Monitoramento de pontes graças à Internet das Coisas
Os sistemas mais inovadores para monitoramento de pontes e infraestruturas com a ajuda de sensores BIM e IoT. Descubra mais
O monitoramento de pontes é uma ação preventiva essencial para a segurança da infraestrutura e de seus usuários.
Atualmente, existem novas tecnologias que facilitam e melhoram o monitoramento de infraestruturas, como sensores, ferramentas digitais, inteligência artificial e sistemas IoT. Neste artigo, exploraremos o papel de uma plataforma BIM IoT na gestão do patrimônio de infraestrutura, com foco no monitoramento de pontes e nas tecnologias utilizadas.

Monitoramento de pontes com uma plataforma IoT BIM
O que é o monitoramento de pontes?
O monitoramento de pontes é um processo que envolve a observação e coleta de dados sobre as condições estruturais e funcionais de uma ponte. Através de sistemas de monitoramento adequados, é possível identificar eventuais anomalias ou degradação de materiais, garantindo segurança, eficiência e durabilidade do trabalho ao longo do tempo.
Como avaliar a segurança das pontes existentes
A avaliação da segurança das pontes existentes baseia-se em vários parâmetros, incluindo:
- idade;
- material;
- tipo de estrutura;
- carga;
- exposição a agentes atmosféricos.
As metodologias de avaliação incluem:
- análise visual;
- inspeção de drones;
- uso de sensores e sistemas de monitoramento;
- cálculo da capacidade de carga através de modelos matemáticos e softwares especializados.
Inspeção e monitoramento de pontes para avaliação de segurança
As pesquisas de monitoramento e inspeção de pontes são duas abordagens complementares para avaliar a segurança da ponte.
O monitoramento consiste na detecção de dados em tempo real através de sensores e sistemas de monitoramento, permitindo uma avaliação contínua das condições estruturais. As investigações de inspeção, por outro lado, envolvem uma análise visual ou o uso de tecnologias específicas em momentos predeterminados.
Inspeções visuais e a compilação de folhas de defeitos da ponte são processos fundamentais para garantir a segurança e a manutenção adequada da infraestrutura. Durante essas inspeções, técnicos e engenheiros examinam a condição dos conveses, identificam quaisquer problemas ou danos estruturais e documentam os resultados para planejar quaisquer reparos ou manutenção.
Abaixo estão algumas das principais etapas para inspeção visual e compilação de folhas de defeitos da ponte.
- planejamento e preparação: antes de prosseguir com a inspeção, é importante planejar e preparar a atividade adequadamente. Isso inclui revisar informações históricas sobre a ponte, identificar áreas críticas a serem examinadas e reunir as ferramentas e equipamentos necessários.
- Inspeção preliminar: a inspeção começa com uma análise visual geral da ponte, para detectar quaisquer sinais óbvios de danos ou degradação. Isso pode incluir rachaduras, corrosão, erosão, distorções ou outras anomalias estruturais.
- Inspeção detalhada: Uma vez identificadas as áreas de interesse, os inspetores procedem a um exame mais minucioso. Isso pode incluir o uso de ferramentas de diagnóstico específicas, como martelos de teste, endoscópios ou medidores de espessura ultrassônicos, para avaliar com mais precisão a extensão e a gravidade dos defeitos detectados.
- Documentação: durante a inspeção, os inspetores preenchem as fichas de defeitos, registrando todos os detalhes relevantes, incluindo a localização dos defeitos, sua extensão e gravidade, e quaisquer recomendações para reparo ou manutenção. Essas guias podem ser usadas posteriormente para determinar prioridades para intervenções e monitorar o progresso ao longo do tempo.
- Análise de dados e relatório final: uma vez concluídas as inspeções e a compilação das fichas de defeitos, os engenheiros analisam os dados coletados e elaboram um relatório final que resume os resultados. Este relatório pode ser utilizado para fundamentar decisões relativas à manutenção, reparação ou melhoria da infra-estrutura.
- Monitoramento e manutenção: por fim, é importante continuar monitorando e mantendo pontes ao longo do tempo, realizando inspeções periódicas e implementando as recomendações decorrentes dos relatórios de inspeção. Isso ajudará a garantir a segurança e a durabilidade a longo prazo da infraestrutura.
As vantagens do monitoramento de pontes incluem a capacidade de detectar anomalias ou degradação precocemente, reduzindo riscos e custos de manutenção. No entanto, a instalação e o gerenciamento de sistemas de monitoramento exigem recursos e conhecimentos específicos. Os levantamentos de inspeção, por outro lado, podem ser mais baratos e menos complexos, mas oferecem uma visão menos detalhada e contínua das condições da ponte.
A integração de ambos os métodos permite obter uma visão completa e precisa das condições da ponte e planejar intervenções de manutenção mais eficazes.
Exemplo de monitoramento de pontes: IOT e BIM
Um exemplo de um sistema de monitoramento de pontes baseado em tecnologias IOT e BIM envolve o uso de sensores conectados a uma rede de comunicação para detectar dados sobre condições estruturais, como deformações, vibrações, temperatura e corrosão. Esses dados são então integrados ao modelo BIM (Building Information Modeling) da ponte, que permite visualizar e analisar informações em tempo real e apoiar o gerenciamento e a manutenção da infraestrutura.
O caso do viaduto “Canalone”
O estudo de caso proposto refere-se ao monitoramento com sistemas inovadores do viaduto Canalone, localizado ao longo da rodovia Nápoles-Salerno.
O projeto de pesquisa é o resultado da colaboração de seis universidades italianas, incluindo o Departamento de Estruturas para Engenharia e Arquitetura da Universidade Federico II de Nápoles.

Monitoramento de pontes | O case do viaduto “Canalone”
Trata-se de um viaduto com arco, em concreto armado, com uma luz de 120 m e 11 baías. Primeiramente, criamos o modelo BIM 3D da infraestrutura, absolutamente necessário para coletar os dados provenientes dos sensores instalados no próprio viaduto.
Os sensores instalados foram:
- 48 sensores de pressão
- 6 acelerômetros triaxiais
- 3 termopares
Com relação aos sensores de pressão, um primeiro grupo foi instalado em pares nos pilares da ponte, a 75 cm do intradosso da viga, a fim de analisar a carga de deslocamento. O segundo grupo foi instalado no arco da ponte, com o objetivo de verificar o estado de tensão e a descarga geral da ponte quando sujeita à carga de tráfego.
Os acelerômetros triaixiais foram instalados nas duas vigas de bordo para analisar as propriedades dinâmicas da estrutura e monitorar sua evolução ao longo do tempo;
O sistema foi completado com:
- 8 nós para o gerenciamento de dados dos sensores de pressão;
- 2 nós para acelerômetros;
- 1 roteador 4G e sistema de conexão de fibra.
Para o processamento dos dados, foi necessário remeter-se a um domínio de valores padrão, útil para definir se os movimentos são devidos a fatores aleatórios ou decorrentes da passagem de veículos pesados. Depois de coletar, analisar e processar os dados, eles devem ser visualizados com a ajuda de plataforma de interoperabilidade que garanta repositório, acesso e rastreabilidade dos dados, além de seu monitoramento em tempo real com alertas e geração de relatórios.
Com o usBIM.IoT é possível integrar modelos BIM e sistemas IoT: o modelo BIM 3D é carregado dentro da plataforma, completo com os sensores aplicados à infraestrutura real. Os dados captados pelos sensores fazem com que o modelos 3D seja atualizado em tempo real. É possível realizar uma verificação visual graças às diversas cores associadas aos sensores.
Sistema de monitoramento da ponte
Um sistema de monitoramento de pontes é um conjunto de ferramentas e tecnologias usadas para avaliar e manter as condições estruturais das pontes ao longo do tempo. Permite detectar eventuais problemas ou danos estruturais, fornecendo informações úteis para a manutenção e gestão das pontes.
Um sistema completo e profissional de monitoramento de pontes consiste nos seguintes componentes principais:
- sensores: dispositivos que detectam e medem vários parâmetros estruturais e ambientais da ponte.
- Sistema de Aquisição de Dados (DAQ): componente que coleta e armazena dados de sensores. Consiste em unidades de aquisição de dados, que realizam a conversão do sinal analógico para digital e armazenam os dados para posterior processamento.
- Sistema de comunicação: permite a transmissão de dados entre os sensores, o das e o centro de controle. Pode usar diferentes tecnologias, como cabos, redes sem fio ou fibra óptica, dependendo das necessidades específicas do projeto.
- Centro de controle e monitoramento: estação onde operadores e engenheiros analisam os dados coletados pelo sistema de monitoramento. O centro de controle está equipado com software e hardware dedicados ao processamento e visualização de dados, permitindo fácil interpretação das informações coletadas.
- Software de análise e diagnóstico: programas usados para processar e analisar os dados coletados, a fim de identificar quaisquer anomalias ou tendências que possam indicar problemas estruturais. O software pode incluir algoritmos de aprendizado de máquina, modelos numéricos e técnicas de análise estatística para melhorar a confiabilidade e a precisão dos diagnósticos.
- Sistema de alarme e notificação: em caso de detecção de condições críticas ou potencialmente perigosas, o sistema de monitoramento pode gerar automaticamente alarmes e notificações para alertar os operadores e engenheiros responsáveis. Isso permite uma intervenção oportuna para evitar mais danos ou situações perigosas.
Em resumo, um sistema de monitoramento de ponte profissional e detalhado é composto por uma série de sensores, um sistema de aquisição de dados, um sistema de comunicação, um centro de controle e monitoramento, software de análise e diagnóstico e um sistema de alarme e notificação.
Tipos de pontes, patologias mais frequentes e tipos correspondentes de monitoramento
Os principais tipos de pontes incluem arco, viga, prateleira, cabo e pontes suspensas. Cada tipo de ponte pode apresentar patologias específicas, como corrosão, trincas, afundamentos ou deformações. O monitoramento adequado varia de acordo com o tipo e patologias presentes e pode incluir métodos como monitoramento de deformações, vibrações, temperatura ou corrosão.
Tipos de monitoramento de pontes
O monitoramento de pontes pode ser do tipo estático, dinâmico e ambiental.
O monitoramento estático lida com a detecção de deformações e cargas permanentes, enquanto o monitoramento dinâmico lida com vibrações e tensões induzidas pelo tráfego e pelo vento. O monitoramento ambiental, por outro lado, concentra-se em parâmetros como temperatura, umidade e corrosão, que podem afetar a vida e a segurança da ponte.
O monitoramento dinâmico da ponte se concentra na detecção de vibrações e tensões induzidas pelo tráfego, vento e eventos sísmicos. Através da análise dos dados coletados, é possível identificar eventuais anomalias estruturais, avaliar o efeito das tensões sobre a ponte e prever sua duração ao longo do tempo.
Projeto e instalação de um sistema de monitoramento
O projeto e a instalação de um sistema de monitoramento de pontes exigem uma análise precisa das necessidades específicas da infraestrutura, a escolha dos dispositivos e métodos de monitoramento mais adequados e a definição de uma rede de comunicação para transmissão de dados. Além disso, é importante prever procedimentos de manutenção e calibração dos dispositivos, bem como o treinamento do pessoal envolvido na gestão do sistema.
O que é o IoT e como ela pode ser usada para monitoramento de pontes
A Internet das Coisas (IoT) é um conjunto de dispositivos interconectados que se comunicam entre si através da Internet. Esses dispositivos podem incluir sensores, atuadores e sistemas de processamento de dados. A IoT pode ser usada para monitorar diferentes parâmetros da ponte, como vibração, deformação, temperatura e tráfego, permitindo monitoramento em tempo real e manutenção mais eficiente.
Atualmente, você também pode usar plataformas IoT BIM para gerenciar dispositivos IoT diretamente do modelo BIM. Na prática, os dados coletados pelos sensores são enviados para o aplicativo que os adquire e os torna visíveis em tempo real no modelo 3D BIM no formato IFC.
Enriquecer o modelo BIM com informações do ecossistema IoT facilita o gerenciamento de grandes ecossistemas IoT.
Tecnologias IoT para monitoramento de pontes
Sensores de vibração e deformação
Os sensores de vibração e deformação são dispositivos IoT que detectam variações estruturais de pontes, fornecendo informações valiosas sobre sua integridade. Esses sensores podem detectar anomalias e relatar quaisquer problemas antes que se tornem sérios, permitindo uma intervenção oportuna.
Sensores de temperatura e umidade
Variações na temperatura e umidade podem afetar a durabilidade dos materiais usados em pontes. Os sensores IoT que monitoram esses parâmetros permitem identificar problemas como corrosão e desgaste de materiais, facilitando o planejamento da manutenção preventiva.
Sensores de monitoramento de tráfego
Os sensores de tráfego IoT podem detectar o fluxo de veículos e seu peso, fornecendo dados úteis para gerenciar o tráfego e avaliar o impacto do tráfego na infraestrutura. Esses dados podem ser usados para implementar medidas destinadas a reduzir a carga nas pontes, melhorando sua durabilidade.
Sistemas de análise e alarme para gerenciamento de dados
Os dados coletados pelos sensores de IoT devem ser analisados e gerenciados para extrair informações úteis. Os sistemas de análise e alarme podem processar dados em tempo real e gerar notificações em caso de anomalias ou situações potencialmente perigosas, permitindo uma intervenção rápida e direcionada.
Benefícios do monitoramento de pontes com IoT
O uso da IoT no monitoramento de pontes permite maior prevenção de riscos e melhor gerenciamento de emergências. Graças aos dados coletados em tempo real, é possível identificar e resolver problemas antes que eles se tornem críticos, garantindo um maior nível de segurança.
Eficiência de manutenção
O monitoramento em tempo real de pontes via IoT permite otimizar os processos de manutenção, intervindo apenas quando e onde necessário. Isso reduz os tempos de intervenção e minimiza os inconvenientes para o tráfego.
Redução de custos
A implementação da IoT no monitoramento de pontes pode levar a uma redução nos custos de manutenção, graças à possibilidade de identificar e resolver problemas em tempo hábil, evitando intervenções mais caras e caras posteriormente.
Os desafios na implementação da IoT
Apesar dos muitos benefícios, a adoção da IoT no monitoramento de pontes também traz desafios, como segurança cibernética, privacidade de dados e a necessidade de investimento inicial para instalação e integração de dispositivos. No entanto, considerando os benefícios a longo prazo em termos de segurança, eficiência e redução de custos, os especialistas acreditam que a implementação da IoT na infraestrutura é um investimento válido e sustentável.
O futuro do monitoramento de infraestrutura com IoT
O futuro do monitoramento de infraestrutura com IoT é promissor, com novas tecnologias e soluções em constante evolução.
A Inteligência Artificial e o aprendizado de máquina podem ser integrados aos sistemas de monitoramento para melhorar ainda mais a análise de dados e a previsão de problemas. Além disso, o advento da tecnologia 5G poderia melhorar a conectividade e a velocidade de transmissão de dados, tornando o monitoramento ainda mais eficaz e oportuno.