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MONFRON PROJECT

Abitiamo vicino a Carrara, la città dove si estrae il marmo più famoso e venduto al mondo, il marmo di Carrara.
Le cave di marmo non sono solo impressionanti e panoramiche ma anche molto pericolose e sono spesso il luogo di incidenti mortali.
Per questo motivo la sicurezza dei lavoratori delle cave di marmo è una priorità per la Regione Toscana.

Antropocene', ambiente e cave di marmo. Industriali: "Non siamo noi il  pericolo del Pianeta" - gonews.it

Che cos’è MONFRON?

MONFRON è l’acronimo di “Monitoraggio Fronte di cava”.

Si tratta di un grande progetto, presentato alla Regione Toscana nel 2017. Il progetto è stato finanziato nel gennaio 2018 e vede Lunitek come azienda capofila, insieme alla Santucci Graniti Srl, gestore della cava, e ApiAn la ditta di disgaggiatori.

L’idea progettuale è quella di prevenire la frana improvvisa e inaspettata che, come già capitato in passato, crolla sui lavoratori della cava.

La prevenzione non può essere effettuata utilizzando strumenti tradizionali geofisici (accelerometri, velocimetri, GNSS o scanner laser) perché, nel momento in cui questi tipi di sistemi attivano un allarme, nella maggior parte dei casi è già troppo tardi e la frana non può più essere fermata.

Lunitek ha presentato una proposta per il monitoraggio utilizzando una tecnica di emissione acustica (AE) per un periodo di 18 mesi.

Come funziona la tecnica delle Emissioni Acustiche?

L’emissione acustica (AE) è il fenomeno di irradiazione di onde acustiche nei solidi che si verifica quando un materiale subisce cambiamenti irreversibili nella sua struttura interna. Ciò è dovuto al rapido rilascio di energia da stress localizzato. Le emissioni acustiche possono essere rilevate in una gamma di frequenze da pochi KHz fino a 100 Mhz, ma la maggior parte dell’energia rilasciata va da 1 KHz a 1 MHz.

Grazie alla tecnica AE è possibile localizzare la fonte dell’evento emittente.

Lunitek opera in questo campo in stretta collaborazione con il Politecnico di Torino dal 2008.

I professori del Dipartimento di Ingegneria Strutturale (Carpinteri, Lacidogna, Bertetto, Niccolini) hanno collaborato con noi per trasferire il loro know-how e per progettare un prodotto tecnologico all’avanguardia.

Tutti questi sforzi hanno portato ad AEmission un datalogger a campionamento veloce a 8 canali con elaborazione parametrica dei dati acquisiti.

AEmission

AEmission è un datalogger a otto canali per segnali di emissione acustica. Può campionare dati a 1.25MS/s@18bit oppure 10MS /s@16bit. I sensori possono essere collegati direttamente allo strumento senza alcun condizionatore esterno.


Una FPGA interna ad alte prestazioni esegue l’analisi in tempo reale del flusso di dati proveniente dagli ADC ed estrae i dati parametrici.

L’emissione acustica (AE) è l’unica tecnologia in grado di individuare potenziali fratture da fessurazione all’interno di un solido.

L’idea è quella di attivare un avviso quando vengono valutate anomalie nell’elaborazione dei dati.

Trattandosi di un’indagine sperimentale, il sito viene monitorato anche con altre tecniche:

  • ATLAS con accelerometro FBA esterno sul fronte della cava 1.
  • Accelerometro TRITON FBA all’esterno del sito monitorato.
  • Una stazione meteorologica.
  • Un array di termocoppie installato sul fronte della cava 2.

Tutte queste informazioni possono aiutare a discernere eventi falsi da eventi di cracking reali.

Il sistema è stato implementato come mostrato nelle immagini sottostanti

Analisi statistica del B-value e del βt

Nelle figure successive i parametri fondamentali del monitoraggio sono stati riportati per i periodi più significativi. In particolare, nella parte finale dei grafici si può osservare una riduzione dei parametri fondamentali connessi all’evoluzione del danneggiamento (b-value) con un decremento. Nell’ambito di tali osservazioni si è potuto osservare anche la formazione di punti di sorgenti localizzati sul sito di monitoraggio n2.

Risultati e conclusioni

In ragione dei dati evidenziati dalla tecnica di localizzazione e in correlazione con i valori assunti dal parametro critico del b-value è possibile considerare le aree in corrispondenza dei sensori 1-7 e 2-4 come aree critiche. In tali aree, nella fase centrale del monitoraggio anche i parametri che tengono in conto dell’evoluzione del danneggiamento hanno evidenziato dei sotto periodi con aumento localizzato del danneggiamento.

Il totale del finanziamento disposto dalla Regione Toscana è pari a 282.000€