Tunnel 4.0 – Aplicação da transformação digital na inspeção, monitoramento, análise e diagnóstico de túneis ferroviários.

Os túneis ferroviários são importantes ativos que compõe a via e por isso, conhecer seu estado de conservação e realizar o acompanhamento do seu envelhecimento são ações necessárias para segurança da via. Após sua construção é preciso realizar inspeção, manutenção, reparos da estrutura para que se possa garantir o bom desempenho da obra e presar para que a vida útil da obra seja a maior possível. A quarta revolução industrial irá transformar o mundo que conhecemos de forma exponencial de um modo nunca vista antes. Os produtos e negócios terão interação muito diferente do que conhecemos hoje e as empresas precisam se preparar para essa nova realidade. A gestão de ativos como túneis podem tomar proveito dessa revolução decorrente da transformação digital e usar essas ferramentas para melhorar as condições de engenharia da obra. Esse projeto irá utilizar desde métodos de inspeção simples, passando por uso de ensaios não destrutivos (NDT), inspeção automatizada com análise por meio de inteligência artificial para detecção de defeitos e danos estruturais. Com essa ferramenta desenvolvida e testada há possibilidade de se ter informações muito maiores que as disponíveis no mercado. Haverá ainda avanços na parte monitoramento com autilização de Structure Health Monitoring (SHM) com uso de sensores de fibra ótica que são mais confiáveis e duráveis. O  monitoramento da temperatura da temperatura ao longo da fibra ótica permitirá conhecer a variação natural de temperatura no interior do túnel e definir valores de alertas contra incêndio. O monitoramento por câmeras permitirá identificação e registrar a passagem dos trens, pessoas ou animais. Está previsto também o monitoramento da deflexão da via permanente para poder realizar uma análise integrada com o túnel para avaliar possíveis problemas de quebras de grampos. O SHM será usado para que o túnel seja convertido para internet das coisas (IoT) e disponibilizará informações em tempo real com transmissão de dados para um sistema central. Modelagens computacionais serão utilizadas para verificar o desempenho da obra. Serão utilizadas ferramentas da transformação digital, para analisar automaticamente informações específicas, tais como identificação de danos na estrutura por meio da combinação da análise de imagem com ensaios não destrutivos e SHM. O projeto também prevê o uso e aplicação de um digital twin que fará a vinculação dos dados do gêmeo real de SHM, mais os dados de inspeção e análises computacionais com o gêmeo virtual. Após a integração de todos os dados com o digital twin há expectativa que todas as informações possam ser acessadas por meio dele. Numa condição de operação perfeita, um especialista poderia entrar no gêmeo digital do túnel e avaliar algum ponto específico mesmo a distância e com melhores condições que visitando o próprio gêmeo físico. Isso, poderia ocorrer, porque o gêmeo digital disporia de todas as informações existentes, por exemplo, poderia ver uma anomalia em um ponto de difícil acesso, como no teto do túnel, acessar fotos de datas anteriores, verificar dados dos ensaios, instrumentação. Havendo necessidade pode indicar as providências no próprio sistema, tais como reparos ou mesmo necessidade de estudos específicos mais detalhados quando for casos mais graves. O uso do Digital Twin de forma sistemática poderá melhorar a gestão do túnel no sentido de manter a integridade e segurança da obra, intervir no momento certo para evitar degradações excessivas para evitar custos excessivos em reparos, além de manter ou até ampliar a vida útil de projeto. Os quatro túneis serão inspecionados e um deles será escolhido para ser o objeto da pesquisa (Túnel-Laboratório II) para o desenvolvimento da metodologia completa. Os investimentos previstos focam em pesquisa e está sendo considerado que informações básicas referentes ao projeto serão disponibilizadas, tais como: projeto, as bult e as is, sondagens e investigações da fase de projeto básico e executivo, mapeamento geológico de frente, topográfica da locação do túnel e da área circundante do túnel. Em caso algumas dessas informações não existam ou tenham sido perdidas, será fundamental que a Vale apoie o projeto de pesquisa, providenciando essas informações, pois se trata de informações importantes, mas que o orçamento do projeto não contempla. Nas atividades que a equipe da UPS-FDTE irá desenvolver em campo, será preciso acompanhamento de técnicos da Vale e apoio logístico.