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Integrità strutturale e Smart Maintenance

 In vari settori dell’ingegneria si stanno studiando nuovi materiali ad alte prestazioni che consentano la riduzione del peso delle strutture e quindi dei costi di realizzazione dei manufatti ed al contempo abbiano un’elevata affidabilità in condizioni di esercizio sempre più spinte. 

Il Dipartimento Innovazioni Tecnologiche e Sicurezza degli Impianti Prodotti e Insediamenti Antropici è impegnato nell’attività di ricerca:

Manutenzione intelligente (smart maintenance) di impianti industriali e opere civili mediante tecnologie di monitoraggio 4.0 e approcci prognostici.

La prognostica è centrale nella gestione di componenti e sistemi produttivi, di strutture ed infrastrutture, e mira a stimarne lo stato di salute e a prevederne la vita utile residua, sulla base di dati e informazioni relative ai processi di degrado e alle condizioni operative riferite all'uso attuale e futuro previsto. Valutazioni predittive affidabili della vita residua di componenti, sistemi, strutture ed infrastrutture, ne consentono l’esercizio in sicurezza, grazie ad un controllo continuo nel tempo del loro stato di integrità, permettendo azioni di manutenzione predittiva in base alle effettive condizioni attuali e future (on condition predictive maintenance) e quindi l’estensione della vita utile.

Lo sviluppo, validazione ed implementazione di approcci prognostici affidabili richiede l’integrazione di competenze provenienti da diverse aree metodologiche e tecnologiche, di modellazione predittiva deterministica e probabilistica, microcircuiti integrati, sensoristica integrata, elaborazione di segnali e telemetria, informatica per lo sviluppo di soluzioni software per l’interoperabilità di sistemi eterogenei e la visualizzazione del dato elaborato (interfacce uomo-macchina). Il carattere multidisciplinare dell’argomento, il suo enorme potenziale per la sicurezza e la produttività, i benefici economici associati, qualificano la prognostica strutturale ed industriale tra le più importanti sfide per gli ingegneri del ventunesimo secolo.

 

L’importanza che riveste l’analisi delle cause di rottura (failure analysis) di attrezzature a pressione per la sicurezza, l’affidabilità e la performance di impianti industriali è ben nota e documentata. Un qualsiasi malfunzionamento od anomalia, così come, a maggior ragione, una rottura accidentale, possono mettere gravemente a rischio l’incolumità delle persone.

La comprensione del fenomeno e della natura delle cause che lo hanno generato consente di proporre delle soluzioni ed elaborare delle strategie sia a livello di interventi in corso d’opera, sia a livello di prevenzione. Molti dei progetti di ricerca sviluppati presso INAIL hanno come tema principale lo studio delle cause delle rotture accidentali di componenti di impianto a seguito di fenomeni di danneggiamento quali lo scorrimento viscoso, la corrosione sotto sforzo, la corrosione ad alte temperature o l’infragilimento da idrogeno.

Questi studi consentono di mettere in luce meccanismi di danneggiamento non sempre noti. Infatti generalmente i materiali costituenti componenti di impianto vengono provati in laboratorio in condizioni simulate e controllate secondo protocolli specifici. Tuttavia spesso queste prove non sono sufficienti a prevenire e prevedere fino in fondo cosa succede nel corso dell’esercizio dove le variabili in gioco sono più numerose.

La metodologia delle indagini di laboratorio adottate per compiere tali studi è piuttosto complessa e prevede un approccio investigativo basato sulla realizzazione di numerose prove di natura chimica, tecnologica e metallografica. Una volta compiute tutte le prove predisposte, se ne elaborano e valutano i risultati con l’obiettivo di individuare e vagliare le varie indicazioni prodotte da ciascuna misura. A seconda degli elementi trovati, le possibili cause della rottura vengono a questo punto confermate o escluse fino a giungere alla individuazione del fenomeno che ha generato la rottura accidentale.

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