Nuove tecnologie e innovazioni nello scavo meccanizzato (parte 2 di 2)

Un salto generazionale necessario per realizzare in tempi brevi e in sicurezza le tante gallerie delle nuove linee ferroviarie Italiane

In questo momento in Italia, da un punto di vista infrastrutturale, una delle priorità è quella di realizzare e ampliare la rete ferroviaria. Ciò comporta la realizzazione di oltre 333 km di gallerie, già appaltate e aggiudicate oggi; in più ce ne saranno altre, da realizzare in cinque anni in geologie complesse.

Le formazioni geologiche italiane presentano qualsiasi tipo di difficoltà si possa immaginare. Per realizzare queste opere in un tempo limitato, quindi, si incontreranno criticità ingegneristiche e industriali. Tutta la catena, sia a livello di supply chain che di catena di produzione, è sottoposta ad una rilevante pressione. In questa circostanza è stato necessario introdurre delle nuove tecnologie per realizzare le opere previste nei tempi richiesti. 

Per rispondere a questa necessità abbiamo sviluppato e proposto una serie di innovazioni legate al settore dello scavo meccanizzato che approfondiremo in questo articolo. Ne ho selezionate 11, forse tra le più importanti: qui un approfondimento specifico sulla prima parte dell’articolo.

Molte di queste tecnologie e innovazioni sono state implementate in una nuova concezione di TBM definito TBM GREEN.

TBM GREEN

L’obiettivo è operare una serie di interventi per ridurre del 25% i consumi. Cosa vorrebbe dire per il bilancio energetico e in generale per la sostenibilità delle opere? Nonostante il settore dello scavo meccanizzato si possa definire una nicchia di mercato, è necessario sperimentare e mettere a punto soluzioni come:

• il Continuous Mining;
• l’Eco Cruise, che ottimizza i parametri macchina per ridurre i consumi durante lo scavo.
• Il controllo automatico degli utenti. Immaginate di entrare in una galleria che si sta scavando con TBM: ci sono moltissime macchine attive che consumano energia e molto spesso, come può anche avvenire a casa nostra, molti le accendono ma pochi si preoccupano di spegnerle. Per migliorare questo aspetto si può impiegare un software che automaticamente spegne tutto ciò che non è in uso e riavvia ciò di cui si ha bisogno in un secondo momento.
• L’utilizzo dei motori IE4 che sono quelli che consumano meno energia e stanno diventando adesso una norma di utilizzo. Soprattutto è importante che tutti i componenti, i variatori di frequenza, i trasformatori, etc etc, siano componenti a basso consumo. Sempre su questa scia, grazie a tecnologie innovative, sembra esserci in futuro la possibilità di impiegare i motori a magneti permanenti che hanno un ulteriore risparmio energetico rispetto anche ai motori IE4.
• Il disegno della testa ad alta efficacia. Soprattutto nelle macchine EPB, il consumo non è tanto legato allo scavo quanto alla miscelazione del materiale e alla sua estrazione attraverso la coclea in modo continuo. Ne deriva che il disegno della testa è importantissimo nell’ottica di riduzione degli sforzi e quindi dei consumi;
• Gestione del circuito idraulico in step progressivi: è fortemente consigliabile, ad esempio, non tenere accese tutte le pompe della macchina ma calibrare il funzionamento del sistema in funzione della domanda idraulica. Nel nostro caso abbiamo realizzato delle pompe tutte uguali che il software della macchina accende in successione.
• Gettata dell’arco rovescio direttamente a tergo della TBM, in modo tale che dietro la macchina abbiamo già una piattaforma in cui si possano scambiare i mezzi. Ciò significa che anche i mezzi di emergenza possono transitare agevolmente. Un ulteriore miglioria è rappresentata dal fatto che eseguire queste lavorazioni in parallelo riduce il tempo complessivo di costruzione dell’opera.
• Impiego di sistemi di gestione dei nastri a triple deck, cioè l’estensione del nastro avviene con intervalli che riescono ad andare fino a 750 metri, il che implica avere oltre 1500 metri di nastri di trasporto negli stock e limitare il numero di fermi macchina per questa operazione.
• Impiego dell’intelligenza artificiale, ad esempio il sistema SMILE sviluppato con l’aiuto dei fornitori della TBM, che è un sistema di manutenzione in grado di leggere come stanno funzionando tutti i sensori e i componenti meccanici principali, di individuarli e di comunicare al Responsabile della Manutenzione se qualche parametro è fuori dai valori previsti, come ad esempio un cuscinetto più caldo, così da provvedere all’immediata sostituzione. Questo oltre alla manutenzione standard, programmata ogni 500 o 1000 ore. Considerando che come Webuild avremo una quarantina di macchine contemporaneamente in funzione in Italia e 60 nel mondo, abbiamo sviluppato una piattaforma che per ogni macchina raccoglie i dati di tutta la catena – non solo i parametri di scavo ma anche di tutti gli impianti presenti in cantiere, degli MSV che circolano, dell’impianto di iniezione, della fabbrica Conci e Montaggio Conci – li elabora e li fornisce in tempo reale. Possiamo in ogni momento, in qualunque parte del mondo, andare a vedere cosa fa una macchina e analizzare il problema. Poi ovviamente si può accedere a questa piattaforma sia da PC che da smartphone o da tablet. Abbiamo anche un automatic report. Questa piattaforma tiene sotto controllo tutto il ciclo delle acque, le condizioni geologiche e la posizione della macchina.

Robofactory. Abbiamo inoltre sviluppato questa fabbrica robotica di conci in cui il 70% delle operazioni è automatizzata e che sta andando ora in funzione con soddisfazione. Facciamo autoproduzione di energia con l’energia solare e abbiamo un’autonomia idrica al 70% grazie al ricircolo. Il controllo qualità di maturazione nel concio viene fatto con una verifica allo scassero, in base alla curva di curing monitorata. La fabbrica ha un sistema di sicurezza avanzato perché rileva la presenza di personale nell’area, quindi qualunque lavoratore che transita in un’area pericolosa causa il fermo immediato dell’impianto.

• All’inizio abbiamo avuto qualche problema, come sempre quando si fa qualche innovazione. Il problema è stato tarare il robot e convincere le persone a usarlo, perché ovviamente al primo malfunzionamento si pensa subito di tornare al sistema manuale. Invece adesso sta funzionando molto bene.

In conclusione, ci tengo a trasmettervi un pensiero. L’intelligenza artificiale è bellissima, ha il solo problema di non ripetere mai gli stessi errori. La forza dell’uomo nella storia è che invece l’uomo li ripete all’infinito, non c’è verso, ripete gli errori e solo sbagliando tanto si costruisce il progresso e si fa l’innovazione. Il tema dell’intelligenza artificiale è un tema con impatti inimmaginabili per quello che comporta e comporterà nell’industria e nella vita di tutti noi. Per cui l’invito che faccio a noi uomini è di sbagliare il più possibile, è l’unica difesa che abbiamo!

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Clicca qui e scopri la presentazione relativa all’intervento dell’Ing. R. Grandori che ha ispirato questo articolo