Os satélites estão expondo pontes fracas na América e em todo o mundo

• Adicionar monitoramento por satélite às inspeções de pontes reduz o número de estruturas classificadas como de alto risco em cerca de um terço.
• Entre as pontes que ainda são classificadas como de alto risco, cerca de metade poderia beneficiar de observações contínuas a partir do espaço.
• Os maiores ganhos poderão ocorrer 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 a oferecer uma nova forma de resolver potenciais falhas antes que se tornem catastróficas.

Numa análise global de 744 pontes publicada em Comunicações da NaturezaPietro Milillo e colaboradores 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 da África. A equipe também propôs uma estratégia que poderia transformar a forma como a infraestrutura é monitorada em todo o mundo, usando satélites para rastrear a estabilidade das pontes e detectar sinais de alerta precocemente.

Infraestrutura envelhecida e um risco crescente

Muitas das pontes identificadas no estudo estão se aproximando dos limites da vida útil pretendida. A construção de pontes na América do Norte aumentou durante a década de 1960, o que significa que muitas destas estruturas têm agora décadas e estão próximas ou ultrapassando a sua vida útil original.

Para enfrentar este desafio, os investigadores estão a recorrer a sistemas de monitorização baseados no espaço que dependem do Radar de Abertura Sintética. Esta tecnologia captura frequentemente imagens de alta resolução e cobre grandes áreas do planeta, ao mesmo tempo que fornece acesso a extensos dados históricos.

“Nossa pesquisa mostra que o monitoramento por radar espacial poderia fornecer supervisão regular para mais de 60 por cento das pontes de longo vão do mundo”, disse Milillo, co-autor do estudo e professor associado de engenharia civil e ambiental na UH. “Ao integrar dados de satélite em estruturas de risco, podemos reduzir significativamente o número de pontes classificadas como de alto risco, especialmente em regiões onde a instalação de sensores tradicionais é demasiado dispendiosa.”

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 Blenkinsopp da Universidade de Bath, e Giorgia Giardina da TU Delft. Eles confiaram em um método de sensoriamento remoto conhecido como Radar de Abertura Sintética Interferométrica Multitemporal (MT-InSAR).

Esta técnica pode complementar as inspeções tradicionais, identificando alterações extremamente pequenas nas estruturas. O sistema pode medir movimentos tão pequenos quanto alguns milímetros causados ​​por processos geológicos lentos, como deslizamentos de terra ou subsidência do solo. Também pode revelar padrões incomuns em vastas áreas que podem sinalizar problemas estruturais emergentes.

As pontes representam alguns dos componentes mais frágeis dos sistemas de transporte, mas as atuais abordagens utilizadas para monitorizá-las têm limitações claras. As inspeções visuais realizadas pessoalmente podem ser caras e, às vezes, subjetivas. Eles também são normalmente 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, esses sistemas geralmente são instalados apenas em pontes mais novas ou em estruturas já conhecidas por apresentarem problemas. De acordo com o estudo, menos de 20% das pontes de longo vão do mundo estão equipadas com estes sensores, deixando muitas estruturas sem monitorização consistente.

Uma solução de monitoramento baseada em satélite

“O sensoriamento remoto oferece um complemento aos sensores SHM, pode reduzir custos de manutenção e pode apoiar inspeções visuais, especialmente quando o acesso direto a uma estrutura é desafiador”, disse Millilo. “Especificamente para pontes, 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.”

Disse Malinowska. “Embora o uso do MT-InSAR para monitorar pontes esteja bem estabelecido nos círculos acadêmicos, ele ainda precisa ser adotado rotineiramente pelas autoridades e engenheiros responsáveis ​​por elas. Nosso trabalho fornece evidências em escala global que mostram que esta é uma ferramenta viável e eficaz que pode ser implantada agora.”

Os pesquisadores descobriram que adicionar dados MT-InSAR para unir avaliações de risco pode melhorar a precisão. A técnica analisa pixels de satélite conhecidos como dispersores persistentes (PS), que possuem reflexões de radar estáveis. O uso desses sinais reduz a incerteza e permite que os engenheiros priorizem melhor quais pontes requerem manutenção ou inspeção mais detalhada.

A abordagem proposta pela equipa de investigação combina informações de monitorização de sensores SHM com observações de satélite de sistemas como o Sentinel-1 da Agência Espacial Europeia e a missão NISAR da NASA recentemente lançada. A integração dessas fontes de dados na pontuação de vulnerabilidade estrutural de uma ponte permite que os engenheiros recebam atualizações mais frequentes do que os cronogramas de inspeção tradicionais fornecem.

Com uma monitorização mais consistente, as autoridades podem obter uma imagem mais clara do estado de uma ponte e tomar melhores decisões sobre manutenção e gestão de riscos.