IoT per la Sicurezza: Tokbo per il monitoraggio di strutture di sostegno in acciaio. Le strutture in acciaio sono soggette a carichi e forze che rappresentano vere e proprie sfide ingegneristiche, a cui è necessario prestare attenzione osservandone il comportamento nel tempo. Su tali strutture, il monitoraggio si rivela essere un aspetto chiave per individuare deformazioni o stati di sforzo critici che ne possono compromettere la stabilità e la sicurezza.
L’implementazione di sistemi di monitoraggio come quello di Tokbo (che, nello specifico, parte dalla sensorizzazione dei bulloni della struttura stessa): l’abilitazione di una manutenzione di tipo predittivo e maggiormente efficace, la garanzia della sicurezza e l’ottimizzazione dei costi di gestione per l’intero ciclo di vita dell’asset. Il monitoraggio strutturale è un tema che sta accumulando una rilevanza crescente in un ampio numero di settori, dove tecnologie come l’Internet of Things (IoT), l’Intelligenza Artificiale (IA), il Building Information Modeling (BIM) e la creazione di Digital Twin vengono sempre più spesso implementate per portare le strutture a un livello superiore di innovazione e digitalizzazione. Il processo di digitalizzazione già avviato sta rivoluzionando le modalità di progettazione, gestione e monitoraggio delle strutture, sia già esistenti che di nuova costruzione, dove la sicurezza assume un ruolo centrale nel garantire la sostenibilità e la resilienza di strutture costantemente soggette a variazioni di comportamento. Tali variazioni possono essere legate a fattori endogeni (come, ad esempio, l’inevitabile processo di aging delle strutture o le forze a cui sono assoggettate, facenti parte del ruolo strutturale) o esogeni, tra cui si annoverano quelli relativi alle condizioni atmosferiche, come la corrosione, o i cambiamenti di temperatura che possono provocare dilatazioni o contrazioni nei materiali. Quelli menzionati sono solo alcuni dei fattori che, nel tempo, possono arrivare a compromettere la sicurezza e la stabilità delle opere. La digitalizzazione offre strumenti all’avanguardia per affrontare queste sfide. Dotarsi di sistemi di monitoraggio che consentano la raccolta di dati precisi e integrati permette di implementare modelli predittivi, di automatizzare processi di ispezione e pianificare efficacemente interventi di manutenzione, minimizzando i rischi legati alla sicurezza e garantendo una maggiore longevità delle strutture. Un’azienda italiana specializzata in sistemi di monitoraggio è Tokbo, startup nata dal Gruppo Agrati, multinazionale leader nelle soluzioni di fissaggio per il settore automotive. Tokbo ha arricchito l’esperienza pluridecennale del gruppo nell’ambito dei fastener sviluppando una tecnologia innovativa proprietaria; il risultato è un sistema di monitoraggio innovativo multidimensionale, caratterizzato da ampia flessibilità di applicazione e scalabilità, che garantisce un monitoraggio costante e da remoto garantendo sicurezza e ottimizzando i costi di gestione. La fruizione delle telemetrie live e delle informazioni di sintesi viene garantita al committente mediante l’accesso alla piattaforma Tokbo, da cui si ottiene una diagnosi in real-time dello stato di salute dell’infrastruttura. Il sistema è inoltre progettato per notificare immediatamente la rilevazione di anomalie rispetto a due soglie di tolleranza personalizzabili, mediante l’invio automatizzato di e-mail ed SMS al personale designato.
IL PROGETTO: STRUTTURE DI SOSTEGNO PER CAPANNONE AMPLIATO
Parliamo di un capannone, oggetto di un recente rinnovo strutturale. L’emergere dell’esigenza di maggiore spazio ha portato alla rimozione del muro-tagliafuoco e di una serie di pilastri che separavano l’area in due zone. I lavori hanno dato vita ad una struttura di notevoli dimensioni. Quattro cavalletti in acciaio, della lunghezza di 114 m e dell’altezza di 16 m, sono stati eretti per il sostegno del tetto, ora non più sorretto dal muro divisorio, del peso di oltre 900 tonnellate. Il cliente ha voluto dotare la struttura oggetto di una tale sfida ingegneristica di un sistema di monitoraggio da remoto, che tenesse sotto controllo in tempo reale i carichi a cui i cavalletti sono sottoposti, soprattutto durante le delicate fasi di collaudo e di presa in carico della struttura. Il sistema di monitoraggio scelto è stato quello di Tokbo, la cui intensa fase di progettazione ha previsto la sensorizzazione di 176 bulloni, distribuiti sulle giunzioni significative dell’asset. Il sistema garantisce 1.440 letture giornaliere per ciascun sensore, che porta a un totale di 92.505.600 letture di dati all’anno.
IL MONITORAGGIO DURANTE IL COLLAUDO
Come anticipato, il monitoraggio di Tokbo è risultato fondamentale durante le delicate fasi di collaudo delle nuove strutture; ai cavalletti sono stati applicati dei carichi crescenti per verificare il comportamento statico della struttura e individuare eventuali criticità.
I sensori installati da Tokbo hanno rilevato, su alcuni dei bulloni monitorati, delle variazioni nella forza di serraggio, permettendo così di avere una panoramica più dettagliata sullo stress a cui è stata sottoposta la struttura.
Tokbo ha monitorato ininterrottamente i seguenti parametri:
- Forza di serraggio
- Temperatura
- Orientamento
- Intensità di accelerazione
- Frequenze principali di vibrazione (spettrogramma)
Dai grafici estratti dalla piattaforma web Tokbo emerge una risposta a “gradino” della struttura, da cui si evince un notevole decadimento della forza di serraggio in alcune giunzioni bullonate sottoposte a carico di compressione, per effetto della deformazione della struttura. Il monitoraggio dei bulloni è risultato dunque fondamentale per osservare e tenere sotto controllo il comportamento della struttura e dei giunti imbullonati.
LA PRESA IN CARICO E LE FASI SUCCESSIVE
Successivamente al collaudo, il Monitoring System di Tokbo ha rivestito un ruolo importante durante la cosiddetta “presa in carico della struttura”, ovvero la fase in cui ai cavalletti è stato trasferito il peso dei 2 capannoni precedentemente separati.
Dai dati rilevati dai sensori e trasmessi in piattaforma emerge che anche la presa in carico dei quattro cavalletti ha determinato un’evidente variazione dello stato di sollecitazione delle giunzioni. Il sistema ha prontamente segnalato tali variazioni mediante notifiche automatiche, che hanno acceso l’attenzione sul fenomeno. I tecnici di Tokbo hanno dunque analizzato nel dettaglio il comportamento della struttura e la conseguente ripercussione sui sensori, riportando consigli tecnici e di monitoraggio, specialmente sui giunti che si sono rivelati essere più critici, a supporto dei tecnici che gestiscono le strutture metalliche. Ad oggi il monitoraggio prosegue e l’analisi delle evoluzioni delle telemetrie resterà fruibile costantemente attraverso la piattaforma cloud.