Metodo e sistema per il monitoraggio strutturale di corpi solidi per identificare e monitorare la crescita di anomalie interne

Risultato della ricerca:

Il risultato della ricerca che si intende avviare al percorso di valorizzazione è inerente al campo della rilevazione e del monitoraggio dell’integrità strutturale di corpi solidi. Tale ricerca concerne la Domanda di deposito brevetto n. 102017000133871. Le descrizioni sotto sono parzialmente tratte da tale domanda. Più nel dettaglio, riguarda un metodo ed un sistema, passivi e non distruttivi, basati sull’interpretazione dalla risposta o “firma strutturale” del corpo solido monitorato, alle sollecitazioni a cui esso è soggetto durante il suo normale utilizzo. Il metodo ed il sistema permettono di individuare tempestivamente stati di degrado all’interno di corpi solidi, come ad esempio l’insorgere e/o la propagazione di anomalie o alterazioni all’interno della struttura solida del corpo, soprattutto quando essi non appaiano visibili ad una osservazione della loro superficie esterna (ispezione visiva).
Col termine “anomalie” si vogliono intendere alterazioni (strutturali, geometriche, compositive come ad esempio, a titolo esemplificativo e non esaustivo, fessure, incrinature, fenditure, rotture, spacchi, crepe, cavità, vuoti, spaccature, presenza di umidità, ghiaccio o di acqua) poste all’interno o sulla superficie del corpo monitorato.
L’invenzione (è stata presentata una domanda di brevetto) può essere pensata come strumento di supporto all’attività di monitoraggio di corpi solidi (come ad esempio le infrastrutture dell’ingegneria civile e meccanica). Si rivolge, dunque, a chiunque abbia le necessità di: i) Rilevare tempestivamente la variazione delle normali condizioni strutturali e di funzionamento/operative del corpo monitorato (identificazione); ii) Localizzare la parte del corpo solido in cui la variazione suddetta è avvenuta (localizzazione); iii) Stimare l’entità della variazione (quantificazione); iv) Utilizzare dati oggettivi, univoci e misurabili per mettere a punto una strategia o un intervento idoneo e tempestivo per il ripristino, qualora fosse possibile, delle normali condizioni strutturali del corpo solido monitorato (ad esempio un intervento manutentivo immediato/manutenzione predittiva). Com’è noto, l’attuazione di interventi di manutenzione mirati ed immediati consente di ottenere notevoli risparmi in termini di costi e tempi di gestione e manutenzione e può avere come conseguenza un notevole aumento della vita utile del corpo solido monitorato.

Riferimento a finanziamenti precedenti:

Il risultato della ricerca oggetto della presente proposta non è stato oggetto di precedenti bandi di finanziamento. Purtuttavia, risultano presenti potenziali aree di congruenza con il progetto POR Sicurvia (1.2.2).

Innovatività rispetto a soluzioni già esistenti:

Nello stato dell’arte e della tecnica, si possono trovare tecniche e metodi differenti che permettono di rilevare e monitorare la presenza di alterazioni delle condizioni strutturali di corpi e strutture solide. La pluralità dei metodi di monitoraggio ed individuazione dello stato di un corpo, infatti, si basa sulla osservazione ed il rilievo delle condizioni nelle quali si trova la superficie esterna del corpo stesso, e, pertanto, comporta un livello di approfondimento e di tempestività che possono essere insoddisfacenti.
Esistono, poi, metodi che riescono a individuare alterazioni interne e non visibili che di solito si basano o su tecniche endoscopiche (distruttive), o su dispositivi, sensori e trasduttori che sfruttano la capacità dei corpi di trasmettere varie forme di energia (ad esempio vibrazionale o elettrica). I metodi suddetti richiedono tecnici esperti nell’utilizzo delle apparecchiature su citate e spesso, nel caso di strutture ed infrastrutture, implicano l’interruzione delle normali attività svolte per mezzo della stessa o delle normali condizioni operative svolte dalla stessa.
Le principali innovazioni della soluzione proposta si riferiscono alle seguenti caratteristiche:
– maggiore sostenibilità: metodo passivo (cioè che non necessita di una sorgente), e non distruttivo (non danneggia le strutture esistenti e non intralcia/interferisce con la costruzione delle nuove);
– capacità di rilevare danni profondi (i metodi comunemente utilizzati forniscono informazioni su danni superficiali o su danni profondi che hanno raggiunto il loro ultimo stadio, cioè si sono propagati dall’interno verso l’esterno, interessando l’intera sezione della struttura);
– utilizzo della combinazione di differenti tecniche di analisi dati;
– utilizzo di diverse tipologie di sensori a basso costo (acquisto/manutenzione), bassi consumi (gestione), capaci di comunicare senza fili in maniera intelligente (smart);
– diverso dai metodi esistenti che sono basati su accelerometri, microfoni, ultrasuoni, emissione acustica, analisi di immagini, firma acustica, analisi di singole parti di una struttura, sola rilevazione della propagazione di fessure.

Titoli di proprietà intellettuale:

Domanda di deposito n. 102017000133871 inoltrata all’Ufficio Italiano Brevetti e Marchi (UIBM) in data 22/11/2017, dal titolo: “Metodo e sistema per il monitoraggio strutturale di corpi solidi per identificare e monitorare la crescita di anomalie interne”.

Principali applicazioni e mercato di riferimento:

Una possibile realizzazione del metodo trovato si concretizza ad esempio con il monitoraggio di un’infrastruttura stradale. Mediante l’utilizzo di un sistema di monitoraggio progettato per la captazione, l’elaborazione e lo scambio di dati provenienti da vari sensori ubicati in punti strategici dell’infrastruttura monitorata (ad esempio a bordo strada, fuori dalla corsia di marcia o d’emergenza), è possibile identificare la presenza di danni nella sezione stradale e inviare questa informazione a diversi stakeholder (ad es. le autorità di gestione dell’infrastruttura e/o gli utenti della stessa). Ad esempio, un ente gestore, avendo a disposizione queste informazioni, può verificare costantemente lo stato di salute dal punto di vista strutturale della pavimentazione stradale monitorata e pianificare gli interventi di manutenzione (ordinaria o straordinaria) idonei a mantenere o ripristinare le normali condizioni di funzionamento e per questo aumentare la vita utile della pavimentazione.
La soluzione proposta può essere facilmente applicata ad altre tipologie di infrastrutture e strutture, e opportunamente adattata in funzione del grado di rischio al quale il corpo da monitorare è soggetto, della destinazione d’uso, del livello di sviluppo tecnologico, in termini di ICT e IoT, dell’esistente, e del grado di complessità delle informazioni che si vogliono estrarre (comunicazioni tra strutture/infrastrutture, tra utenti e struttura/infrastruttura, tra mezzi di trasporto e struttura/infrastruttura).
Il mercato di riferimento è quello della gestione del patrimonio edilizio ed infrastrutturale esistente, della gestione della sicurezza, delle emergenze e del rischio, dei sistemi integrati, dell’elettronica applicata, delle telecomunicazioni, dell’ingegneria civile, delle smart city e smart road.

Esigenze per l’ulteriore sviluppo – Industrializzazione:

L’ulteriore sviluppo della soluzione proposta dovrebbe essere volto alla ottimizzazione dei prototipi già realizzati in laboratorio, per l’applicazione del sistema e del metodo in differenti contesti reali (ad es. su infrastrutture stradali, edifici, ecc.), arrivando agli stadi TRL 5 e TRL 6 (cioè la convalida e dimostrazione della tecnologia in ambiente industrialmente rilevante) per arrivare poi al TRL 7 (cioè alla dimostrazione di un prototipo di sistema in ambiente operativo), che darebbe la possibilità di studiare differenti aspetti legati ad esempio alle prestazioni, all’affidabilità, alle probabili interferenze con altri sistemi, all’applicabilità in differenti contesti, alla sicurezza, all’impatto sociale ed economico dato dall’utilizzo e l’introduzione di tali sistemi.