Monitoramento da saúde estrutural de torres de transmissão de energia elétrica com Dewesoft

Cargas ambientais e o envelhecimento estrutural afetam constantemente as torres de transmissão de energia elétrica, porém a maioria das falhas ocorre sem aviso visível. O monitoramento contínuo é a única forma confiável de detectar alterações precoces e prevenir colapsos inesperados. O sistema NEMOSENSE da Dewesoft possibilita o monitoramento remoto e de longo prazo das oscilações das torres, convertendo o comportamento estrutural em insights acionáveis por meio de processamento automatizado e alertas baseados em nuvem.

As torres de transmissão podem falhar repentinamente devido a uma combinação de fatores ambientais e estruturais. Relatórios de incidentes de engenharia identificam várias causas raiz recorrentes, incluindo:

• Instabilidade da fundação devido a inundações, deslizamentos de terra ou liquefação do solo

• Corrosão em regiões costeiras ou industriais que reduz a resistência à seção transversal

• Fadiga do material causada por décadas de carregamento cíclico devido ao movimento induzido pelo vento

• Remoção intencional de membros estruturais, como o roubo de contraventamentos

Muitas torres estão em áreas remotas onde inspeções de rotina são difíceis e verificações visuais não conseguem revelar degradação interna sutil, parafusos soltos ou movimento inicial da fundação.

Por que o monitoramento de oscilações funciona

Cada torre comporta-se como um ressonador mecânico, vibrando em frequências naturais determinadas por sua geometria, massa e rigidez estrutural. Embora o vento e o ruído ambiental excitem continuamente a estrutura, as frequências permanecem estáveis enquanto a torre estiver intacta.

Mesmo pequenas alterações estruturais — corrosão, afrouxamento de juntas ou perda de contraventamento — podem causar variações mensuráveis em:

• frequências naturais

• amplitudes de oscilação

• características de amortecimento

Portanto, o monitoramento contínuo de vibrações fornece um indicador não intrusivo e confiável do estado estrutural sem exigir inspeção física ou testes de carga.

Desafios de monitoramento no campo

Implementar o monitoramento de torres a longo prazo requer enfrentar várias restrições práticas:

• Falta de fornecimento de energia, exigindo armazenamento de energia autônomo e recarga solar

• Cobertura de rede limitada, com comunicação apenas via redes celulares ou links de baixa largura de banda

• Condições externas adversas, como extremos de temperatura, umidade e exposição aos raios UV

• Instalação rápida e de baixa qualificação, pois o acesso às torres é restrito e o tempo dos operadores é limitado

Esses requisitos eliminam sistemas convencionais de aquisição de dados com cabeamento e exigem uma solução dedicada, de baixo consumo, projetada para operação sem supervisão.

Visão geral do sistema NEMOSENSE

Da Dewesoft NEMOSENSE é um registrador integrado de dados de vibração e dispositivo IoT projetado para monitoramento estrutural permanente. A unidade combina um acelerômetro MEMS triaxial de baixo ruído, processamento embarcado e armazenamento de dados dentro de um invólucro selado IP67 adequado para instalação externa.

O dispositivo processa os dados de vibração localmente — extraindo frequência natural, deslocamento pico-a-pico e indicadores estatísticos — antes de transmitir os resultados para um servidor central usando Ethernet ou LTE.

Você pode alimentar dispositivos NEMOSENSE de três maneiras:

• PoE passivo (Power-Over-Ethernet) usando nosso injetor de energia

• PoE ativo usando um switch Ethernet com PoE.

• Baterias integradas com a opção de pack de bateria (NEMOSENSE-B)

Com bateria interna opcional e painel solar, o NEMOSENSE pode operar autonomamente por longos períodos. Você pode recarregar a bateria interna via PoE.

Múltiplas unidades NEMOSENSE podem ser sincronizadas via NTP ou GPS, permitindo comparações em toda a frota através das redes de torres.

Arquitetura do sistema e fluxo de dados

Cada unidade NEMOSENSE realiza aquisição de sinal e análise preliminar na borda. Os dados são armazenados internamente e transferidos com segurança para o Dewesoft Historian banco de dados de séries temporais usando o protocolo MQTT sempre que a conectividade estiver disponível. 

Os engenheiros podem revisar dados ao vivo ou históricos por meio de:

• Um painel web para visualização do status da frota e das tendências

• DewesoftX software para análise detalhada e geração de relatórios

O posicionamento por GPS coloca automaticamente cada torre monitorada em um mapa, simplificando a gestão da frota e eliminando a configuração manual.

Implementação e instalação

A instalação requer apenas a fixação do dispositivo e do painel solar à torre usando suportes magnéticos ou de braçadeira e o fornecimento de energia à unidade. Não é necessária configuração no local. Uma vez ativado, o sistema:

1. adquire posição e hora via GPS

2. conecta-se à rede móvel selecionada

3. começa a transmitir indicadores de vibração para o servidor central

Devido ao acelerômetro de baixo ruído, a instalação não precisa ocorrer no topo da torre, melhorando a segurança e reduzindo o tempo de instalação.

Os dispositivos NEMOSENSE possuem uma caixa de alumínio à prova d'água com um conector RJ45 Harting push-pull. A caixa foi projetada para montagem externa, é completamente à prova d'água e está em conformidade com a classificação de proteção ambiental IP67.

A caixa externa ventila automaticamente o ar para igualar a pressão dentro da caixa com a pressão do ar externo, enquanto impede a entrada de água. Esse recurso prolonga a vida útil da vedação e aumenta a durabilidade da caixa.

Frequentemente é útil correlacionar oscilações com condições ambientais, e a NEMOSENSE oferece a opção de integrar um sensor de temperatura ambiente e um anemômetro para direção e velocidade do vento.

Benefícios operacionais

O monitoramento contínuo com a NEMOSENSE permite:

• Detecção precoce da degradação estrutural por meio de deriva de frequência, por exemplo, detecção de parafusos soltos, corrosão e deslocamentos da fundação

• Redução da necessidade de inspeção manual e reparos de emergência em locais remotos

• Alarmes automáticos para comportamento anormal

• Análise de tendências históricas para manutenção preditiva orientada por dados em vez de verificações periódicas

• Comparação de torres com geometria ou carregamento semelhantes

A análise no servidor baseada em IA pode aprimorar ainda mais a detecção de anomalias em grandes redes de infraestrutura.

Conclusão

As torres de transmissão de eletricidade sofrem alterações estruturais graduais que muitas vezes passam despercebidas até à ocorrência de falhas. A monitorização contínua de oscilações fornece um método fiável para identificar a degradação em fase inicial sem necessidade de inspeções invasivas.

A NEMOSENSE oferece uma solução compacta, autónoma e comprovada em campo para a monitorização de torres a longo prazo e em tempo real. Combina medição de vibrações de baixo ruído, processamento a bordo e transmissão segura de dados num sistema robusto e fácil de implantar. O resultado é uma abordagem moderna e escalável para a gestão da integridade da infraestrutura que apoia operações mais seguras, redução dos custos de manutenção e tomada de decisões orientada por dados.