Parafusos inteligentes reforçam a segurança de pontes, máquinas e turbinas eólicas

A Smart Screw Connection é um dispositivo IoT totalmente integrado e autoalimentado para determinar a força de pré-carga; os dados são transmitidos sem fio.

A estabilidade de infraestruturas críticas de segurança como turbinas eólicas, máquinas e pontes agora contam com uma tecnologia capaz de facilitar e melhorar a confiabilidade dessas infraestruturas. De acordo com a publicação do Centro de Tecnologias Cognitivas para a Internet (CCIT), na Alemanha, pesquisadores desenvolveram uma tecnologia que permite que a estabilidade das conexões aparafusadas seja checada a qualquer momento através do monitoramento remoto.

smart screw connection
A Smart Screw Connection foi projetada como um sistema flexível e adaptável para parafusos DIN de vários tamanhos. O display mostra o status do parafuso relevante em forma gráfica. Imagem: Fraunhofer.

A solução nomeada como Smart Screw Connection que traduzida significa “Conexão de Parafuso Inteligente”, combina sensores e tecnologia de rádio para fornecer um meio confiável de monitorar as conexões de parafuso. Para isso, a arruela é equipada com um filme fino de piezoresistivo e três sensores que indicam a pressão e a força com que o parafuso foi apertado. Qualquer alteração na força de pré-carga altera a resistência elétrica no filme fino.

“Quando um parafuso se solta, a alteração resultante na resistência é relatada a um módulo de rádio localizado na cabeça do parafuso. O módulo de rádio, por sua vez, envia os dados para uma estação base, que coleta as informações de todos os parafusos relevantes no objeto”, explica o Dr. Peter Spies, Gerente de Projetos e Gerente do Grupo de Fornecimento de Energia Integrado do Instituto Fraunhofer para Circuitos Integrados IIS.

Colheita de energia X protocolo de baixa potência

O Sistema opera de acordo com o princípio da colheita de energia, que envolve o uso de calor, luz ou mesmo vibrações para gerar eletricidade. Assim, evita-se a necessidade de troca de baterias. 


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Além disso, no sistema de teste um nanogerador termoelétrico gera eletricidade a partir das diminutas diferenças de temperatura entre a cabeça do parafuso e o ambiente.

Os dados são enviados por meio de um protocolo de rede de baixa potência (LPWAN: Low-Power Wide-Area Network). Consumindo um mínimo de energia, essa tecnologia é capaz de enviar pequenos pacotes de dados, de mais de 100.000 sensores, por longas distâncias, por meio de apenas uma estação base. A estação base pode ficar localizada na borda de um parque eólico, por exemplo, a centenas de metros ou mesmo alguns quilômetros de distância.

Um programa de software exibe os dados de cada parafuso individual em uma visão geral gráfica. Dependendo da configuração e da aplicação, o status das conexões parafusadas é transmitido permanentemente, com base em um evento ou em intervalos especificados.

“Este sistema de monitoramento remoto nos permite, pela primeira vez, manter um olho na estabilidade de infraestruturas críticas de segurança em todos os momentos, mesmo remotamente, e realizar uma verificação adequada em cada parafuso relevante. Este é um trunfo importante em termos de segurança. Ao inspecionar uma ponte ou turbina eólica, nenhum engenheiro precisa estar no local e verificar cada parafuso individualmente, pois todos os dados são transmitidos via rádio para a estação de serviço”, diz Spies.

A tecnologia foi projetada para parafusos DIN disponíveis comercialmente. O sistema está pronto para uso para parafusos M18, e em breve estarão disponíveis versões para parafusos M20 e M36.




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