Tecnologia

Le infrastrutture in grado di «sentire» il proprio stato di salute

  • Abbonati
  • Accedi
dopo genova

Le infrastrutture in grado di «sentire» il proprio stato di salute

Il 17 marzo 1989, alle 8:55, la Torre civica di Pavia crolla senza segni premonitori. Per anni le cause rimangono ignote, fino a quando uno studio riesce a decifrare il meccanismo di collasso e individuare quelli che avrebbero potuto (dovuto) essere interpretati come segnali premonitori: «la struttura spanciava», aveva cioè un incremento delle dimensioni trasversali nell’ordine di millimetri, visivamente impercettibile, ma non imprevedibile. «Quel crollo – spiega Stefano Della Torre, direttore del dipartimento di Architettura, Ingegneria delle costruzioni e ambiente costruito del Politecnico di Milano – è stato imprevisto solo in quanto nessuno era “sintonizzato” con quella dimensione».

Il monitoraggio delle infrastrutture è da sempre tanto più efficace quanto più è approfondita la conoscenza dei manufatti basata sull’esperienza di chi li ha costruiti. «Non è un caso – continua Della Torre – che in passato l’assistente di cantiere diventava, a opera ultimata, il responsabile della manutenzione dell’opera. Oggi tutto questo è stato trasferito nella gestione digitale dell’informazione. Il monitoraggio di un’opera di nuova concezione si basa sull’esistenza di un sistema informativo che contiene una versione digitalizzata della struttura».

Il building information modeling (Bim) è un processo che permette di creare un modello digitale 3D dell’edificio che prende corpo ancor prima della costruzione, e che poi evolve insieme all’opera e vive con essa. «Inserendo dei sensori nell’opera, attraverso il modello digitale posso monitorare le grandezze più significative, come vibrazioni e oscillazioni, ma anche distanze tra più punti, per monitorare la trasformazione nel tempo della situazione strutturale. Posso cioè avere un controllo su come la struttura decade».

Oggi le linee guida della progettazione propongono di costruire le nuove infrastrutture già dotate di sensori. E di fornire al committente un modello digitale a cui i sensori fanno riferimento. Di fatto, un cruscotto per leggere i dispositivi di auto-diagnosi presenti nella costruzione. Per le grandi opere pubbliche con costi pari o superiori a 100 milioni di euro lo scorso dicembre un decreto del Mit ha introdotto l’obbligo della progettazione con tecniche (Bim) a decorrere dal 1° gennaio 2019.

Per le infrastrutture esistenti, la realizzazione del modello digitale richiede l’installazione della sensoristica. Gli esperti del Politecnico di Milano hanno collaborato al progetto di sensorizzazione della Basilica di Santa Maria di Collemaggio – gravemente danneggiata dal terremoto che ha ferito L’Aquila nel 2009. «Dopo il consolidamento – spiega Della Torre – tutte le volte che c’è un evento sismico, anche di lieve entità, controlliamo attraverso il modello digitale se la struttura risponde così come ce lo immaginavamo». In questi mesi il Polimi sta sensorizzando anche il Duomo di Milano, avendo ricevuto l’incarico dalla Veneranda Fabbrica del Duomo di predisporre un modello digitale di tutta la struttura, inclusi i sotterranei. «Abbiamo già analizzato i primi risultati su come si “muove” la struttura: i dati sono in linea con le attese e danno informazioni incoraggianti sulla stabilità di tutto il complesso. Le stesse tecniche possono essere utilizzate su ponti e viadotti – ricorda Della Torre, che aggiunge –: in tutti i casi, gran parte del lavoro riguarda l’interpretazione dei dati. Questa operazione è fatta dall’intelligenza umana».

«Un conto è misurare che una struttura vibri in una certa maniera, un altro è definire un algoritmo che dica se il dato raccolto deve far scattare un allarme», conferma Giulia Baccarin, co-fondatrice di I-Care Italy, gruppo specializzato in manutenzione predittiva di impianti industriali con sedi in nove paesi europei, con esperienza anche sulla manutenzione di reti ferroviarie. Per interpretare il dato diventa decisiva l’esperienza umana e la capacità di allenare algoritmi. «In ambito industriale – spiega Baccarin – dove la manutenzione predittiva ha accumulato più esperienza, possiamo oggi predire guasti agli impianti con sei mesi di anticipo sul loro manifestarsi. Sui macchinari rotanti come motori elettrici e pompe, siamo invece in grado di prevedere 98 difetti meccanici o elettrici su 100, con un preavviso che va dai tre ai sei mesi».

Si chiama design for maintenance: progettare (o ristrutturare) un’opera perché sia facile da mantenere, sicura, ispezionabile e affidabile. Un’operazione troppo costosa? «La mia tesi – risponde secco Della Torre – è che sia redditizia. Quando devo intervenire su un’opera, per manutenerla, la conoscenza che ho di essa è un investimento, non una spesa».

Poter contare su infrastrutture capaci di “sentire” e comunicare il proprio stato di salute è un vantaggio non solo economico ma anche per la sicurezza e la tutela pubblica, come dimostra il destino del Viadotto Polcevera. «Tuttavia – sottolinea Carlo Ratti, architetto e ingegnere, direttore il Mit Senseable City Lab e fondatore dello studio Cra-Carlo Ratti Associati - per le infrastrutture esistenti, fare un “retro-fitting” richiede oggi costi molto elevati. Nei fatti solo una percentuale molto piccola delle infrastrutture, sotto il 10%, può essere realisticamente dotata di capacità di “auto-controllo”. Per questo motivo è importante sviluppare tecniche che utilizzino altre fonti di dati. Per forme alternative di monitoraggio».

Da anni il gruppo di Ratti utilizza i dati raccolti dagli accelerometri dei cellulari dei cittadini per mappare la presenza di buche nel manto stradale della città di Boston. Recentemente lo stesso sistema è stato utilizzato per rilevare le vibrazioni di due ponti (si veda l’articolo qui sotto, ndr).

Approcci alternativi che sembrano degni di essere promossi e non scartati a priori. La cronaca ne dà conferma. A Firenze, un rilievo composto da oltre 76 milioni di triangoli - ottenuto con l’ausilio di tecnologie robotiche e tecniche di scansione 3D - ha messo in evidenza la carenza della struttura lignea di copertura della cupola del San Carlo dei Barnabiti. Sempre in questi giorni il Ministero per i beni e le attività culturali ha avviato un progetto per integrare le informazioni della «Banca dati del rischio» dei beni culturali e ambientali, che ora potranno registrare anche dati raccolti da droni o satelliti con tecniche di aerofotogrammetria e analisi geospaziale.

© Riproduzione riservata