Monitoramento de túneis com tecnologia de sensores óticos

Eles estão no centro de nossa infraestrutura, seja grandes cidades, nas montanhaou mesmo submersos: túneis oferecem conexões em distâncias mais curtas. Mas eles são seguros?

Hoje, modernos sistemas de monitoramento permitem condições confiáveis de monitoramento de túneis. A tecnologia baseada na Rede de Bragg cumpre um papel importante nisso.

Deformações mecânicas em um túnel podem apresentar um risco significativo à segurança. Em particular, durante a fase de construção do próprio túnel ou ao seu redor. Assim, é essencial estar apto a checar de forma rápida e confiável a estabilidade da estrutura.

 

Ao escolher a tecnologia de sensores a ser usada para monitorar o túnel, é necessário avaliar uma série de desafios:

  • Os sensores serão capazes de medir, de forma confiável, o sinal requisitado ao longo do tempo, seja para medições instantâneas ou mesmo ao longo de anos?;
  • Grandes cabos são geralmente usados nos túneis. Portanto, a qualidade do sinal de medição deve ser garantido mesmo a longas distâncias;
  • O sistema de monitoramento pode ser instalado, se possível, sem afetar o tráfego no túnel?;
  • E, claro, a questão principal: Quais grandezas de medição são adequadas para, por exemplo, acionar um alarme no caso de algum problema?

Para todos os pontos mencionados acima, a tecnologia de sensores óticos, baseada na tecnologia da Rede de Bragg, tornou-se uma poderosa alternativa para sistemas de monitoramento ao longo dos últimos anos.

Tecnologia baseada na Rede de Bragg: uma excelente solução

Sensores baseados na Rede de Bragg medem grandezas físicas, como deformação através da luz. Além de sua excelente estabilidade a longo prazo, a tecnologia tem outra grande vantagem: permite que os valores medidos possam ser transmitidos por longas distâncias, com praticamente nenhuma perda de qualidade. Além disso, um único cabo de fibra ótica pode acomodar centenas de sensores baseados na Rede de Bragg, reduzindo ao mínimo o esforço necessário para se configurar o sistema de monitoramento. Isso é um aspecto crucial, em particular, ao se monitorar túneis com muitos quilômetros de distância.

"SysTunnel" da HBM FiberSensing é um sistema especial que permite aos usuários aproveitarem totalmente as vantagens de usar sensores de fibra baseados na Rede de Bragg para monitoramento de túneis.

Componentes do SysTunnel

O SysTunnel possui os seguintes componentes:

  1. Sensores para medição de deformação e temperatura, instalados ao redor da circunferência de um arco de metal. Estes sensores podem ser instalados em diferentes seções do túnel e são conectados uns aos outros por cabos de fibra ótica;
  2. Sistemas de medição ótica - Interrogators para processamento dos sinais luminosos;
  3. Software para processamento dos dados medidos.

 

 

Método MEMCOT para determinar, de forma confiável, deformações geométricas

O SysTunnel utiliza o método MEMCOT para medições e cálculos. MEMCOT significa Método Extensiométrico para Monitoramento de Convergências em Túneis (Extensometric Method for Monitoring Convergences in Tunnels)

O método, originário da teoria dos materiais, envolve a verificação contínua de deslocamentos no túnel. Isso é feito medindo deformações ao longo dos contornos do túnel, bem como suas transformações ao longo do tempo. O modelo matemático permite a modelagem dos deslocamentos radiais que são essenciais para o monitoramento do túnel, os quais são baseados nas tensões axiais medidas.

Esta abordagem oferece muitas vantagens no uso prático: como o MEMCOT mede movimentos absolutos em cada ponto de medição, podendo determinar as variações geométricas em cada sessão. Isso contrasta com outros métodos de monitoramento que assumem que a movimentação do túnel é simétrica (que nem sempre é correto). Além disso, os usuários do SysTunnel podem determinar a forma exata da deformação, o que também não é possível com sistemas convencionais de monitoramento.

Sensores de Rede de Bragg no túnel: vantagens em uso

O SysTunnel é adequado tanto para ciclos de medição de curtos e longos períodos de tempo. O sistema permite sua utilização durante o período de operações regulares, como ilustrado pelos exemplos do túnel Rossio e do metrô de São Paulo.

Importante para os usuários é que, uma vez instalado, o SysTunnel é um sistema de monitoramento confiável para uso prolongado. Isso significa que ele não apenas adquire dados confiáveis a longo prazo, mas também permite que alarmes automáticos possam ser configurados para avisar mudanças significativas na geometria do túnel.

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Mais informações podem ser encontradas em nossa Application Note: Sistema de Monitoramento Ótico para Medição de Deformação e Medição de Convergência (PDF - em inglês).

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