Infrastrutture pubbliche sicure… per sempre

Gli edifici possono essere colpiti da terremoti, frane o difetti di costruzione di epoche precedenti, ma i crolli di infrastrutture, che purtroppo a volte possono causare morti, in futuro potranno essere evitate mediante l’uso di sensori di avvertimento posizionati al loro interno sin dall’inizio.

La sfida di proteggere importanti infrastrutture - soprattutto quelle molto usate dal pubblico, come i ponti o i monumenti storici - ha portato i ricercatori del progetto GENESI, finanziato dall’UE, a progettare una rete di sensori wireless (WSN) per monitorare la solidità strutturale.

“È necessario che i sensori funzionino per tutta la vita della struttura, che potrebbe durare decine o centinaia di anni,” ha spigato la coordinatrice, la professoressa Chiara Petrioli, dell'Università La Sapienza di Roma. “Era questa la sfida tecnica che dovevamo affrontare. Abbiamo però anche scoperto che potevamo usare reti di sensori nei lavori di costruzione, per fare modifiche di progettazione, se necessario, e proteggere i lavoratori impegnati nel progetto.”

Rispetto alla tecnologia attuale, le reti di sensori di GENESI non sono invasive e non comportano elevati costi di installazione e manutenzione. Dato che funzionano a batteria, sono adatte anche alle zone isolate, dove non c'è fornitura elettrica, e possono essere usate anche in caso di interruzione della rete elettrica, come per esempio dopo un terremoto.

La metropolitana di Roma e un ponte stradale in Svizzera

La tecnologia è stata convalidata in due cantieri edilizi: la nuova linea B1 della metropolitana di Roma e il ponte Pont de la Poya a Friburgo, in Svizzera.

Nella metropolitana, segmenti di calcestruzzo del rivestimento finale del tunnel, attrezzato con sensori GENESI, sono stati messi direttamente accanto alla fresa meccanica a piena sezione per misurare parametri come tensione, temperatura e deformazione in tempo reale.

I dati sono stati immessi, per mezzo di protocolli a basso consumo di energia, 3G e Internet, in un pannello di controllo e allarme monitorato da ingegneri e geologi impegnati nel progetto. I professionisti hanno potuto controllare se la perforazione veniva fatta in condizioni di sicurezza per i lavoratori e per i passeggeri della metropolitana.

La rete è più semplice, più veloce e più economica da installare e mantenere rispetto ai tradizionali sensori collegati per mezzo di cavi e, per avere un monitoraggio duraturo ed efficiente dal punto di vista energetico quando il tunnel sarà usato, è alimentata da micro turbine che girano con lo spostamento d’aria dei treni che passano.

Durante la costruzione del ponte svizzero, circa 25 sensori hanno misurato parametri come la tensione sui piloni, il trasferimento della portata e il vento, la temperatura e il livello dell’acqua.

“Questo si è rivelato molto utile, perché ci sono sempre molte incertezze nella progettazione, la pianificazione e la costruzione,” ha detto Holger Wörsching, un ingegnere della Solexperts AG, un’azienda svizzera che si occupa di misurazioni e che è uno dei partner di GENESI. “Quando il ponte è stato spostato per collegarsi a entrambi le parti, abbiamo avuto informazioni sulla deformazione e l’inclinazione e abbiamo potuto controllare che i carichi fossero corretti.”

Altre applicazioni

Solexperts prevede molte opportunità di impiego per questa tecnologia, che attualmente viene usata in un tunnel d’accesso per una centrale idraulica a Innertkirchen e in una ferrovia alpina esposta alle frane.

Un’azienda spin-off di GENESI (Wsense), che ha sei dipendenti, sta studiando le possibilità di utilizzare una versione miniaturizzata del sistema GENESI per monitorare molti siti del patrimonio culturale in Italia. Wsense sta inoltre aiutando il ministero italiano per il patrimonio culturale con un altra applicazione, precedentemente impensata: il difficile compito di trasportare opere d’arte da un museo all’altro.

Il 7° PQ ha investito due milioni di euro su GENESI. Il progetto ha lavorato da aprile 2010 ad agosto 2013 e ha coinvolto sette partner in quattro paesi.