Gli ingegneri identificano la collaborazione come la chiave per una buona installazione di cavi

I progetti di costruzione, dagli ammodernamenti infrastrutturali alle nuove costruzioni edilizie sono ovunque e l’installazione di cavi nei condotti rappresenta una componente essenziale. Che siano interrati per sistemi elettrici o di comunicazione o all’interno di grandi edifici commerciali o industriali, i cavi sono essenziali per connettere il mondo.

Con l’aumentare del numero di progetti, sorgono nuove sfide per gli ingegneri progettisti e gli installatori che svolgono un ruolo fondamentale nel garantire un’installazione dei cavi sicura e senza danni. Nonostante complessità quali la distanza di posa dei cavi, le curve dei condotti e le diverse prospettive su cosa sia possibile realizzare con l’installazione dei cavi, entrambi gli schieramenti desiderano ottenere i migliori risultati.

Per comprendere meglio questa dinamica tra progettisti e installatori, Polywater ha riunito un gruppo di professionisti del settore per raccogliere informazioni sulle sfide che devono affrontare nell’installazione di cavi all’interno di condotti. Dalla discussione sono emersi alcuni temi comuni. Un argomento in particolare continuava a riaffiorare nelle varie conversazioni: La collaborazione è essenziale per il successo.

In sostanza, man mano che la progettazione dei sistemi via cavo diventa più complessa e i fattori che caratterizzano la loro installazione diventano più stringenti, le tolleranze per gli errori si riducono. Mai come oggi la comunicazione efficace e il lavoro di squadra tra le parti interessate sono fondamentali. Questo articolo identifica le sfide che incontrano gli ingegneri progettisti e gli installatori e spiega come possono promuovere un ambiente collaborativo per garantire il successo dei progetti di installazione dei cavi. Tra le principali sfide individuate dai professionisti del settore con cui abbiamo parlato vi sono:

• La complessità dei progetti moderni di installazione dei cavi
• La quantità di nuovi progetti per soddisfare il crescente fabbisogno energetico dalla rete e l’esigenza di accedere a una banda larga affidabile
• Il mantenimento di una forza lavoro coerente, ampia, qualificata ed esperta
• La gestione della necessità di prendere decisioni più tempestive sui materiali a causa dei tempi di produzione prolungati

Il complesso panorama dei moderni sistemi via cavo

Oggigiorno l’installazione dei cavi nelle condutture richiede un approccio diverso rispetto a 50 anni fa. Nel tempo, le tecniche di installazione e gli standard operativi si sono evoluti. Mentre l’idea di base di mettere il cavo nel condotto è la stessa, tutto ciò che circonda quel processo è progredito. I materiali utilizzati per cavi e condotti, le attrezzature di posa, nonché i lubrificanti tecnici per cavi, hanno notevolmente migliorato il processo di installazione dei cavi.

Oggigiorno, i professionisti del settore stanno portando l’installazione dei cavi su distanze maggiori e con giunzioni minime. Stanno cercando di raggiungere questo obiettivo con maggiore efficienza, per far fronte ai tempi più ristretti e alla carenza di manodopera qualificata. L’obiettivo è quello di trovare modi migliori per fare le cose, sfruttando l’esperienza passata.

Tuttavia, gli odierni sistemi via cavo sono tutt’altro che semplici. L’integrazione di nuove installazioni in infrastrutture esistenti, spesso più vecchie (progetti brownfield), aggiunge livelli di complessità che richiedono attenzione nella pianificazione e nel coordinamento. La complessità dell’interfaccia con i sistemi esistenti richiede calcoli e valutazioni precise: anche piccoli errori possono potenzialmente causare problemi significativi.

A questa complessità si aggiunge l’uso crescente di sistemi “pre-costruiti”, in cui i componenti vengono fabbricati fuori sede e assemblati in cantiere. Questi sistemi lasciano poco spazio agli errori, poiché le tolleranze sono incredibilmente strette. Un piccolo disallineamento o un errore di calcolo possono trasformarsi in problemi più grandi, rendendo necessari rielaborazioni o aggiustamenti che ritardano le tempistiche del progetto e aumentano i costi. Sebbene i team di ingegneria utilizzino software potenti per modellare la progettazione dei sistemi, in cantiere emergono realtà che possono prevalere su qualsiasi strategia definita per il successo.

Questo contrasto tra teoria e realtà fa sì che il raggiungimento di risultati ottimali del progetto dipenda direttamente dal dialogo tra team di pianificazione e team di costruzione. Nella maggior parte dei casi, questo dialogo richiede una comunicazione dettagliata e la risoluzione dei problemi in tempo reale durante tutte le fasi del progetto.

Soddisfare la crescente domanda di tecnologia

La tecnologia, per sua natura, fa crescere le economie e amplia le capacità aziendali. Viviamo in un’epoca unica in cui non è possibile concepire una fine per i nostri progressi tecnologici. Tuttavia, la sfida consiste nel creare l’infrastruttura allo stesso ritmo per far fronte ai nostri crescenti successi tecnologici.

Nel momento più critico della pandemia globale, quando le persone stavano adottando misure di contenimento, un numero significativo di lavoratori e studenti a livello globale ha dovuto lavorare da remoto. Ciò richiedeva piattaforme basate su video per migliorare la comunicazione, la collaborazione e l’apprendimento. Inoltre, mentre erano confinate nelle loro case, le persone cercavano il modo di divertirsi. Ciò ha creato una maggiore domanda dei nuovi servizi di streaming video e di intrattenimento on-demand, come i giochi online multiplayer di massa. Tutto ciò ha richiesto un aumento della produzione di energia e della trasmissione di dati di alta qualità. Le aziende di servizi e di telecomunicazioni sono ancora oggi al lavoro per espandere le loro reti, per tenere il passo con queste nuove esigenze.

Elettrificazione e boom dell’intelligenza artificiale

Altre due importanti tendenze tecnologiche mettono sotto pressione le aziende di servizi di energia elettrica e di telecomunicazioni, nonché i mercati commerciali, industriali e dei trasporti, per soddisfare le richieste dei consumatori: Il boom del mercato dei veicoli elettrici e l’esplosione degli strumenti basati sull’intelligenza artificiale. Entrambe le tendenze si aggiungono alle già elevate pressioni per ottenere più energia dalla rete e per accedere a una banda larga affidabile.

Per soddisfare la domanda si è proceduto alla costruzione di un maggior numero di data center e di stazioni di ricarica per veicoli elettrici. In alcuni casi si tratta di progetti completamente nuovi (greenfield), ma più spesso è necessario integrarli con infrastrutture già esistenti. Ciò complica ulteriormente un paesaggio sotterraneo già complesso.

“In questo momento, la portata e la velocità dei progetti mission-critical su cui stiamo lavorando sono straordinarie. Con il boom dell’intelligenza artificiale stiamo esaminando progetti con una densità da 2 a 3 volte superiore e tempi di costruzione dimezzati” afferma Joseph Kerfoot, un ingegnere del team di analisi per Rosendin Electric. “Solo negli ultimi sei mesi, la mia domanda giornaliera è triplicata. É un fatto insolito.”

Poiché questi progetti spesso richiedono tempi di consegna più brevi, è fondamentale che siano eseguiti in modo rapido e preciso. “Una delle sfide a cui stiamo assistendo con la nascita di tutti questi data center è che le persone hanno deciso che hanno bisogno di più energia. E non possiamo installare un alimentatore più grande o raddoppiare l’ingombro del cavidotto. Quindi la soluzione è raddoppiare o triplicare la tensione. Perciò passiamo da 12,47 kV a 34,5 kV, conduttori 750KCMIL. Il risultato è che molti degli ingegneri che si occupano dei progetti iniziali di questi sistemi a media tensione non tengono conto del rapporto di inceppamento quando passano a un cavo con un isolamento più spesso e lo fanno passare attraverso i condotti da 6 pollici esistenti. Dobbiamo quindi ricalcolare il piano di posa e valutare la direzione da cui iniziare per evitare di inceppare o danneggiare il cavo. Soprattutto nelle curve a 90 gradi,” spiega Kerfoot.

Quando la domanda è elevata e i tempi sono più brevi, velocità e precisione sono fondamentali per determinare la fattibilità della posa dei cavi. Soprattutto quando le risorse sono ridotte al minimo. Ma questo pone un’altra sfida fondamentale: Disporre di un numero sufficiente di tecnici qualificati e specializzati per soddisfare i crescenti carichi di lavoro dei progetti.

La forza lavoro in evoluzione e le lacune nelle conoscenze

Considerando le tempistiche dei grandi progetti infrastrutturali, la sola fase di progettazione potrebbe durare 2-3 anni, mentre la fase di costruzione potrebbe durare circa 5-10 anni. Questi progetti a lungo termine sono ben pianificati in termini di capitale umano e coinvolgono molte voci e molte mani.

“È raro che qualcuno rimanga a lavorare a un progetto per 8-10 anni,” ha osservato Brian Carroll, ingegnere elettrico presso la Parsons Corporation di New York. “Ed è ancora più raro che qualcuno rimanga in un’azienda per un simile lasso di tempo. Pertanto, è improbabile che lo stesso ingegnere lavori alla progettazione schematica e se ne occupi fino alla costruzione di quel progetto.”

Nonostante tutti gli sforzi delle aziende per garantire la continuità nell’arco di un progetto di costruzione a lungo termine, le lacune nella comunicazione e nelle conoscenze sono inevitabili. Ciò è particolarmente vero quando si verifica un notevole turnover del personale dovuto a vari motivi, come il passaggio degli operatori a nuovi incarichi, il pensionamento di lavoratori o la ridistribuzione dei team a causa dei conflitti nelle tempistiche dei div ersi progetti.

I progetti a lungo termine, in particolare quelli che durano più di tre anni, spesso comportano un notevole turnover del personale, con conseguente perdita di continuità e di conoscenze istituzionali. Ciò può creare delle lacune tra la progettazione ingegneristica iniziale e le realtà affrontate dai team di installazione sul campo.

“Ci sono molte lacune in particolare per quanto riguarda la conoscenza del coefficiente di attrito (COF),” afferma Lindsay Taylor, Group Business Development Manager per TEN Group of Australia. Ognuno ha un’idea preconcetta sul COF. Quando parlo con questi gruppi (di ingegneria), capisco che si tratta di una componente estremamente importante dell’equazione di posa (installazione) dei cavi, e tuttavia è la parte meno compresa. Tutti sanno come farlo, ma a volte non si capiscono i complessi meccanismi di quella parte della posa dei cavi. È proprio da qui che tutto ha inizio. Puoi avere il verricello più grande e il miglior supporto per il rullo, ma se non capisci li aspetti centrali della posa dei cavi (COF), non puoi ottenere il meglio dall’installazione.” ha spiegato Taylor.

Le lacune nelle conoscenze possono rappresentare un rischio per la sicurezza

Talvolta possono verificarsi dei problemi quando c’è una discrepanza tra quanto calcolato dal team di ingegneri per il piano di posa dei cavi e il modo in cui gli appaltatori o gli installatori sul campo interpretano il piano.

“Non importa quale pianificazione mettiamo in atto in ufficio se quella pianificazione non arriva fino al cantiere e non viene eseguita,” afferma Tim Lacoste, direttore della gestione della qualità per NGI National Constructors.

Gli ingegneri progettano i sistemi tenendo a mente determinate specifiche ed eseguono calcoli per determinare la fattibilità della posa dei cavi. Se gli installatori non sono d’accordo con tale piano, la sicurezza potrebbe essere messa a rischio. Le installazioni di cavi in questi progetti più recenti sono spesso cavi pesanti a media o alta tensione. I percorsi dei cavi solitamente presentano più curve che aumentano la tensione. Se il sito non è adeguatamente attrezzato per supportare le tensioni e le forze necessarie per tale installazione, la situazione può rivelarsi problematica.

“Abbiamo avuto un problema, alcuni anni fa, per cui il nostro piano di posa e il disegno ISO (isometrico) non sono arrivati all’ufficio sul campo per qualche motivo,” aggiunge Lacoste. “In pratica, la squadra sul campo ha continuato a installare come avrebbe fatto anni prima. All’epoca stavamo eseguendo un nuovo processo e il team sul campo non era a conoscenza del nostro nuovo processo per il calcolo del piano di posa dei cavi. Successe così che alcune parti cedettero. Fortunatamente nessuno è rimasto ferito e non ci sono stati danni. Per noi è stato un vero e proprio incidente mancato. L’intero errore è stato causato semplicemente dalla mancanza di comunicazione. Ecco perché la collaborazione è assolutamente cruciale.”

Gli effetti di queste lacune nelle conoscenze e nella comunicazione possono essere attenuati mantenendo un elemento di connessione che contribuirà all’efficienza del progetto e ridurrà al minimo i potenziali insuccessi. Un modo per supportare questa esigenza è tramite una soluzione software che fornisca un accesso multiutente al piano di progetto. Ciò può contribuire a migliorare gli standard e le pratiche per la gestione dei progetti e dei file, nonché la tenuta dei registri.

L’imperativo delle decisioni tempestive sui materiali e dei tempi di consegna prolungati

Date le sfide della catena di fornitura globale in un’economia post-pandemia, i tempi di produzione di cavi e materiali da costruzione correlati si sono allungati. Ciò è dovuto in parte al soddisfacimento della domanda repressa durante la pandemia, ma anche al forte aumento dei progetti di costruzione che hanno inondato il settore. Questa situazione ha costretto i titolari dei progetti e i distributori a prendere decisioni cruciali sui materiali molto più in anticipo nel processo di sviluppo del progetto.

Una modifica nel processo può avere implicazioni sul progetto nel suo complesso, ma influisce soprattutto sull’aspetto progettuale dell’equazione. Per certi aspetti, i progettisti sono costretti a mettere il carro davanti ai buoi, dovendo riflettere attentamente sui dettagli dei percorsi delle condutture e sulla loro relazione con gli altri componenti strutturali. Ciò in ultima analisi mette ancora più pressione sui team di ingegneria, che devono valutare attentamente la fattibilità dei componenti del progetto, come i cavi, molto prima, in modo che i proprietari possano rivendicare i materiali che devono essere prodotti.

Per certi versi, questo può essere una benedizione e non una maledizione, poiché obbliga a prendere decisioni determinanti nella fase iniziale di sviluppo del progetto ed elimina alcuni potenziali fattori sconosciuti in futuro.

Un percorso verso il futuro: Come i nuovi strumenti possono mitigare le sfide e facilitare la collaborazione

È chiaro che la complessità dei moderni progetti di installazione di cavi in condotte richiede un nuovo approccio per superare le crescenti pressioni sui professionisti dell’ingegneria e sugli installatori di cavi. Ciò richiede tattiche innovative per modificare le idee precedenti su i) i limiti della posa dei cavi, ii) cosa può e cosa non può essere realizzato, iii) l’utilizzo di strumenti e metodi che forniscono dati per prendere decisioni migliori, iv) decisioni più consapevoli e v) strumenti che facilitino il desiderio di collaborazione. Uno di questi strumenti utilizzato dai professionisti dell’ingegneria e dagli installatori di cavi in tutto il mondo è il Software di installazione cavi Polywater® Pull-Planner™.

Stimare più velocemente la tensione di posa del cavo, la pressione sulle pareti laterali e il coefficiente di attrito

Prima di soluzioni software come Pull-Planner, i calcoli di posa dei cavi venivano eseguiti a mano. Pull-Planner esegue i calcoli della tensione di posa dei cavi e della pressione della parete laterale attorno alle curve in modo molto più rapido e accurato. Utilizza standard industriali per calcolare la massima tensione di posa e il riempimento dei condotti. Le stime della tensione sono utili nella progettazione di sistemi di condotti e nella pianificazione delle pose dei cavi. Una pianificazione di questo tipo può far risparmiare tempo e denaro riducendo al minimo giunzioni, volte, configurazioni di tiro/attrezzature, ecc., garantendo al contempo tensioni di installazione che non danneggino i cavi.

“Come ingegneri, di solito lavoriamo seguendo la regola pratica. Quindi, penso che utilizzeremo Polywater Pull-Planner in casi specifici. Non è opportuno installare un tombino ogni 30 metri, è preferibile distanziarli di più. Nelle infrastrutture sotterranee particolarmente fitte e complesse, come ad esempio a New York, Pull-Planner può aiutare a influenzare la progettazione per realizzare pose di cavi più lunghi con più curve e aiutarci a eliminare qualsiasi componente di sistema estraneo,” afferma Brian Carroll, ingegnere elettrico.

Di recente, Polywater ha rilanciato il software Pull-Planner nella sua ultima versione, la 5.0. Questa versione completamente nuova conserva tutti i calcoli affidabili su cui hanno fatto affidamento i professionisti del settore, ma è stata completamente ricostruita da zero su una nuova potente piattaforma.

Pull-Planner è basato su cloud e focalizzato sul progetto. Ciò significa che un utente può accedere al software da qualsiasi dispositivo tramite un browser Web e i membri del team di progetto all’interno dell’azienda possono accedere al progetto e collaborare ai calcoli della posa.

Modalità collaborazione necessarie per superare le sfide moderne dell’installazione dei cavi

Strumenti come il nuovo Pull-Planner facilitano la comunicazione tra ingegneri e installatori. Uno dei modi in cui ciò si verifica è creando trasparenza sui dati effettivi di cantiere. All’inizio i team di ingegneria possono eseguire i calcoli in base alle impostazioni predefinite delle condizioni ottimali all’interno del software. Gli ingegneri possono modellare il piano utilizzando vari input, come i materiali della guaina del cavo e del condotto, il lubrificante utilizzato, le lunghezze e gli orientamenti dei segmenti del condotto, la direzione della posa, ecc. Utilizzando questi input, possono produrre un report delle tensioni previste e delle pressioni delle pareti laterali che può essere condiviso con il proprietario della rete e il team di installazione. Quindi, quando il cavo viene posato, gli installatori possono registrare i dati dai dinamometri o dai tensiometri e condividere tali informazioni con il team di ingegneria una volta completata la posa. Queste letture effettive della tensione consentiranno il calcolo a ritroso del coefficiente di attrito (COF) realizzato dalle tensioni sul campo.

“Vorrei finire chiedendo al nostro caposquadra generale di fornirci le letture di quali erano le effettive misurazioni di trazione (tensione) sul campo,” afferma Joseph Kerfoot, un ingegnere del team di analisi per Rosendin Electric. “Il Polywater Pull-Planner ci consente di reinserire tali dati nel piano di posa e di effettuare un controllo o un calcolo a ritroso per vedere qual è la differenza tra i nostri calcoli previsti e i dati effettivi sul campo. Ciò ci aiuterebbe a ottimizzare i nostri progetti o potenzialmente ci consentirebbe di posare i cavi più lontano ed eliminare le volte estranee, se le nostre tensioni effettive sul campo fossero inferiori.”

In questo modo, collaborare significa essere trasparenti condividendo conoscenze e dati per migliorare il processo di installazione dei cavi e massimizzare il potenziale dell’installazione stessa. Una collaborazione trasparente favorisce la creazione di modelli predittivi migliori delle tensioni sul campo reali e dei COF.

I vantaggi di questo tipo di collaborazione non si limitano alla fase di progettazione del processo di costruzione. Pull-Planner può offrire a tutte le parti interessate la visibilità del valore dei dati reali e dell’importanza della pianificazione della posa dei cavi attraverso un approccio scientifico basato sui dati. Ciò si traduce in potenziali vantaggi aziendali, come l’accelerazione dei test di fattibilità. Oppure la capacità di prendere decisioni più rapide e consapevoli su attrezzature, allestimenti, materiali, ecc., che possono avere un impatto positivo sulla sicurezza dei cavi e degli installatori. O ancora dare all’azienda la sicurezza di poter superare i limiti o la distanza di un’installazione, sapendo con certezza che le tensioni dei cavi saranno ben al di sotto dei limiti stabiliti dal produttore. Un’azienda in grado di pianificare più rapidamente e con maggiore precisione può ottimizzare le risorse e fare di più con meno.

“Va oltre la progettazione e si addentra nel campo dell’installazione dei cavi, in modo che i clienti siano informati sull’intero progetto,” dichiara Lindsay Taylor del Gruppo TEN. “(Pull-Planner) è un tassello del puzzle che consente agli appaltatori di prendere decisioni migliori per quanto riguarda le attrezzature del progetto. Può farlo, e lo fa.”

Conclusione

Per superare le principali sfide legate all’installazione di cavi nei condotti, individuate dai professionisti del settore con cui abbiamo parlato, la collaborazione deve essere al centro della strategia. Tutte le parti interessate (proprietari, ingegneri, appaltatori e produttori) devono adottare tattiche che facilitino una comunicazione chiara tra gli attori del progetto di costruzione. L’implementazione di soluzioni software, come Polywater Pull-Planner, risponde a questa e ad altre esigenze. Favorisce una collaborazione aperta che migliora la pianificazione del progetto e apre la strada alla previsione delle tensioni dei cavi. Crea inoltre ponti tra progettisti e installatori e funge da garante della continuità all’interno delle aziende quando si verificano cambiamenti nella forza lavoro nel corso del ciclo di vita di un progetto.

Con il continuo evolversi del settore dell’installazione di cavi, l’importanza della collaborazione non va sopravvalutata. In definitiva, la collaborazione non è solo una strategia per il successo, è una necessità, in un mondo sempre più interconnesso e complesso.

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