Parafusos inteligentes informam pela internet se perderem o aperto

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/05/2022

O parafuso retira energia do ambiente para transmitir seus dados de forma contínua ou programada.
[Imagem: Fraunhofer CCIT]

Parafusos que perdem o aperto

As conexões mantidas por parafusos em infraestruturas críticas estão expostas a grandes tensões, o que exige uma inspeção atenciosa e regular.

Para facilitar esse trabalho e melhorar a confiabilidade dessas estruturas, pesquisadores do Centro de Tecnologias Cognitivas para a Internet (CCIT), na Alemanha, desenvolveram uma tecnologia que permite que a estabilidade das conexões aparafusadas seja verificada a qualquer momento por monitoramento remoto.

A solução foi batizada de "Conexão de Parafuso Inteligente", mas a "inteligência" está na realidade na humilde arruela, o pequeno anel achatado que fica entre a cabeça do parafuso ou a porca e a superfície do material que está sendo preso.

A arruela é equipada com um filme fino piezorresistivo e três sensores equidistantes, que registram a pressão, a força com que o parafuso foi apertado - qualquer alteração na força altera a resistência elétrica no filme piezorresistivo.

Durante a instalação, cada conjunto parafuso/arruela, bem com o módulo de rádio miniaturizado, tipo internet das coisas, é colocado em uma caixa de programação blindada, que recebe uma identificação individual por meio de uma etiqueta RFID criptografada. "É assim que evitamos que criminosos ou hackers sabotem o sistema. A equipe técnica que monitora uma turbina eólica, por exemplo, pode realmente confiar nos dados," explicou Peter Spies, gerente do projeto.

Módulos do sistema, que já está pronto para ir ao mercado.
[Imagem: Fraunhofer CCIT]

Internet dos parafusos

Para evitar a necessidade de troca de baterias, o sistema opera de acordo com o princípio de colheita de energia, que envolve o uso de calor, luz ou mesmo vibrações para gerar eletricidade. 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.

Finalmente, um programa de computador apresenta os dados de cada parafuso individual em uma visão geral gráfica. Dependendo da configuração e da aplicação, o status das conexões aparafusadas é transmitido permanentemente, com base em eventos ou em intervalos especificados.

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.