Os cientistas estão a utilizar satélites para descobrir que pontes em todo o mundo podem estar em risco de falhar – e como detectar problemas antes que ocorra um desastre.
- Adicionar monitoramento por satélite às inspeções de pontes reduz o número de estruturas sinalizadas como de alto risco em cerca de um terço.
- Entre as pontes que ainda são consideradas de alto risco, cerca de metade poderia beneficiar de observações contínuas do espaço.
- Os maiores ganhos podem ser obtidos em regiões como África e Oceânia, onde a monitorização de pontes é atualmente limitada ou quase inexistente.
Um investigador da Universidade de Houston está a ajudar a identificar pontes vulneráveis em todo o planeta e oferece uma nova forma de corrigir potenciais falhas antes que se tornem catastróficas.
Numa análise global de 744 pontes publicada pela Comunicações da naturezaPietro Mililo e funcionários de diversas instituições internacionais avaliaram as condições das pontes em todo o mundo. Os seus resultados mostraram que as pontes na América do Norte estão geralmente nas piores condições, seguidas pelas pontes em África. A equipe também propôs uma estratégia que poderia mudar a forma como a infraestrutura é monitorada em todo o mundo, usando satélites para rastrear a estabilidade das pontes e detectar sinais de alerta precoce.
Infraestrutura envelhecida e risco crescente
Muitas das pontes identificadas no estudo estão próximas dos limites da sua vida útil esperada. A construção de pontes na América do Norte explodiu na década de 1960, o que significa que muitas destas estruturas têm agora décadas e estão próximas ou excedendo a sua vida útil original.
Para resolver este problema, os investigadores estão a recorrer a sistemas de monitorização baseados no espaço que dependem de radares de abertura sintética. Esta tecnologia muitas vezes captura imagens de alta resolução e cobre grandes áreas do planeta, além de fornecer acesso a extensos dados históricos.
“Nosso estudo mostra que o monitoramento por radar baseado no espaço pode fornecer monitoramento regular de mais de 60% das pontes de longo vão do mundo”, disse Millillo, coautor do estudo e professor associado de engenharia civil e ambiental na UH. “Ao integrar dados de satélite na estrutura de risco, podemos reduzir significativamente o número de pontes classificadas como de alto risco, especialmente em regiões onde a instalação de sensores tradicionais é muito cara.”
Detectando pequenos movimentos do espaço
A equipe de pesquisa internacional incluiu Dominika Malinowska da Universidade de Tecnologia de Delft (TU Delft) e da Universidade de Bath, Cormac Reale e Chris Blenkinsop da Universidade de Bath e Giorgia Giardino da TU Delft. Eles confiaram em uma técnica de sensoriamento remoto conhecida como Radar de Abertura Sintética Interferométrica Multi-Temporal (MT-InSAR).
Este método pode complementar as inspeções tradicionais, detectando mudanças muito pequenas nas estruturas. O sistema pode medir movimentos de alguns milímetros causados por processos geológicos lentos, como deslizamentos de terra ou subsidência de terras. Também pode detectar padrões incomuns em áreas amplas que podem sinalizar novos problemas estruturais.
As pontes são alguns dos componentes mais frágeis dos sistemas de transporte, mas as abordagens atuais utilizadas para controlá-las têm limitações óbvias. Uma inspeção visual presencial pode ser cara e às vezes subjetiva. Geralmente, também são realizados apenas duas vezes por ano, o que significa que os primeiros sinais de deterioração podem passar despercebidos entre as inspeções.
Os sensores de monitoramento de integridade estrutural (SHM) fornecem uma maneira mais contínua de monitorar o desempenho estrutural. No entanto, estes sistemas normalmente só são instalados em pontes novas ou estruturas que já apresentam problemas. Segundo o estudo, menos de 20% das pontes de longo vão do mundo estão equipadas com esses sensores, deixando muitas estruturas sem monitoramento constante.
Solução de monitoramento por satélite
“O sensoriamento remoto oferece um complemento aos sensores SHM, pode reduzir custos de manutenção e pode apoiar a inspeção visual, principalmente quando o acesso direto à estrutura é difícil”, disse Mililo. “Para pontes em particular, o MT-InSAR permite medições de deformação mais frequentes em toda a rede de infraestrutura, ao contrário das inspeções tradicionais, que normalmente ocorrem apenas algumas vezes por ano e requerem pessoal no terreno.”
Malinovskaia disse. “Embora o uso do MT-InSAR para monitoramento de pontes esteja bem estabelecido no meio acadêmico, ele ainda precisa ser adotado rotineiramente pelas autoridades e engenheiros responsáveis por eles. Nosso trabalho fornece evidências globais de que esta é uma ferramenta viável e eficaz que pode ser usada agora.”
Os investigadores descobriram que adicionar dados MT-InSAR à avaliação de risco poderia melhorar a precisão. A técnica analisa pixels de satélite, conhecidos como dispersores persistentes (PS), que possuem assinaturas de radar estáveis. O uso desses sinais reduz a incerteza e permite que os engenheiros priorizem melhor quais pontes precisam de manutenção ou inspeção mais detalhada.
A abordagem proposta pela equipe de pesquisa combina informações de monitoramento de sensores SHM com observações de satélite de sistemas como o Sentinel-1 da Agência Espacial Europeia e a missão NISAR recentemente lançada da NASA. A integração dessas fontes de dados na avaliação de vulnerabilidade estrutural de uma ponte permite que os engenheiros recebam atualizações mais frequentes do que os cronogramas de inspeção tradicionais permitem.
Com uma monitorização mais consistente, as autoridades podem obter uma imagem mais clara do estado da ponte e tomar melhores decisões sobre manutenção e gestão de riscos.
