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STRUCTURAL HEALTH MONITORING – SECURITE ACCRUE ET COUTS MOINDRES

Détecter des vulnérabilités potentielles dans la structure d'un immeuble avant que le dommage ne survienne : le concept de la « Maintenance prédictive » est déjà connu dans l’industrie. Les capteurs inertiels MEMS vous aident aussi à transférer cette stratégie à la surveillance de l’état des bâtiments, des installations de production et même des véhicules.

Les êtres humains sont créatifs et innovateurs. Ils créent des édifices, parfois aussi « pour l’éternité » : ensemble résidentiel et quartier d’affaires, sites de production industrielle et centrales électriques. Et ils mettent au point des machines, des avions et des véhicules, des voies de métro, des infrastructures communales et transrégionales de transport telles que des ponts qui traversent non seulement des vallées et des fleuves mais aussi des détroits.

La sécurité avant tout – chez soi, au travail ou en déplacement. Toutes ces structures créées par des êtres humains ont donc besoin d’inspections et de mesures de maintenance régulières.

En effet, elles ne sont pas soumises uniquement au vieillissement naturel, au vent et aux intempéries, aux changements géologiques ou à l’usure due à la charge quotidienne de trafic. Des évènements, comme celui de l’effondrement en 2018 du viaduc de Polcevera dans la ville italienne de Gênes, démontrent de façon drastique combien il est important de surveiller en continu et scrupuleusement les signes de fatigue des matériaux et d’usure des structures ainsi que l’évolution des conditions auxquelles sont soumises les infrastructures.

Le Structural Health Monitoring accroît la sécurité et réduit les dépenses de fonctionnement – un avantage concurrentiel incontestable !

Des exploitants d'installations aux concepteurs chargés des mesures de construction, de production ou de maintenance, en passant par les propriétaires d'immeubles : le Structural Health Monitoring est la solution idéale pour tous ceux qui s’occupent de la construction d’édifices en tout genre ou de la production de machines et de véhicules.

L’avantage imbattable: le Structural Health Monitoring permet d’établir un pronostic des dommages avant qu'ils ne surviennent réellement. Ceci est rendu possible grâce à des capteurs intelligents, qui sont en mesure d’enregistrer les moindres changements dans la structure du bâtiment ou de la machine. Il s’agit ici de bien plus qu’une notable amélioration de la sécurité. Des dépenses de maintenance énormes peuvent être également évitées en remplaçant, par exemple, de manière ciblée des composants isolés vulnérables avant qu’ils n’affectent d’autres composants.

Qu’est que le Structural Health Monitoring ?

La surveillance de l’état des édifices, des machines ou des véhicules (Structural Health Monitoring) est une méthode qui consiste à détecter, traiter et analyser des données de mesure afin de pouvoir reconnaître à temps des changements structurels, des endommagements et des états de contrainte critiques. Cela permet d’assurer l’aptitude à fonctionner, la sécurité et le bon fonctionnement de la structure concernée avec des coûts technologiques et financiers nettement plus réduits.

Un réseau dense de capteurs inertiels micromécaniques enregistre:

• les plus petites déformations.
• la flexion des structures portantes.
• l'inclinaison des bâtiments.

Les signes d’usure ou de vieillissement dus à la charge ou aux intempéries sont ainsi enregistrés immédiatement.
Le système convient aussi bien aux bâtiments, ponts, éoliennes, lignes haute tension et systèmes de canalisation qu’aux véhicules utilitaires et sites de production.

Quels sont les domaines pour lesquels le Structural Health Monitoring s’avère particulièrement utile ?

Un été extrêmement chaud, un hiver glacial, une énorme humidité et des périodes de sécheresse prolongées : à l’époque actuelle, les édifices sont souvent soumis à des variations climatiques extrêmes, qui mettent les matériaux et les structures à rude épreuve. À cela s’ajoute le vieillissement naturel ainsi que les charges qui peuvent exister en raison d’utilisation abusive, comme dans le cas des ponts, qui sont traversés par des poids lourds dépassant le poids de charge maximale.

Certains secteurs, tels que celui de l’approvisionnement en énergie ou du réseau de transport, requièrent cependant une disponibilité maximale afin d’assurer le fonctionnement des cycles économiques, logistiques et communaux. Le Structural Health Monitoring est aussi d'un grand secours dans des situations extrêmes exceptionnelles, comme les tempêtes ou les tremblements de terre, dans la mesure où il permet d’éviter ou d'identifier les dommages et de créer de la transparence.

Comment réduire les coûts avec le Structural Health    Monitoring ?

La maintenance traditionnelle planifiée a lieu à intervalles réguliers afin d’éviter des dommages et des défaillances, indépendamment de l’état réel d’une installation, et en quelque sorte selon le principe du « saupoudrage ». Cette façon de procéder entraîne des coûts inutiles, soit parce que les rendez-vous de maintenance n’étaient pas nécessaires à la date retenue, soit parce que des dommages restent dans l’ombre pendant longtemps et entraînent ainsi de lourdes réparations.

Le Structural Health permet une maintenance basée sur l’état réel.

Surveillance en ligne et maintenance à distance – la stratégie de maintenance efficace et économique

Windkraftanlage

La numérisation porte aussi sur la maintenance des bâtiments, installations, machines et structures en tout genre. Un Structural Health Monitoring fonctionnant avec des capteurs ultrasensibles autorise une surveillance en ligne pratique depuis un ordinateur ou sur des terminaux mobiles, à tout moment et en tout lieu. Les techniciens et les ingénieurs ne sont plus obligés de se déplacer systématiquement sur site pour effectuer leur travail ; les concepts de maintenance à distance offrent ici des avantages et des économies de coûts énormes, et pas seulement pour les installations offshore.

Un module de données central, par exemple dans une éolienne, transmet ainsi en continu des informations sur les caractéristiques structurelles. Des solutions de cloud permettent de recueillir et d’analyser à long terme ces données provenant du Structural Health Monitoring en vue de les utiliser pour la maintenance prédictive.

First Sensor comme prestataire de solutions pour un Structural Health Monitoring

Brückenüberwachung

First Sensor est plus qu'un simple fabricant de capteurs. Ces derniers constituent tout au plus la base de nos multiples solutions complètes taillées sur mesure.

Nos capteurs enregistrent par exemple la flexion des éoliennes ou la vibration et les fréquences d’oscillation des ponts. Il est ainsi possible de porter un jugement sur la santé structurelle, et le cas échéant d’engager des opérations de maintenance.

L’avantage au quotidien : le personnel du poste central apprend à interpréter les données provenant du Structural Health Monitoring et à optimiser les réglages de sorte à réduire la charge sur la structure et par conséquent les coûts de maintenance. Les données des capteurs fournissent aux constructeurs de ponts des informations concrètes leur permettant de savoir quand une rénovation s’avère nécessaire et quand il faut décider d’une nouvelle construction.

Pourquoi First Sensor comme partenaire pour un Structural Health Monitoring ?

Les capteurs inertiels MEMS de First Sensor sont minuscules et économiques tout en offrant la même performance que les grands capteurs traditionnels. Ils sont en mesure d’appréhender deux directions dans l’espace. First Sensor adapte ses capteurs à l’application concernée en fonction des besoins individuels de chacun de ses clients. Si nécessaire, le design modulaire permet aussi de réaliser aisément des systèmes multicapteurs complexes.

Critères de qualité pour les capteurs destinés au secteur de la construction

  • Rapport signal/bruit élevé
  • Stabilité thermique
  • Modification minimale à l’accélération
  • Sensibilité croisée minimale

Les capteurs inertiels de First Sensor dans la surveillance des structures

Avec sa nouvelle génération de capteurs inertiels capacitifs de très haute précision basés sur des éléments en silicium, First Sensor couvre de nombreuses applications dans la surveillance intelligente des édifices. La résolution et la faible densité de bruit de ces capteurs leur permettent de détecter les vibrations ou variations d’inclinaison des éoliennes, ponts ou gratte-ciel et ainsi de prévenir à temps de la présence de dangers liés à la structure ou à la construction. Les capteurs de mesure de l’inclinaison, de l’accélération et des vibrations sont constitués d’un élément capteur en silicium fabriqué selon un procédé micromécanique breveté (HARMS, AIM), sont équipés d’un traitement de signal ASIC et sont placés dans un boîtier SMD hermétiquement fermé.

Vous trouverez des informations supplémentaires sur le procédé breveté dans ce communiqué de presse.

La surveillance à distance des édifices à l'aide de capteurs intelligents permet de contrôler et d’analyser en continu l’état des constructions, des ponts ou des éoliennes et les sollicitations qu'ils subissent. Pour accomplir ces tâches, les capteurs inertiels de First Sensor atteignent, en fonction de leur largeur de bande, des résolutions de 10 µg et/ou 0,0005° (2 secondes d’arc).

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Sur le secteur de croissance des capteurs, First Sensor développe et produit des capteurs, des circuits électroniques, des modules et des systèmes complexes sur mesure pour un nombre croissant d’applications dans l'industrie, la médecine et la mobilité. En tant que fournisseur de solutions, notre entreprise met à disposition des services de développement complets à partir du concept et de la preuve de concept jusqu'à la fabrication en série, en passant par le développement du prototype. First Sensor dispose d'une connaissance approfondie des applications, de techniques d'encapsulation ultramodernes et d'une production en salles blanches ISO de classe 8 à 5.
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