM: acquisizione e analisi dei dati

Oltre ai diversi sensori che registrano anche variabili, quali temperatura e umidità, la stazione di monitoraggio funziona con il sistema di acquisizione e analisi dei dati QuantumX di HBM con moduli MX840B e CX22B-W e con il software catman. Usando diverse tecnologie, soddisfa quindi i requisiti di precisione, flessibilità e velocità di configurazione.

Il sistema di acquisizione e analisi dei dati QuantumX è in grado di acquisire qualunque segnale e informazione del sensore. I suoi moduli universali e stand-alone MX480B e CX22B-W sono particolarmente adatti ad applicazioni con dati di carico, in quanto funzionano con diversi tipi di sensori e hanno un’elevata potenza computazionale.

Il software catman non offre solo acquisizione dati: è perfetto anche per rispondere alle esigenze delle prove in mobilità sul margine della strada e garantisce facilità di acquisizione, calcolo, automazione, visualizzazione e registrazione dei segnali misurati. Pertanto, i prodotti HBM soddisfano l’alimentazione elettrica stand-alone, l'acquisizione variabile statica e dinamica, l’accesso remoto e la capacità di programmazione.

La qualità HBM è apprezzata da anni

HBM e CEDEX collaborano da molto tempo. “Tanti anni fa abbiamo scelto la tecnologia HBM per il nostro tratto di strada sottoposto ad Accelerated Pavement Testing di El Goloso, vicino a Madrid, e da allora abbiamo acquistato solo i loro prodotti, perché offrono una precisione maggiore e consentono di effettuare il lavoro con oltre 240 canali senza interferenze”, dichiara Javier Pérez Ayuso, esperto del Centro de Estudios del Transporte - CET (Centro di studi sul trasporto), che fa parte del CEDEX.

La precisione delle soluzioni HBM consente di distinguere tra autocarri e altri veicoli. È possibile individuare autocarri sovraccarichi e, se necessario, notificarlo alle autorità affinché li identifichino. Anche le misurazioni di umidità e temperatura nelle stazioni meteo sono molto importanti. Questi dati ambientali sono essenziali ad esempio per tenere le strade pulite in inverno.

CEDEX e HBM stanno collaborando su un progetto di installazione di stazioni di monitoraggio automatico simili su una sezione dell’autostrada A-42 nella provincia di Toledo.

Informazioni su CEDEX

Il Centro de Estudios y Experimentaciòn de Obras Pùblicas, più comunemente noto con l’abbreviazione CEDEX, è un ente che applica idee e tecnologie all’avanguardia all’ingegneria civile, edile e ambientale. Fornisce sostegno tecnologico dai propri stabilimenti e laboratori attraverso accordi specifici.

CEDEX, sotto l’egida del Ministero per lo Sviluppo spagnolo, ha anche il compito di divulgare la conoscenza e, a questo proposito, svolge un importante compito di trasferimento della tecnologia.

Il Centro de Estudios del Transporte (CET), parte di CEDEX, con sede a El Goloso, Madrid, si dedica a compiti di sostegno tecnico specializzato, ricerca tecnologica e sviluppo e innovazione nel settore delle strade e dei trasporti in generale.