Monitoramento contínuo de integridade estrutural
O monitoramento contínuo da integridade estrutural, também conhecido como SHM (Structural Health Monitoring), vem transformando a forma como engenheiros e empresas gerenciam a saúde de ativos críticos. Sua implementação permite a detecção precoce de danos como alterações no material ou nas propriedades geométricas de uma estrutura, além de possíveis modificações nas condições de contorno. Essa vigilância contínua é fundamental para antecipar falhas e melhorar a tomada de decisões em tempo real.
Historicamente, a análise de vibrações foi uma das primeiras formas de monitoramento estrutural, aplicada principalmente em máquinas rotativas e motores. Porém, o desenvolvimento de tecnologias mais avançadas e a integração de sensores permitiram a criação de sistemas de SHM mais sofisticados, oferecendo uma visão mais abrangente e integrada do estado estrutural de qualquer ativo.
Nas últimas duas décadas, o SHM tem se beneficiado de avanços significativos em diversas áreas, como a redução de custos em sensores e hardware, e a melhoria em conectividade e redes de dados, como consequência do surgimento da Indústria 4.0, com seu foco na automação e na integração de sistemas inteligentes. Sensores conectados à Internet e a utilização de Gêmeos Digitais (Digital Twins) têm impulsionado ainda mais as capacidades desses sistemas, permitindo não apenas o monitoramento, mas também a previsão e a gestão proativa da vida útil das estruturas.
O SHM pode ser aplicado de duas formas principais: para o monitoramento a longo prazo e para resposta imediata a eventos catastróficos.
- SHM a Longo Prazo: O monitoramento contínuo de estruturas expostas ao desgaste ao longo do tempo, como pontes, viadutos e malhas viárias, é essencial para avaliar o impacto da degradação ambiental e do uso constante. O SHM proporciona uma visão contínua e detalhada da condição dessas estruturas, permitindo que engenheiros determinem se a estrutura ainda é capaz de desempenhar a função para a qual foi projetada.
⦁ SHM em Eventos Catastróficos: Em cenários de alta gravidade, como terremotos, explosões ou outros eventos extremos, o SHM permite uma inspeção rápida e precisa das avarias causadas, fornecendo dados essenciais para a tomada de decisões rápidas.
Isso reduz o risco para os trabalhadores e garante respostas mais eficazes, pois as ações são baseadas em dados concretos, e não em suposições.
– A Indústria 4.0 e o SHM
Caracterizada por ser a fase industrial responsável pela automação e interconexão de sistemas inteligentes, essa integração de tecnologias como IoT, Inteligência Artificial (IA) e Aprendizado de Máquina (Machine Learning) em sistemas de monitoramento estrutural tem o poder de transformar a maneira como as estruturas são gerenciadas.
Nesse âmbito, os Digital Twins, ou Gêmeos Digitais, são uma das inovações mais empolgantes. Com a função de criar réplicas virtuais das estruturas em que estão implantadas, geram atualizações em tempo real com os dados do mundo físico. Esse casamento de informações permite não apenas a monitorização contínua, mas também a simulação e previsão de falhas, fornecendo uma visão mais aprofundada do comportamento de uma estrutura sob diversas condições. Vale ressaltar que todo Digital Twin é uma SHM, mas nem toda SHM será um Digital Twin.
Uma maneira de compreender o funcionamento do SHM é por meio de uma analogia com o sistema nervoso humano. Assim como o corpo humano possui sensores (nervos) que captam sinais do ambiente e os enviam para o cérebro para interpretação, no SHM, sensores localizados na estrutura captam informações que são processadas por um sistema central de controle. Esses dados são analisados para diagnosticar a “saúde” da estrutura gerando a capacidade de tomar decisões sobre manutenção, reparos e substituições de componentes.
A implementação de um sistema de SHM pode trazer uma série de benefícios para empresas como:
- Redução de incertezas: permitindo que decisões mais informadas e rápidas sejam tomadas;
⦁ Descoberta de reservas estruturais ocultas: Muitas vezes, as estruturas estão em melhores condições do que o esperado. O SHM pode identificar essas “reservas” e ajudar a aumentar a segurança sem a necessidade de intervenções caras e disruptivas;
⦁ Verificação de deficiências: no momento certo possibilitando identificar deficiências que poderiam passar despercebidas em inspeções tradicionais;
⦁ Qualidade de Longo Prazo: O monitoramento contínuo fornece dados cruciais que ajudam a garantir que os objetivos de qualidade sejam atendidos durante toda a vida útil de uma estrutura, desde a construção até a operação e manutenção.
À medida que a tecnologia avança e mais dados se tornam disponíveis, o SHM continua a evoluir e a desempenhar um papel fundamental na engenharia moderna. Com o crescimento da Indústria 4.0 e a integração de tecnologias emergentes, o SHM está se tornando uma ferramenta essencial para garantir a segurança, durabilidade e eficiência operacional das infraestruturas e equipamentos.
O monitoramento estrutural contínuo não é apenas uma tendência; é uma necessidade para garantir a integridade das infraestruturas que sustentam cidades, indústrias e nossa sociedade como um todo. Ao adotar soluções inovadoras, como Gêmeos Digitais e Inteligência Artificial, as empresas podem maximizar a vida útil de seus ativos e reduzir custos de manutenção, garantindo um futuro mais seguro e eficiente.
Investir em sistemas de SHM não é apenas uma escolha inteligente para a gestão de ativos, mas uma medida necessária para enfrentar os desafios da engenharia moderna. Com a capacidade de monitorar, prever e até otimizar a operação de estruturas, o SHM oferece benefícios substanciais que vão desde a segurança até a redução de custos operacionais.
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