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La rivoluzione nei controlli sulle opere autostradali nasce in Italia: la fibra ottica NTSG

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Alla base di nuovi importanti sistemi per il controllo digitalizzato delle opere stradali, si trova il sistema OF brevettato da Paolo Persi del Marmo. Un software tricolore che sfrutta la fibra ottica per tutelare ponti, viadotti e gallerie, ma utile anche sulle vetture. L'intervista di automoto.it, anche in podcast, per conoscere i dettagli e le convenienze possibili

Per la serie “forse non tutti sanno che” scopriamo oggi la storia recente di un ingegnere italiano i cui brevetti per sistemi di misura, tramite fibra ottica, sono divenuti qualcosa di realmente molto utile sulla rete stradale e non solo. Si parla di controlli digitali, precisi e costanti grazie a fibra e sensori passivi, con una piattaforma che permette risparmi oltre che maggiore precisione d’intervento.

Il tutto con applicazione nel monitoraggio strutturale, per la sicurezza di ponti e viadotti, volendo citare opere molto note anche per dei drammi. Quelli dovuti talvolta a inefficienze nei controlli, durante gli anni. Alcuni non sarebbero avvenuti forse, con un sistema che identifica in tempo gli stati critici e analizza i parametri di deformazione costantemente, anche se sono sotto soglia di allarme, aiutando molto a prevenire i comportamenti delle strutture stesse.

Deformazioni e Rivoluzione tecnologica

Paolo Persi del Marmo, CEO di NTSG, nell’intervista riproposta anche sul Podcast di Automoto spiega i concetti e gli strumenti alla base di quella che per certi versi è una rivoluzione, in questi ambiti, permessa dalla tecnologia e dall’impiego combinato alla connettività. La fibra, un elemento noto e comune per la comunicazione, diventa utile per la misurazione precisa e “in diretta” di strutture, di forme, di movimenti.

Quanto per NTSG e i partner inizialmente era solo nel'ambito di Ricerca e Sviluppo, in fase sperimentale per esempio nella nautica (Coppa America) è poi arrivato nell’automotive (F1 e pneumatici) ed oggi il sistema è in applicazione: al servizio di tutti per le infrastrutture autostradali. Un sistema di misura delle deformazioni, 2D e 3D, denominato OF (ovvero Optical Fibre) che permette di ottenere grandezze ingegneristiche in tempi immediati, con flusso costante.

Sono le grandezze fondamentali per monitorare ponti, viadotti, gallerie, edifici ma anche parti dinamiche. Sembra difficile da credere ma in quest’ambito, con il sistema NTSG applicato ad alcune tratte di autostrada, siamo oggi tra i migliori in Europa e al mondo, tecnologicamente. Pur con l’onere di un maggior numero opere da controllare, rispetto ad altre nazioni e il fatto che questi sistemi devono ancora estendere la loro diffusione.

Strutture e loro dinamiche

Sono davvero moltissime le applicazioni di un controllo OF, non solo per le strade se si pensa alle costruzioni, o alle reti di gas e liquidi. Restando nel mondo della mobilità, con il sistema della NTSG presente su tratti stradali si possono identificare sia i parametri fisici della struttura, per l’usura tradizionale dei materiali e la deformazione, sia il passaggio dei veicoli e i fenomeni atmosferici o sismici, con quantità e direzione dei flussi in tempo reale.

Un sistema che, pur controllando molto delle opere cui è applicato, non è ingombrante e nemmeno facilmente visibile. “Le fibre sono piccole – spiega Paolo Persi del Marmo - circa 150 / 250 micron, protette e immerse nell’asfalto, quando servono al controllo di traffico e stato salute del manto stradale. Controllare quanto e come si muovono i veicoli su certe opere, vuole dire poterne anticipare le condizioni future. Si analizzano i carichi, il deterioramento per passaggio dei mezzi pesanti e altro utile per scoprire come un’opera viene utilizzata, il suo stato di salute”. Prevenire quindi diventa più agevole e poi il mantenere dove serve, quando serve, grazie ai rilievi su fibra che riguardano sia l’opera sia quanto accade sulla stessa.

Più valori, meno interventi e costi

Sembra tutto molto logico, ma un sistema OF innovativo come quello NTSG non era e non è contemplato, ancora oggi, su infinite opere sparse nel mondo, dove se ben usato permetterebbe di risparmiare risorse, diminuendo i rischi.

Il tema autostrade vede di norma un concessionario che deve mandare personale con frequenze variabili, a eseguire rilievi e verifiche prevedendo solo poi delle eventuali azioni. Il sistema automatico OF è meglio di un’ispezione visiva diluita nel tempo sotto vari punti di vista. Con le fibre presenti e funzionanti sono letti valori in modo automatico e continuo (h24). Permettendo un passo enorme, rispetto al passato. Si può anticipare, invece di rincorrere e le ispezioni visive, che restano, avvengono quando ci sono anomalie segnalate in tempo reale dal sistema. Ispezioni eseguite con informazioni più precise e ottimizzate, nei loro tempi e nei costi. Di conseguenza anche gli interventi manutentivi, risultano molto più puntuali.

Tra le misure tipiche del controllo OF sulle autostrade, ci sono quelle di parametri fisico-chimici, meccanici e tecnologici. Quindi le deformazioni verticali (anche al passare dei mezzi) la vibrazione e la rotazione. Poi gli spostamenti degli appoggi, i movimenti longitudinali e altro che sia possibile. Il software che elabora tutti i dati è in grado di valutare così una moltitudine di stati: quello di compressione, allungamento, carico, torsione, pressione, spostamento, corrosione (misurata come variazione del coefficiente elastico nei materiali) inclinazione, accelerazione e temperatura.

Proprio il software della piattaforma (IoT) è in grado di generare allarmi, se ci sono dei valori fuori soglia, con precise notifiche. Persi del Marmo ci spiega che di norma può essere dedicata una sola persona, che accede alla piattaforma per il normale controllo dei flussi i dati su più opere. Questo un altro elemento di economia. Al contrario sono molti i sensori, “Mediamente 12/15 su ogni punto di intervallo”. Tutto che viaggia in un flusso costante, ma senza grandi assorbimenti di corrente elettrica per cui il sistema resta modulare, nel tempo.

Quali convenienze possiamo stimare, per un tratto autostradale controllato dal sistema OF di NTSG? “In circa tre anni si ha il punto di pareggio, tra investimento e benefici, ma le concessioni sono spesso di 25 anni, per cui dal quarto fino a termine ci sono risparmi”.

Risparmi anche ambientali “L’inquinamento è minore quando si eliminano gli interventi fatti senza conoscenza, anche se non serve. Demolire, rimuovere e ricostruire un’opera come un viadotto nel momento giusto genera meno residui per l’ambiente”.

Pochi elementi tanti dati

Com’è fatto in sintesi il sistema OF? “La rete è fisicamente composta dal cavo, tra 1 mm e 10 mm, si vede poco e scorre a terra in sicurezza (a volte si sfruttano le fibre delle telecomunicazioni). Ci sono tre elementi: le fibre con sensori passivi all’interno, il data-logger che gestisce il fascio luminoso (in “armadio” ovvero ambiente protetto, anche a vari Km di distanza data la stabilità del segnale) e ultimo il Server (dove si analizzano i dati generando avvisi e inviando informazioni alla piattaforma in cloud, per le analisi)”.

Quanti dati vengono gestiti? “La mole dati dipende dal tipo di misure e acquisizioni. Oggi con trentaquattro opere (ponti, sovrappassi e gallerie) ci sono quattro Terabyte l’anno di dati. Sono archiviati e utili a livello storico, per riflessioni e analisi di altre opere analoghe”.

Luoghi

A oggi sistemi del genere con brevetto NTSG sono presenti in zona Genova, ma anche Milano e sulla Salerno Reggio Calabria, passando anche tra Roma e Firenze. Nei prossimi anni potrebbero diffondersi ancora di più, per l’apprezzamento su nuove opere da monitorare subito, con le fibre ottiche. Ovviamente non è scontato, avere sistemi OF ovunque, è un investimento che passa anche dalla volontà degli Enti.

In Italia, contrariamente a quanto si pensi, siamo più avanti di altri, come ricorda Persi del Marmo. I fatti eclatanti balzati alle cronache sono parte di una rete molto più articolata e difficile da mantenere, rispetto ad altre nazioni e lo sforzo attuale potrebbe, almeno in questo ambito, proiettare l’Italia davanti anche a Paesi extra-europei spesso citati come i più avanzati.

“Bisogna studiare il comportamento delle strutture prima che diventi critica la situazione. Capire se alcuni elementi si deteriorano troppo. È necessario analizzare tutte le opere, anche le nuove, per comprendere come cambiano nel tempo”.

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