Sensore sismico Bavari e i sistemi Preventivi da esso nascenti in ambito di Protezione Civile per la difesa dagli effetti derivanti dal rischio sismico.


Il sensore sismico a soglia differenziata Bavari è stato prodotto per soddisfare tutte le esigenze legate alle tematiche preventive finalizzate al miglior contrasto e mitigazione degli effetti derivanti dal rischio sismico scavalcando, soprattutto all’interno dei centri urbani, le limitazioni funzionali di altri sistemi costituiti principalmente da trasduttori mems, nems o di altro tipo nei quali, a causa dell’elevatissima sensibilità dei predetti trasduttori, per avere la certezza circa la reale attendibilità dei dati rilevati, soprattutto riferiti a quelli caratterizzati da bassissima energia, ed assicurare la stabilità del sistema nei confronti dei transienti sismici di tipo antropico e/o naturale si rende necessario far uso di filtri di taglio in frequenza ed in ampiezza soprattutto sui segnali sismici che producono micro-accelerazioni in una generica struttura edile residente in un qualsiasi centro urbano. Tale imposto controllo adottato su questi sistemi ne compromette l’utilizzo per fini preventivi in ambito di Protezione Civile in quanto tali sistemi non sono in grado di mantenere un credibile equilibrio nelle risposte fornite in uscita nel coniugare l’elevata sensibilità di analisi e l’altrettanta stabilità nei confronti di quelle micro sismicità superficiali che, come anzi scritto, non sono generate da reali micro-sismi caratterizzati da bassissima energia e che, come logica conseguenza determinerebbero trazioni della struttura, oggetto di monitoraggio, dell’ordine di alcune decine di millesimi di millimetro.

Infatti, acclarato che per effettuare una rapida, corretta e capillare micro-zonazione sismica sarebbe opportuno utilizzare le strutture edili residenti all’interno dei centri urbani dove, naturalmente, è maggiore l’esposizione al rischio per le persone e creare quindi corrette mappe di vulnerabilità comunali, i sistemi costituiti dai sensori sismici Bavari, contrariamente ai sistemi costituiti dai mems, ben si adattano a far equivalere le strutture edili a dei “sismometri” che non si prestano ad errori di analisi. A tal riguardo, infatti, le peculiari caratteristiche del sensore sismico Bavari garantiscono il raggiungimento degli obiettivi relativi alle applicazioni installative richiamate in forma sintetica quanto esaustiva nel testo allegato alla presente. Nel seguito, lo scrivente argomenterà non tanto sui noti diffusi Pregi applicativi dei mems o dei futuri nems in ambito industriale, biomedico, aero-spaziale etc. etc., quanto porre in evidenza alcune sue limitazioni prestazionali in ambito del monitoraggio strutturale finalizzato alla loro interazione, per fini preventivi, con singoli edifici ritenuti “Sensibili”, “Strategici”, pubblici o privati residenti nei centri urbani nei quali, ovviamente saranno presenti elevate micro-sismicità vibratorie di tipo superficiale addotte dall’elevato e variegato traffico veicolare, da tuoni di grande impatto, da pioggia battente, da forti raffiche di vento, etc.etc. Naturalmente, per confermare quanto in precedenza asserito e per evitare qualsiasi ulteriore commento, sarebbe sufficiente porre a confronto un sistema accelerometrico costituito da sensori sismici Bavari e da uno costituito con mems. In tale direzione, infatti, è noto che, un generico sistema automatico non può assolutamente prescindere dalla veridicità dei segnali rilevati dai propri trasduttori.

Nel caso del monitoraggio strutturale utile per la rivelazione di micro o macro accelerazioni assunte in una generica struttura a causa di terremoti, sarà indispensabile dotarsi di un sistema in cui i trasduttori impiegati siano essenzialmente costituiti da una “massa”, posta in perfetta sospensione verticale rispetto all’asse orizzontale della terra e che dovrà essere, da un lato libera di oscillare proporzionatamente per definite forzanti applicate aventi frequenze ed ampiezze prestabilite e, contestualmente, dall’altro, essere stabile nella sua perfetta ritenuta che ne dovrà assicurare la quiete nei confronti dei transienti sismici non dipendenti dalla presenza di un reale sisma. Nei mems tale massa è microscopica ed è contenuta all’interno di un microcomponente al silicio trattato, nel sensore sismico Bavari ha un peso di circa 136 grammi; i mems possono interagire per la rilevazione di accelerazioni caratterizzate da vibrazioni aventi valori pari a frazioni di milionesimi di “g”; il sensore sismico Bavari, al contrario, non è stato prodotto per rilevare accelerazioni espresse in forma di vibrazioni, bensì per rilevare micro-accelerazioni strutturali che comportino la reale trazione di una componente portante di una generica struttura costituita in c.a. o muratura a partire da un valore pari a 34/1000 di mm (trentaquattro millesimi di millimetro) equivalente ad una forzante applicata avente valore di 1/1000 g (un millesimo di g); i mems sono microcomponenti la cui grandezza è pari a pochissimi millimetri nelle tre dimensioni che lo caratterizzano e forniscono una uscita continua e variabile funzione del comportamento della micro-massa. Risulta di tutta evidenza il fatto che le vibrazioni della micro-massa dovranno necessariamente essere interpretate da una specifica elettronica che, in funzione dell’applicativo del sistema, ne dovrà filtrare i dati in frequenza ed in ampiezza per evitare false segnalazioni.

Il sensore sismico Bavari è caratterizzato da masse uguali e da differenti dischi graduati che ne caratterizzano la sensibilità e si equivalgono a degli interruttori tarati per chiudere i contatti e mantenerli tali al raggiungimento ed alla persistenza di determinati valori parametrizzati relativi alle magnitudo locali rilevate ed alla conseguente loro equivalente accelerazione indotta. Inoltre, al fine di rendere standard l’analisi dell’acquisizione dei dati sismici sul territorio, le calibrazioni delle soglie di attivazione dei sensori sismici Bavari saranno tutte analoghe e in perfetto accordo con l’applicativo installativo richiesto. Ora, per quanto in precedenza scritto, proviamo a porre a confronto un sistema costituito da mems ed uno costituito dai sistemi sismici Bavari. Calibriamo la sensibilità dei sistemi in modo tale che essi possano rilevare i dati accelerometrici della struttura sottoposta ad una forzante di energia pari ad 1/1000 di g (un millesimo di g).

Naturalmente, gli effetti dinamici prodotti sulla struttura da tali valori energetici non potranno essere in alcun modo percepiti dagli organi sensoriali dell’uomo, ma risultano di estrema utilità per la micro-zonazione territoriale finalizzata per la predisposizione di mappe di vulnerabilità sismica territoriale. Installiamo il sistema costituito dai trasduttori sismici Bavari e quello costituito dai trasduttori mems in vicina prossimità tra di essi all’interno di una sala cinematografica e si proceda a proiettare un film il cui sonoro sia caratterizzato dalla presenza di basse frequenze caratterizzate anche da effetto surround con potenze acustiche, erogabili su tutta la banda di frequenze comprese tra i 15 hz e 20 Khz, superiore a 2000 Watts di picco o continui. Lo stesso confronto si esegua all’interno di discoteche, locali nei quali le potenze acustiche riprodotte potranno essere di valori superiori a quelle richiamate nell’esempio precedente o installiamoli all’interno di strutture edili residenti in prossimità di strade ad elevato e variegato traffico veicolare, in presenza di tuoni di grande impatto, stazioni ferroviarie o metropolitane, strutture edili nelle cui prossimità operino escavatori meccanici e dove, per mera coincidenza, le stesse fossero sottoposte contestualmente al sorvolo a bassa quota di elicotteri, etc. etc. Orbene, Per gli esempi precedentemente
teorizzati e per tutti gli eventuali altri che si potrebbero fare in modo teorico o pratico, i sistemi sismici costituiti dai mems non potrebbero reggere il confronto con i sistemi sismici costituiti dai sensori Bavari e, pertanto, se ne sconsiglia l’utilizzo in tutte le applicazioni installative aventi lo scopo di garantire la Prevenzione contro il rischio sismico in ambito di Protezione Civile all’interno di strutture edili.


A conferma di quanto in precedenza affermato, si riporta nel seguito la conclusione a cui sono pervenuti gli esaminatori del CESI-ISM di Bergamo nel corso delle prove utili per la caratterizzazione della stabilità e sensibilità del sensore sismico Bavari posto in test su piastra vibrante:
Di seguito, il testo del paragrafo di prove effettuate sul sensore sismico Bavari presso il Laboratorio del CESI-ISM di Bergamo, relativo al controllo del moto della piastra vibrante.
Il controllo del moto della tavola vibrante è stato inizialmente effettuato utilizzando la coppia di accelerometri ATX ed ATY posta in prossimità del punto di fissaggio del sensore in prova (sensore sismico Bavari). Al diminuire del livello di sollecitazione richiesto dal committente, Sig. Bavari in persona e nella qualità di Amministratore unico della società Electa & c. sas (livelli di sollecitazione inferiori a -50 Decibel corrispondenti a fattori di riduzione pari a circa 0,003), non è stato più conveniente mantenere tale strategia di controllo, sia per il rumore intrinseco ad alta frequenza della tavola vibrante che per il peggioramento del rapporto segnale/rumore degli accelerometri e si è passati ad un controllo in “spostamento” della macchina. Dalla doppia integrazione degli oscillogrammi di riferimento sono stati ottenuti due nuovi oscillogrammi di riferimento relativi allo spostamento riprodotti successivamente fino a -72 Decibel (fattore di riduzione 0,00025).
Pagina 6/25 del rapporto CESI-ISM del 16 Febbraio 2005.
Elaborato da Gino Pucci (Cesi-ISM)
Verificato da Fregonese Roberto (Cesi-ISM)
Approvato da Superbo Sabino (Cesi-ISM)


Lo scrivente, per quanto in precedenza scritto, evidenzia che i sistemi sismici costituiti dai sensori Bavari presentano tutti i requisiti in termini di elevata stabilità ed altrettanta sensibilità nella rivelazione accelerometrica in accordo al range di funzionamento consentito dal sistema che risulta essere compreso tra 0,1 cm/sec2 – 41,8 cm/sec2 (*), equivalenti alla rivelazione di magnitudo locali comprese tra 1,8 e 4,1 gradi Richter (*) e, per tale motivo, si predispongono in modo eccellente all’espletamento degli applicativi di cui all’allegato.


(*) I dati di magnitudo locale ed i relativi conseguenti valori accelerometrici associati sono stati determinati in termini di assoluta coerenza tra lo studio teorico prodotto dal Prof. Mario Di Paola dell’Università degli studi di Palermo e le contestuali prove di Laboratorio eseguite presso il CIDIS, il CESI-ISM e l’ EUCENTRE di Pavia.
Bavari Giuseppe.

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