Porque caem as nossas pontes e viadutos? Como podemos conhecer o seu estado de "saúde"? Estas questões têm estado em foco na comunicação social e o caminho para encontrar as respostas foi dar ao INESC Porto. A Unidade de Optoelectrónica e Sistemas Electrónicos (UOSE) trabalha há anos com sensores ópticos, uma tecnologia que possibilita o diagnóstico das estruturas e consequente identificação da necessidade de intervenções preventivas

Os primórdios
Os sensores ópticos começaram a fazer história no INESC em 1988, com o projecto NOSCA. Tratava-se de um projecto europeu para o desenvolvimento de um sensor de fibra óptica para a monitorização de pressão em motores a jacto para a aviação comercial.

Mas o que é um sensor de fibra óptica? É um dispositivo que permite medir uma determinada grandeza física por alteração de uma propriedade da luz propagada na fibra óptica. As vantagens destes sensores relativamente aos denominados sensores convencionais de base eléctrica são, de entre outras, imunidade a interferências electromagnéticas, medição remota, facilidade de multiplexagem, reduzidas dimensões, operacionalidade em ambientes potencialmente perigosos e elevada sensibilidade.

As aplicações
Actualmente, os sensores de fibra óptica aplicam-se em diversas áreas desde as engenharias civil, mecânica, aeronáutica, petrolífera à medicina e ambiente. Segundo Francisco Araújo, investigador do INESC Porto que esteve na UOSE e agora colabora com a Unidade de Telecomunicações e Multimédia (UTM), a utilização destes sensores nas estruturas da construção civil pode ajudar a prevenir acidentes, permitindo o diagnóstico atempado de problemas estruturais.

"A monitorização de "obras de arte" com sensores de fibra óptica torna possível o acompanhamento do estado da obra na fase de construção, permitindo ajustar em tempo real os diversos parâmetros da estrutura, nos ensaios de carga de modo a aferir e certificar a entrada da obra em operação e durante o serviço da "obra de arte" possibilitando o diagnóstico da estrutura e consequente identificação da necessidade de intervenções preventivas", esclarece o investigador.

Os projectos
A UOSE tem vindo a desenvolver sistemas de monitorização com sensores de fibra óptica para diversas aplicações, sendo a área da monitorização de estruturas de engenharia civil uma das mais destacadas, como o comprovam os projectos SMARTE e CIVIL.

A utilização destes sensores ópticos em projectos do INESC Porto extravasa, no entanto, a área da engenharia civil, realçando-se ainda a área dos materiais compósitos (projecto DLOAD) e a área do ambiente (projecto PROTEU).

O que está a ser feito
Com o projecto PROTEU, está a ser estendido na Ria de Aveiro um cabo de fibra óptica com 14 quilómetros de comprimento contendo um elevado número de sensores de Bragg para medir a variação térmica das águas. O objectivo é recolher dados para criar um modelo ecológico do funcionamento da Ria de Aveiro, por forma a avaliar desde a entrada da água do mar até à contaminação por poluentes.

A tecnologia dos sensores de fibra óptica foi ainda utilizada na Ponte D. Luís I onde foram feitos recentemente os ensaios de carga para a passagem do Metro do Porto.

A saúde das obras de pedra
Ainda na área da engenharia civil, sobressai a utilização deste tipo de aplicação na monitorização de "obras de arte" em pedra, relativamente às quais existe legislação que obriga à sua monitorização regular.

De acordo com Francisco Araújo, as necessidades específicas de instrumentação destas estruturas são evidentes, pois trata-se na maioria dos casos de estruturas com elevado tempo de serviço e com necessidades prementes de avaliação da integridade estrutural. Nesse sentido, "têm sido desenvolvidos sensores especialmente dedicados à monitorização de deslocamentos entre elementos estruturais em pedra", informa o investigador.

A mais-valia dos sensores ópticos
Embora a maioria das "obras de arte" em engenharia civil sejam já hoje em dia instrumentadas com sensores convencionais eléctricos que permitem acompanhar o evoluir da estrutura, a generalidade das tecnologias utilizadas requerem o deslocamento de técnicos especializados às obras, algo que em geral é feito com uma periodicidade mensal ou até anual.

As vantagens da tecnologia destes sensores, nomeadamente a possibilidade de monitorização remota de uma extensa rede de sensores, vão permitir, segundo Francisco Araújo, "generalizar a sua utilização na monitorização em tempo real de estruturas". O investigador considera mesmo que a diferença competitiva entre as duas tecnologias é "tão elevada que a instalação dos sensores de Bragg deverá suplantar a curto prazo a dos sensores convencionais".

O pioneirismo
Questionado sobre o papel do INESC Porto no desenvolvimento deste tipo de sensores, Francisco Araújo afirma que "é um dos poucos centros a nível europeu que detém todas as competências necessárias ao desenvolvimento e implementação desta tecnologia, incluindo o desenvolvimento dos sensores e unidades de interrogação, planeamento das redes, software de monitorização e controlo e capacidade de transmissão remota dos dados".

Na opinião de Francisco Araújo, a maturidade desta tecnologia associada ao know-how acumulado internamente ao longo dos últimos dez anos faz acreditar que este será o momento certo para que a partir do INESC Porto se forme uma "Spin Off Company" dedicada à monitorização de estruturas baseada em redes de sensores de Bragg em fibra óptica.