Gêmeos digitais como auxiliares na inspeção e manutenção de estruturas

Julia Menegon Lopes, Engenheira Civil, Doutoranda pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brasil.

Eduardo Luís Isatto, Engenheiro Civil, Professor na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brasil.

As estruturas de edificações têm importância crítica no ambiente construído e, por esta razão, devem ser regularmente inspecionadas e avaliadas para garantir seu desempenho e segurança. O artigo intitulado Uso de gêmeos digitais como facilitadores da inspeção e manutenção de estruturas, de Menegon e Isatto (2023), investiga a utilização de modelos virtuais sincronizados aos meios físicos para a manutenção de edificações existentes, sobretudo do ponto de vista estrutural das mesmas.

Um gêmeo digital consiste num modelo virtual de um ativo existente. No caso particular considerado, trata-se do emprego de gêmeos digitais que representam as estruturas de edificações existentes, com o objetivo de promover análises e diagnósticos que apoiem a tomada de decisões quanto à gestão do ativo, como por exemplo potenciais ações de retrofit e suporte à prevenção de desastres.

O artigo tem por base uma ampla revisão de literatura sobre o tema com o objetivo de caracterizar o estado-da-arte quanto aos conceitos envolvidos e seus usos relatados, bem como de elencar os benefícios e lacunas de conhecimento que podem ser encontradas para sua implementação.

Imagem: autores, baseado em Tao et al, 2018).

Figura 1. Dimensão virtual de um Gêmeo Digital para inspeção de estruturas.

A revisão da literatura aponta que um dos principais campos de aplicação dos gêmeos digitais de estruturas reside na fase de manutenção, dado o impacto que a tarefa representa em termos de custos e segurança. Neste sentido, uma das estratégias com maior potencial de sucesso de implementação consiste no uso desses modelos virtuais para a manutenção preventiva, beneficiada pela crescente utilização de sensores na obtenção de dados atualizados acerca das condições dos meios físicos. Por outro lado, manutenções rotineiras também podem se beneficiar largamente dos gêmeos digitais, documentando as intervenções realizadas e auxiliando no planejamento das manutenções periódicas. Já no campo da manutenção de caráter corretivo, os gêmeos digitais podem apoiar a detecção automática de anomalias e o suporte para a escolha de soluções mais adequadas.

No entanto, a implementação dos gêmeos digitais na manutenção de estruturas ainda esbarra em diversas dificuldades, que são exploradas no estudo. Um dos principais desafios está na integração dos dados provenientes do meio físico para sua transferência ao modelo virtual. As informações coletadas nas diferentes fontes devem convergir para uma base de dados coesa e centralizada. Infelizmente ainda não há consenso ou um conjunto de diretrizes consolidadas quanto aos dados primordiais a serem obtidos para a utilização de gêmeos digitais nos diferentes usos mencionados. Uma outra dificuldade reside na definição do nível de fidelidade e detalhamento da informação associada aos elementos que compõem as réplicas virtuais para cada uma dessas diferentes aplicações. Por fim, também tem sido amplamente discutida a periodicidade da sincronização de dados entre os meios físico e virtual, tendo em vista que nem sempre haverá necessidade ou viabilidade de sincronizá-los em tempo real.

O estudo mostra que dois fatores importantes para viabilizar a implementação de gêmeos digitais para a inspeção e manutenção de estruturas são o grau de criticidade das mesmas e a relação custo-benefício envolvida no uso da tecnologia. Quanto ao último, o grau de fidelidade e frequência da sincronização desejados aparecem como fatores determinantes da sua viabilidade.

O estudo aponta uma tendência para o uso dos gêmeos digitais primeiramente em estruturas complexas com maior importância e criticidade, como obras de infraestrutura, e em situaçõoes de especial interesse em garantir a estabilidade estrutural, especialmente quandoos requisitos das normas brasileiras sejam insuficientes e os testes em protótipos sejam caros.

Referências

DELGADO, J.M.D. and OYEDELE, L. Digital Twins for the built environment: learning from conceptual and process models in manufacturing. Advanced Engineering Informatics [online]. 2021, vol. 49, 101332 [viewed 14 April 2023]. https://doi.org/10.1016/j.aei.2021.101332. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1474034621000859

ERRANDONEA, I., BELTRÁN, S. and ARRIZABALAGA, S. Digital Twin for maintenance: A literature review. Computers in Industry [online]. 2020, vol. 123, 103316 [viewed 14 April 2023]. https://doi.org/10.1016/j.compind.2020.103316. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0166361520305509

JIANG, F., et al. Digital twin and its implementations in the civil engineering sector. Automation in Construction [online]. 2021, vol. 130, 103838 [viewed 14 April 2023]. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2021.103838. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926580521002892

OPOKU, D.G.J., et al. Digital twin application in the construction industry: A literature review. Journal of Building Engineering [online]. 2021, vol. 40, 102726 [viewed 14 April 2023]. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.102726. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352710221005842

Para ler o artigo, acesse

MENEGON, J. and ISATTO, E.L. Uso de gêmeos digitais como facilitadores da inspeção e manutenção de estruturas. Gest. Prod. [online]. 2023, vol. 30, e4922 [viewed 14 April 2023]. https://doi.org/10.1590/1806-9649-2022v30e4922. Available from: https://www.scielo.br/j/gp/a/yLD4BbMR3Y7QJB8Yg5n76SG/

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