I droni possono salvare i ponti

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Di Gian Francesco Tiramani

Gli ultimi gravissimi avvenimenti di cronaca italiani hanno riportato l’attenzione degli Amministratori e della collettività sull’annosa questione della manutenzione delle strutture, come – appunto – i ponti. Un settore dove l’uso dei droni può dare un contributo decisivo.

Ancora una volta nel nostro Paese sono gli eventi luttuosi a dettare le agende della gestione del territorio e a far scoprire che la prevenzione attenta significa anche una riduzione dei costi rispetto al rincorrere sempre l’emergenza.

L’ispezione tempestiva dei ponti è il primo passo per mantenere queste strutture sicure e in buone condizioni di guida per gli utenti; poiché il metodo d’ispezione è soprattutto l’analisi visiva, gli ispettori sono spesso messi in situazioni difficili e rischiose.

Lo scopo del presente documento, al di là di considerazioni più complesse su responsabilità, negligenze o altro che non ci competono, è di evidenziare la potenzialità delle nuove tecnologie nel monitoraggio di strutture e manufatti.

L’evoluzione del mondo dei droni civili negli ultimissimi anni sta toccando anche questo ambito applicativo e possiamo certamente parlare di una vera e propria rivoluzione.

I SISTEMI TRADIZIONALI
I sistemi tradizionali per l’ispezione delle parti non in carreggiata dei ponti prevedono soprattutto:

Snooper – strutture estensibili e snodate alloggiate su autocarri (o a traino), che consentono di portare la piattaforma che ospita i tecnici, lateralmente al ponte e anche sotto; in questo caso oltre al notevole costo di esercizio e manutenzione dei mezzi, siamo anche in presenza di un pesante impatto sul traffico a causa della chiusura di parte o di tutta la carreggiata. Piattaforme elevatrici posizionabili sotto al ponte in aree, però, spesso non accessibili o complicate da raggiungere

Calate in corda con tecnici specializzati: sono pochi gli specialisti in grado di operare in queste condizioni, il rischio è ovviamente elevato e l’accessibilità ai diversi punti da ispezionare risulta alquanto limitata.

I limiti
I lati negativi dei sistemi tradizionali (costi elevati, rischiosità delle operazioni, impossibilità o grande difficoltà a raggiungere i luoghi e l’impatto sulla circolazione degli utenti) sono ancora oggi motivo principale dell’assenza di controlli o di una loro frequenza non sufficiente a garantire sicurezza alla collettività.

LA RIVOLUZIONE DEI DRONI CIVILI

I droni (una tecnologia molto recente: parliamo degli ultimi anni per una diffusione elevata) stanno interessando gran parte delle attività umane ed in particolar modo li ritroviamo in diverse applicazioni professionali.

Una rivoluzione – in questo caso anche per il controllo delle strutture come i ponti – proprio perché i diversi limiti delle metodologie tradizionali vengono in gran parte superati grazie alle peculiarità operative di questi robot volanti:

accessibilità
Trattandosi di piccoli aeromobili pilotati a distanza, possono raggiungere anche i punti più remoti consentendo a piloti e tecnici incaricati dell’ispezione di rimanere in luoghi accessibili e sicuri, ricevendo le immagini in tempo reale

rischio
Non è necessario porre i tecnici in condizione di grave rischio per la loro incolumità

limitazioni alla circolazione
Non è più necessario occupare parti della carreggiata (così come per i sistemi tradizionali) per cui il traffico non subisce più alcuna limitazione

costi
Il costo delle operazioni è significativamente inferiore rispetto ai metodi tradizionali (approssimativamente da un quarto a un decimo) e questo significa poter organizzare rilievi puntuali che prima venivano evitati proprio per costi non sostenibili (pensiamo soprattutto agli enti territoriali minori che dispongono sempre più di minori risorse da dedicare al monitoraggio)

Vantaggi aggiuntivi

A questi significativi miglioramenti si aggiunge un elemento altrettanto fondamentale: la qualità e la profondità delle informazioni raccolte. Grazie all’impiego agevole dei droni oggi è possibile produrre:

  • Immagini fotografiche ad alta risoluzione di parti della struttura
  • Immagini fotografiche d’assieme (e ortofoto georeferenziate).
  • Filmati
  • Modelli 3D parametrici di parti delle strutture, quindi analizzabili successivamente a tavolino con possibilità di effettuare misure (lunghezza, area, volume) senza limiti e senza doversi spostare fisicamente
  • Analisi con termocamere o camere multispettrali per evidenziare diverse problematiche (come, p.e., fenomeni di delaminazione).

La visione dall’alto, poi, consente di ispezionare e documentare anche le aree limitrofe ai manufatti (come corsi d’acqua, vegetazione, dissesti idrogeologici, strade e ferrovie intersecanti, ecc.) potendo in questo modo valutare gli impatti sulla struttura in esame e prevenire conseguenze che, diversamente, non sarebbero intercettate in tempo utile.

LETTERATURA
Un esempio molto significativo di questo approccio è quello del Minnesota Department of Transportation (MnDOT) che aveva attuato uno specifico progetto già nel 2015 (solo 3 anni fa, ma un lasso di tempo significativo in relazione alla velocità di sviluppo della tecnologia in oggetto). In uno Stato che conta 20.000 ponti e 600 ispettori, il team del Dipartimento ha collaborato con gli ingegneri della Collins per sperimentare l’utilizzo dei droni al fine di ridurre i costi e minimizzare i rischi per le persone incaricate. Oltre a identificare i vantaggi dei droni, il team ha anche sviluppato linee guida che dettagliano esattamente quando e come utilizzare al meglio i droni, il tutto con un report finale di oltre 200 pagine. I ricercatori hanno identificato quattro ponti nel Minnesota che rappresentavano le configurazioni chiave incontrate dagli ispettori: un ponte locale di 25 metri nella contea di Chisago, un ponte ad arco in cemento di medie dimensioni a Oronoco, un grande ponte a traliccio d’acciaio nella contea di Morrison e un ponte ferroviario di 800 metri vicino a Stillwater, che corre a 55 metri sopra il fiume St. Croix.

I ricercatori hanno confrontato i risultati ottenuti grazie ai droni con i più recenti report di ispezione tradizionale delle stesse strutture.

I risultati
Il drone ha fornito dettagli di alta qualità sui due grandi ponti e il suo obiettivo zoom è stato efficace soprattutto sul ponte ad arco in calcestruzzo di medie dimensioni, consentendo la visualizzazione e la valutazione approfondita delle condizioni di molti elementi del ponte stesso. I ponti più piccoli, con ridotta luce inferiore, rappresentano una sfida impegnativa per i droni, in particolare per quelli che non sono progettati per operare senza segnale GPS (segnale che viene mascherato dalla struttura stessa). È evidente che il drone rappresenta in quel caso un’alternativa economicamente vantaggiosa rispetto agli snoopers (il cui solo costo di acquisto si aggira intorno ai $ 750.000 ciascuno, oltre a pesanti oneri di gestione). Sulla base dell’analisi del lavoro sul campo, dei risultati delle ispezioni, delle normative FAA per l’uso dei droni e della tecnologia emergente specifica per l’ispezione, i ricercatori hanno concluso che I droni possono essere utilizzati per l’ispezione di ponti con ridotto rischio per gli ispettori e per gli utenti. Devono essere considerati uno strumento di routine per le ispezioni e per situazioni che non richiedono l’ispezione a contatto, il test o la pulizia. Sono inoltre ideali per i sondaggi pre-ispezione, potendo analizzare – per esempio – i punti di ancoraggio delle funi e altre esigenze di sicurezza prima che inizi l’ispezione manuale (che quindi risulterà decisamente meno rischiosa).
I droni forniscono dettagli di ispezione che sono almeno equiparabili a quelli acquisiti mediante l’uso di snooper senza, però, richiedere limitazioni al traffico e con costi significativamente inferiori sia per le attrezzature che per e necessità legate al controllo della circolazione.
I droni consentono di produrre elaborati di grande definizione e con diverse possibilità di analisi successiva.

Per quanto riguarda i costi, utilizzando i metodi tradizionali di ispezione, il secondo ponte più grande del Minnesota richiedeva tre veicoli di ispezione (snooper) per un totale di otto giorni di rilievi, con un costo minimo di circa $ 59.000, esclusa la mobilizzazione delle attrezzature e le spese di viaggio.

Al contrario, il costo per l’utilizzo del drone destinato a ispezionare esattamente lo stesso ponte era di circa $ 20.000 con soli cinque giorni in loco: un potenziale risparmio del 66% (da tenere presente che oggi i costi di ispezione con droni si sono significativamente ridotti). Negli USA i ponti sono classificati in categorie che definiscono anche la frequenza dei controlli ed i droni sono indicati come la soluzione di riferimento. In Italia la stessa ANAS sta progressivamente sostituendo le metodiche di ispezione tradizionale con l’impiego dei droni.Ancora nel nostro Paese, RFI dal 2016 si affida ai droni per il controllo dei ponti ferroviari.

Tecnologia disponibile
È chiaro che la tipologia di droni da utilizzare (con camere in grado di riprendere verso l’alto, volo anche senza GPS, ecc.), i payload da impiegare ed i profili professionali di operatori e piloti da coinvolgere devono essere valutati con attenzione, trattandosi di operazioni molto specifiche che devono anche produrre elaborati coerenti con le finalità delle ispezioni in oggetto.

La proposta
Ora è possibile ispezionare in sicurezza le strutture che sino ad oggi sono state lasciate senza monitoraggio, o aumentare la frequenza dei controlli proprio perché i costi e le modalità di intervento lo consentono senza particolari problemi. Questo significa che anche gli enti locali di piccola o media dimensione possono garantire alla collettività che amministrano standard di sicurezza precedentemente non accessibili. Ovviamente la potenzialità non riguarda solo i ponti ma ogni struttura che richieda un monitoraggio tempestivo e profondo (serbatoi pensili, immobili, linee di distribuzione, aree in dissesto idrogeologico, cave, ecc.).

 

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