BR112019027556A2 - método de monitoramento, sistema de monitoramento e dispositivo inclinômetro associado com os mesmos - Google Patents

Abstract

Trata-se de um dispositivo inclinômetro (1), um sistema de monitoramento (100) e um método associado com os mesmos para monitorar elementos aglutinados que compreende uma fita flexível (2), pelo menos um inclinômetro (3) alojado sobre ou na fita (2).

Description

“MÉTODO DE MONITORAMENTO, SISTEMA DE MONITORAMENTO E DISPOSITIVO INCLINÔMETRO ASSOCIADO COM OS MESMOS”

DESCRIÇÃO Escopo técnico

[001] A invenção refere-se a um método de monitoramento, a um sistema de monitoramento e a um dispositivo inclinômetro associado com os mesmos, do tipo que inclui os recursos mencionados na cláusula pré-caracterizante das reivindicações independentes.

[002] Antecedentes tecnológicos

[003] Sabe-se que elementos de estruturas artificiais aglutinados (por exemplo, seções de pontes, paredes de casas etc.), ou elementos aglutinados de um tipo natural (áreas do solo, partes de bacias hidrográficas, partes de geleiras etc.), podem suportar rotação relacionada a deslocamento e/ou deformação se submetidos a movimento ou sedimentação internamente ou de outras partes estruturais, ou outras áreas do solo (por exemplo, deslizamentos de terra, terremotos, assentamento etc.), com os quais eles estão direta ou indiretamente conectados.

[004] Em particular, este movimento ou sedimentação de terra pode surgir de modo imprevisível e muito rapidamente, causando portanto, algumas vezes, danos catastróficos às estruturas ou áreas de solo direta ou indiretamente afetadas pelos movimentos supracitados ou pela sedimentação.

[005] Portanto, obviamente, faz-se necessário conseguir monitorar da maneira mais eficiente possível quaisquer mudanças na condição geológica da terra que é potencialmente submetida ao movimento supracitado ou sedimentação e, se necessário, atualizá-las imediatamente.

[006] Nesse contexto de requerer-se informação e monitoramento, um documento apropriado é o pedido de patente chinês CN 105973200, que descreve um inclinômetro portátil automatizado para o monitoramento de deslizamentos de terra que compreende um sensor alojado em um deslizador rígido que percorre a rota de um tubo inserido no solo a ser investigado, um cabo conectado em uma extremidade ao sensor e na outra extremidade a meios que rebobinem o dito cabo e um sistema para o processamento de dados coletados.

[007] Quando necessário, um operador deve viajar para o lugar onde o tubo foi fornecido anteriormente, inserir nele o inclinômetro automatizado supracitado e permitir que o mesmo corra lentamente em uma direção vertical relativa ao solo, a fim de coletar os diversos itens de informação fornecidos pelo sensor dependendo da profundidade das análises às quais o sensor está posicionado.

[008] Entretanto este produto é inadequado para monitorar contínua e eficientemente elementos aglutinados (neste caso específico, áreas de solo que podem ser submetidas a deslizamentos de terra).

[009] Em primeiro lugar, um empecilho óbvio inerente nos produtos produzidos de acordo com o ensinamento da patente chinesa supracitada é que não há previsão para inserir-se o inclinômetro estável e definitivamente no tubo de investigação. Na verdade, o deslizador rígido ao longo do qual o sensor se move representa uma parte muito menor do que o tamanho típico da zona de investigação dos tubos inseridos no solo potencialmente afetados pelos deslizamentos de terra (geralmente entre 100 e 200 metros de comprimento).

[010] Obviamente, durante ou após quaisquer deslizamentos de terra os tubos inseridos no solo que estão sendo investigados também podem sofrer deformação severa seguidos de deslizamentos diferenciais de áreas específicas do solo de composição ou comportamento diferentes. É imediatamente óbvio que nestes casos a solução descrita pela patente chinesa supracitada se prove ineficiente, ou até completamente inútil já que haverá um risco de não conseguir atravessar o deslizador rígido no tubo ou de ser capaz de atravessá-lo apenas em uma parte limitada do tubo.

[011] Outro empecilho crucial está representado pelo fato de que, para ser capaz de agir imediatamente no caso supracitado, os dados relevantes têm que ser coletados o mais rapidamente possível. Claramente, a solução que a patente chinesa fornece para o operador viajar para o lugar sob investigação (o qual pode ser difícil alcançar com veículos normais), inserir o deslizador rígido no tubo de investigação (se, como comentado anteriormente, isto ainda seja possível), coletar os dados locais por todo o comprimento do tubo de investigação, processar os dados e recuperar o deslizador do tubo.

[012] Estas operações podem causar atrasos operacionais quantificáveis em termos de horas (nos casos mais favoráveis) ou muitos dias (nos casos menos favoráveis).

[013] Além disso, deveria ser considerado que onde quer que o deslizamento de terra tenha comprometido as rotas de acesso para o lugar envolvido, a investigação não pode ser prosseguida.

[014] Por outro lado, não é possível imaginar um operador deixando um deslizador dentro do tubo porque isto poderia comprometer seriamente a funcionalidade do sensor durante qualquer movimento subsequente ou sedimentação do solo, e em todo o caso daria uma informação local espacial limitada provando-se praticamente inútil para propósitos investigativos. Descrição da invenção

[015] O objetivo da presente invenção é fornecer um método para monitorar elementos aglutinados e um dispositivo inclinômetro associado com os mesmos, superando um ou mais dos empecilhos das técnicas anteriores identificadas.

[016] Neste contexto, o termo elementos aglutinados significa partes de estruturas artificiais (por exemplo, seções de pontes, paredes de casas etc.), ou estruturas naturais (áreas do solo, áreas de bacias hidrográficas, partes de geleiras etc.), que podem suportar rotação, deslocamentos e/ou deformação se submetidas ao movimento ou sedimentação da terra (por exemplo, deslizamentos de terra, terremotos, assentamentos etc.), com os quais eles estão direta ou indiretamente conectados.

[017] Obviamente, os elementos aglutinados supracitados referem-se às estruturas que são unidas rigidamente aos seus arredores e, portanto, não desfrutam da condição da qual todo o elemento aglutinado pode ser transladado livre, uniforme e consistentemente em relação aos arredores supracitados. Neste sentido, quando os elementos aglutinados supracitados estão submetidos a forças, eles não respondem uniformemente por um simples deslocamento relativo à existência de ligações rígidas, mas por uma deformação identificável, com deslocamento ou rotação local.

[018] No âmbito desta finalidade, um objetivo da invenção é produzir um dispositivo inclinômetro que possa ser facilmente transportado para o lugar apropriado e facilmente instalado sobre ou no dito lugar.

[019] O ensinamento implementado de acordo com a presente invenção é um dispositivo inclinômetro para monitorar elementos aglutinados que compreende uma fita flexível e pelo menos um inclinômetro alojado sobre ou na fita flexível.

[020] De preferência, o pelo menos um inclinômetro 3 é orientado em uma direção perpendicular a um primeiro eixo geométrico longitudinal X.

[021] O dispositivo inclinômetro pode, portanto, ser facilmente enrolado em si mesmo, para aumentar sua transportabilidade, e só pode ser desenrolado quando o lugar apropriado for alcançado, para instalação fácil.

[022] Além disso, graças aos recursos técnicos supracitados, o dispositivo inclinômetro supracitado pode ser instalado permanentemente sobre ou no lugar apropriado, e deixado ali para que ele possa fornecer – possivelmente de forma constante – dados atualizados sobre qualquer rotação relacionada a deslocamento e/ou deformação ou sedimentação internamente ou de outras seções estruturais ou outras áreas de terra às quais eles estão direta ou indiretamente conectados.

[023] O dispositivo inclinômetro supracitado consequentemente conduz a uma aplicação eficiente, por exemplo, buracos no interior do solo a fim de avaliar o movimento daquelas áreas no caso de quaisquer deslizamentos de terra, nos vãos das pontes a fim de avaliar variações ou sedimentação estrutural seguidos da passagem de veículos, desgaste ou deslocamento de áreas de terra sobre as estruturas supracitadas que estão direta ou indiretamente relacionadas, dentro de cantarias de um túnel (ambos longitudinal e transversalmente na direção na qual o túnel se estende) a fim de avaliar a estabilidade e resiliência da estrutura, em seções estruturais de represas, neste caso também avaliar quaisquer variações ou sedimentação estrutural que possam ser relacionadas a deslocamento ou sedimentação de áreas do solo nas estruturas supracitadas que estão direta ou indiretamente relacionadas, etc.

[024] De acordo com uma modalidade, o pelo menos um inclinômetro é alojado sobre ou na fita flexível, isto é, isto significa que o inclinômetro supracitado pode ser colado e sustentado sobre uma superfície da fita ou pode ser inserido no interior da própria fita (por exemplo, a fita compreende duas superfícies que envolvem ou envelopam o dispositivo, ou o dispositivo é alojado no interior de uma cavidade feita na fita supracitada etc.).

[025] Preferivelmente, o dispositivo inclinômetro compreende uma pluralidade de inclinômetros e a fita compreende um cabo que conecta operativamente pelo menos dois inclinômetros da pluralidade de inclinômetros.

[026] A capacidade de coleta de dados do dispositivo inclinômetro é consequentemente aperfeiçoada através da inserção de uma pluralidade de inclinômetros conectados por um cabo que permite tanto a transferência de dados entre os inclinômetros como o fluxo de corrente elétrica a fim de abastecer os inclinômetros supracitados.

[027] De acordo com uma modalidade, o dispositivo inclinômetro compreende uma unidade de processamento que é conectada operativamente a pelo menos um inclinômetro a fim de processar os dados coletados pelo ao menos um inclinômetro.

[028] É consequentemente possível assegurar que os dados coletados através do pelo menos um inclinômetro sejam processados no próprio lugar apropriado, otimizando períodos de processamento e desse modo reduzindo o tempo requerido para um usuário acessar e/ou explorar os dados processados supracitados.

[029] Preferivelmente, a unidade de processamento está operativamente conectada ao pelo menos um inclinômetro por meio do dito cabo em uma segunda extremidade da dita fita que fica oposta a uma primeira extremidade.

[030] Isto permite otimizar tanto a utilidade como o manuseio da fita flexível durante as etapas de transporte, instalação e/ou conexão, e a acessibilidade da unidade de processamento para um usuário.

[031] De acordo com uma modalidade, a pluralidade de inclinômetros fica afastada ao longo de um primeiro eixo geométrico longitudinal da dita fita.

[032] Um melhor monitoramento do lugar apropriado é então alcançado, já que a pluralidade de inclinômetros está posicionada a uma distância conhecida e otimizada de acordo com o fenômeno que está sendo monitorado.

[033] Vantajosamente, o espaço supracitado pode ser constante ou variável ao longo do primeiro eixo geométrico longitudinal supracitado.

[034] Preferivelmente, o pelo menos um inclinômetro é alojado no interior de uma caixa lacrada.

[035] Graças a essa solução técnica é possível deixar o dispositivo inclinômetro permanentemente unido no lugar apropriado, ainda com a garantia de que os componentes elétricos e/ou eletrônicos contidos não serão danificados devido a agentes naturais no lugar (por exemplo, chuva, vento, exposição ao sol ou geada, alta umidade relativa etc.).

[036] De acordo com uma modalidade, o dispositivo inclinômetro compreende um dispositivo de pesagem conectado à primeira extremidade da fita.

[037] Portanto, fica mais fácil guiar e desenrolar completamente a fita, particularmente quando se deseja orientá-la vertical e paralelamente às direções da força gravitacional (por exemplo, quando se desejar inserir o dispositivo no interior de um buraco substancialmente vertical).

[038] Preferivelmente, o pelo menos um inclinômetro é orientado em uma direção perpendicular ao primeiro eixo geométrico longitudinal. Mais preferivelmente, a dimensão mais comprida da caixa lacrada é paralela ao primeiro eixo geométrico longitudinal e o pelo menos um inclinômetro é orientado em uma direção perpendicular a um plano medial da caixa lacrada.

[039] Isto atinge a orientação ideal de pelo menos um inclinômetro para a deteção de qualquer deslocamento ou sedimentação dos elementos aglutinados.

[040] De acordo com uma modalidade, o dispositivo inclinômetro compreende um magnetômetro capaz de definir uma orientação inicial de pelo menos um inclinômetro e/ou um acelerômetro capaz de detetar deslocamento relativo.

[041] Isto permite uma leitura ainda mais precisa das variações na orientação dos inclinômetros, começando de uma orientação inicial. Além disso, a presença de um acelerômetro torna possível obter quantidades elevadas de informação sobre deslocamentos do inclinômetro ou partes relacionadas com o mesmo.

[042] Preferivelmente, o dispositivo inclinômetro compreende pelo menos um GPS e/ou um sensor de umidade e/ou um sensor de temperatura.

[043] Isto permite melhoras adicionais da informação que podem ser obtidas a partir do dispositivo inclinômetro, já que o GPS tornará possível correlacionar inclinações como uma função de coordenadas espaciais específicas e consequentemente descobrir qual parte da estrutura sob investigação está realmente submetida à rotação.

[044] Além disso, a presença do GPS permitirá a identificação de negativos falsos, que podem surgir em situações onde toda a estrutura é deslocada com um movimento meramente translacional, sem nenhuma rotação local significante surgir.

[045] Além disso, a presença de sensores de umidade e temperatura permitirão monitorar as condições nas quais os dados são lidos, e consequentemente a correção das condições onde necessário.

[046] De acordo com uma modalidade, o dispositivo inclinômetro compreende uma tubulação lacrada, com proteção termo-retrátil, envolta pelo menos parcialmente em torno da fita flexível e o pelo menos um inclinômetro.

[047] Esta tubulação permite que os dispositivos sejam armazenados e transportados de maneira mais segura, impedindo que quaisquer elementos indesejáveis entrem em contato com as partes eletrônicas do dispositivo supracitado.

[048] Uma modalidade do presente ensinamento, de acordo com a invenção supracitada, envolve um sistema de monitoramento que compreende um dispositivo inclinômetro compreendendo uma fita flexível, pelo menos um inclinômetro alojado sobre ou na dita fita, em que a dimensão mais comprida da fita fica ao longo de um primeiro eixo geométrico longitudinal, com uma largura que é perpendicular ao primeiro eixo geométrico longitudinal, em que um tubo tem um segundo eixo geométrico longitudinal, e compreende uma abertura conformada de tal modo que permita que a fita deslize livremente pelo interior do tubo na direção do segundo eixo geométrico longitudinal.

[049] Portanto, é possível otimizar ainda mais a introdução do sistema de monitoramento até um lugar apropriado, por exemplo ao inserir a fita flexível em um tubo anteriormente posicionado no interior de um buraco feito no solo sob investigação.

[050] Preferivelmente, a abertura tem um formato substancialmente circular com um diâmetro maior que ou igual a largura da fita de tal modo que permita que a fita deslize livremente no interior do tubo na direção do segundo eixo geométrico longitudinal.

[051] Isto facilita e acelera as ações de inserção da fita no tubo.

[052] De acordo com uma modalidade, a fita tem uma espessura e o tubo compreende pelo menos um guia de deslizamento para a extensão da fita ao longo do segundo eixo geométrico longitudinal, em que a guia de deslizamento tem uma largura maior que ou igual à espessura da fita de tal modo que permita o deslizamento guiado da fita ao longo do segundo eixo geométrico longitudinal.

[053] Preferivelmente, a fita tem uma espessura, sendo que o tubo compreende pelo menos um guia de deslizamento para que a fita estenda-se ao longo do segundo eixo geométrico longitudinal, e a guia de deslizamento tem uma largura maior ou igual à espessura da fita de tal modo que permita o deslizamento guiado da fita ao longo do segundo eixo geométrico longitudinal.

[054] Preferivelmente, a guia de deslizamento é definida tanto pelas ranhuras formadas sobre uma parede interna do tubo como pelas protusões que se projetam para fora da parede interna do tubo.

[055] Isto permite que a fita flexível seja unida dentro do tubo em direções perpendiculares ao primeiro eixo geométrico longitudinal.

[056] Uma modalidade da presente invenção fornece um método para monitorar os elementos aglutinados que compreende a abertura de um buraco no solo a ser monitorado, a inserção de um dispositivo inclinômetro tendo os recursos anteriormente descritos no buraco a uma altura predefinida, a aglutinação não-removível do dispositivo inclinômetro no buraco, a conexão de uma segunda extremidade da fita do dispositivo inclinômetro a uma unidade de processamento, a medição de uma condição de orientação inicial do pelo menos um inclinômetro.

[057] Isto permite que o dispositivo inclinômetro seja instalado eficientemente dentro do solo a ser monitorado. Este tipo de instalação significa que dados úteis estão constantemente disponíveis, na frequência desejada, e, consequentemente, que tanto uma tendência nos dados com o passar do tempo, como variações imprevisíveis e potencialmente críticas possam ser identificadas quase em tempo real.

[058] Além disso, uma modalidade do método supracitado envolve a aglutinação não-removível do dispositivo inclinômetro no buraco ao injetar argamassa no buraco.

[059] Desse modo é possível unir o dispositivo inclinômetro rigidamente e de forma segura às partes da argamassa, que estão, por sua vez, relacionadas à rotação e/ou deslocamento de áreas do solo.

[060] De acordo com uma modalidade, o método envolve a inserção de um tubo no buraco no solo a ser monitorado, a inserção de um dispositivo inclinômetro no tubo em uma altura predefinida, a aglutinação não-removível do dispositivo inclinômetro no buraco ao injetar argamassa no tubo, a conexão de uma segunda extremidade da fita do dispositivo inclinômetro a uma unidade de processamento, a medição de uma condição de orientação do pelo menos um inclinômetro.

[061] Isto torna a etapa de inserção do dispositivo inclinômetro no solo ainda mais segura, devido à presença de um tubo dar uma definição mais estável para a cavidade interna do interior do buraco em que o dispositivo inclinômetro será inserido.

[062] De acordo com uma modalidade, o método compreende a extração gradual do tubo do buraco durante a etapa de injeção da argamassa no tubo.

[063] Isto resulta em economias em termos de material usado e a argamassa ficar em contato direto com as áreas de solo a serem monitoradas.

[064] Preferivelmente, o método compreende a medição da condição de orientação do pelo menos um inclinômetro após um período predeterminado de envelhecimento da argamassa.

[065] Isto torna possível o monitoramento de quaisquer inclinações que possam se desenvolver após o processo de envelhecimento da argamassa.

[066] De acordo com uma modalidade, o método compreende o monitoramento do progresso da condição de orientação ao longo do tempo por meio de uma unidade de processamento.

[067] Deste modo a condição de orientação pode ser monitorada constantemente e quaisquer variações significativas na orientação esperada ou desejada podem ser rapidamente detetadas. Descrição dos desenhos

[068] Os recursos e vantagens da invenção tornar-se-ão mais claramente aparentes a partir da descrição detalhada de uma modalidade exemplificativa, ilustrada para informação e não restritivamente, com referência aos desenhos anexados, nos quais: – A Fig. 1 é uma ilustração diagramática de um dispositivo inclinômetro para o monitoramento de elementos aglutinados, – A Fig. 2 é uma ilustração diagramática de um sistema de monitoramento, – A Fig. 3 é uma vista parcial em perspectiva de um tubo de acordo com uma modalidade, - A Fig. 4 é uma vista parcial em perspectiva de um tubo de acordo com outra modalidade, – A Fig. 5 é uma ilustração diagramática de uma seção da fita compreendida no dispositivo inclinômetro da Fig. 1 ao longo de um plano V, – A Fig. 6 é uma ilustração diagramática de uma seção da fita e uma caixa lacrada compreendida no dispositivo inclinômetro da Fig. 1 ao longo de um plano VI,

– A Fig. 7 é uma vista de cima do tubo de acordo com uma modalidade, – A Fig. 8 é uma vista de cima do tubo de acordo com outra modalidade, – A Fig. 9 é uma vista em perspectiva de uma caixa lacrada compreendida na presente invenção. Descrição detalhada de uma modalidade

[069] Na Fig. 1, o número 1 representa um dispositivo inclinômetro produzido de acordo com a presente invenção e projetado para ser instalado sobre ou em um lugar apropriado de acordo com o presente método.

[070] Preferivelmente, o dispositivo inclinômetro 1 para o monitoramento de elementos aglutinados compreende uma fita flexível 2 e pelo menos um inclinômetro 3 alojado sobre ou na fita 2.

[071] Vantajosamente, a fita flexível 2 é feita de material polimérico. Em particular, a fita flexível 2 é feita de polipropileno, polietileno, ou copolímeros dos mesmos, ou poliolefinas similares.

[072] De acordo com uma modalidade mostrada na Fig. 6, a fita flexível 2 tem arestas 2a, 2b projetadas a partir de um corpo central, que dão maior resistência à fita quando a mesma é submetida a forças torsionais e também atuam como guias para quaisquer cabos ou cabeamento.

[073] A fita flexível 2 pode ser produzida nos comprimentos e espessuras desejados.

[074] Exemplos não restritivos de instalação do supracitado dispositivo inclinômetro 1 podem ser: - instalação em uma ponte a ser monitorada a fim de monitorar qualquer sedimentação/ deslocamento estrutural.

Neste caso a instalação particularmente vantajosa é produzida através da instalação do supracitado dispositivo inclinômetro em seções inferiores dos vãos das pontes de tal modo que não interfira com as superfícies e espaços pretendidos para a passagem de veículos.

Além disso, tomando o exemplo da ponte com a pluralidade de vãos, cada um com um comprimento típico de cerca de 30 m, é possível instalar um primeiro dispositivo inclinômetro com um comprimento de, por exemplo, 28 m, na seção inferior ou lateral de um primeiro vão, e um segundo dispositivo inclinômetro, operativamente conectado ao primeiro dispositivo inclinômetro por meio de conexão, também por exemplo tendo cerca de 28 m de comprimento, na seção inferior ou lateral do segundo vão, e para repetir esta operação iterativamente sobre todo o comprimento da ponte. - instalação em um túnel a ser monitorada a fim de monitorar qualquer sedimentação/ deslocamento estrutural.

Neste caso uma instalação particularmente vantajosa é produzida ao instalar o dispositivo inclinômetro supracitado em seções superiores das cantarias do túnel paralelas e transversais à direção na qual o dito túnel se estende. - instalação em uma parede de uma casa a ser monitorada a fim de monitorar qualquer sedimentação/ deslocamento estrutural.

Neste caso uma instalação particularmente vantajosa é produzida ao instalar o dispositivo inclinômetro supracitado nas paredes da casa, orientando o dispositivo inclinômetro em ambas as direções vertical e transversal com relação à linha do piso da construção.

Isto também torna possível detetar a rotação e/ou deslocamento e/ou sedimentação de um plano em relação a outro (por exemplo, um eixo ascensor pode ser usado para promover uma instalação rápida sem deixar a instrumentação exposta à vista ou perto de onde os ocupantes passam). - instalação em uma área do solo que possa ser submetida a deslizamentos de terra e precisa ser monitorada a fim de monitorar qualquer sedimentação/ deslocamento estrutural. Neste caso, uma instalação particularmente vantajosa é produzida ao instalar o dispositivo inclinômetro supracitado no interior de um buraco feito no solo a uma profundidade de aproximadamente 150 a 200 m, para que qualquer rotação e/ou deslocamento de áreas do solo possam ser monitoradas.

[075] Estas instalações podem ser produzidas preferivelmente ao aglutinar o dispositivo inclinômetro às seções estruturais desejadas por meios de fixação tais como resinas e/ou colas, pregos, parafusos, rebites etc.

[076] Em particular, a fita flexível é uma parte que se presta particularmente efetiva a alojar partes dos supracitados meios de fixação, dado o seu comprimento e dureza (até mesmo onde há furos de passagem) combinados com deformidade plástica e resistência à químicos e agentes nocivos.

[077] Com referência à Fig. 1, 5 e 6, a fita flexível 2 tem preferivelmente um formato de chapa e sua maior dimensão L está orientada ao longo de um primeiro eixo geométrico longitudinal X, com uma largura W que é perpendicular ao primeiro eixo geométrico longitudinal X.

[078] Vantajosamente, a maior dimensão L (também conhecida como comprimento) está entre 10 e 500 m.

[079] Vantajosamente, a largura W pode ter aproximadamente 5,08 centímetros (duas polegadas) ou 10,16 centímetros

(quatro polegadas).

[080] O inclinômetro 3 pode vantajosamente ser de eixo geométrico tipo simples, duplo ou triplo dependendo da rotação que se pretende detetar e a precisão requerida nas instalações específicas.

[081] De acordo com uma modalidade, o dispositivo inclinômetro 1 compreende uma pluralidade de inclinômetros 3, e a fita 2 compreende um cabo 5 que conecta operativamente pelo menos dois inclinômetros da pluralidade de inclinômetros

3.

[082] Vantajosamente, o cabo 5 compreende uma pluralidade de cabos de metal, arranjados de tal modo a transferir informação e/ou fornecer energia elétrica entre os pelo menos dois inclinômetros, e uma tubulação de polímero adequados para proteger os supracitados cabos de metal contra os agentes externos. Alternativamente, por exemplo, os dados podem ser transferidos entre os pelo menos dois inclinômetros por meio de fibras óticas.

[083] Preferivelmente, o dispositivo inclinômetro 1 que compreende uma unidade de processamento 11 que está operativamente conectada ao pelo menos um inclinômetro 3 a fim de processar os dados coletados pelo mais recente.

[084] A unidade de processamento é uma CPU (por exemplo, processador, servidor, etc.), capaz de reconhecer dados fornecidos a partir do pelo menos um inclinômetro, processá- los e transferi-los através de meios de transferência adequados a outras unidades de processamento. Preferivelmente, a CPU está operativamente conectada a um barramento de dados para que mais de um inclinômetro possa ser conectado ao mesmo e para que cada um esteja conectado em paralelo a fim de não comprometer a funcionalidade do dispositivo inclinômetro se um inclinômetro for danificado.

[085] Vantajosamente, os meios de transferência de dados são projetados de tal modo a realizar transferências via sistemas WiFi, Bluetooth, nuvem, etc.

[086] De acordo com uma modalidade, a unidade de processamento 11 está operativamente conectada ao pelo menos um inclinômetro 3 por meio do cabo 5 a uma segunda extremidade 10 da fita 2 que é contrária a uma primeira extremidade 6.

[087] Preferivelmente, a pluralidade de inclinômetros 3 estão espaçadas ao longo de um primeiro eixo geométrico longitudinal X da dita fita 2.

[088] Este espaçamento pode, por exemplo, estar entre 30 e 500 cm. Além disso, o supracitado espaçamento não é necessariamente sempre uniforme sobre todo o comprimento da supracitada fita, mas pode variar em partes diferentes da dita fita.

[089] Com referência a um exemplo citado anteriormente, dispositivos inclinômetros instalados em um túnel podem, vantajosamente, ter um espaçamento diferente quando o dispositivo é instalado longitudinalmente ao longo do túnel (por exemplo, um espaçamento de 500 cm sobre um comprimento máximo do dispositivo inclinômetro de 500 m) comparado com o espaçamento dos dispositivos inclinômetros instalados transversalmente ao eixo geométrico longitudinal do dito túnel (por exemplo, um espaçamento de 200 cm sobre um comprimento máximo do dispositivo inclinômetro de 50 m).

[090] De acordo com uma modalidade, o pelo menos um inclinômetro 3 é alojado no interior de uma caixa lacrada 4.

[091] De acordo com uma modalidade, o dispositivo inclinômetro 1 compreende uma caixa lacrada 4 incluindo um assento 13.

[092] Vantajosamente, a sede 13 é formado de tal modo a alojar o pelo menos um inclinômetro 3 em uma direção perpendicular ao primeiro eixo geométrico longitudinal X.

[093] De acordo com uma modalidade, a sede 13 é um cartão PCB.

[094] Com referência às Fig. 1 e 6, a caixa lacrada 4 é capaz de proteger os componentes eletrônicos que a mesma contêm contra agentes externos.

[095] Preferivelmente, a caixa lacrada 4 é feita de material polimérico, mais preferivelmente de policarbonato ou outro material polimérico proveitosamente aditivado, ou material compósito tendo matriz polimérica.

[096] De acordo com uma modalidade, a caixa lacrada 4 é produzida em policarbonato reforçado com 10 % de fibra de vidro.

[097] Vantajosamente, o material polimérico da dita caixa lacrada 4 é misturado com aditivos que consistem em agentes capazes de proteger o supracitado material da caixa lacrada 4 contra radiação UV.

[098] De acordo com uma modalidade, a caixa de policarbonato lacrada 4 é preferivelmente feita em duas partes que são unidas no momento desejado através de uma técnica de soldagem por vibração de radiofrequência.

[099] Preferivelmente, a dita caixa lacrada 4 é revestida por uma borracha sobreinjetada, pelo menos na sua proximidade e correspondendo à conexão com o cabo.

[0100] A dita borracha sobreinjetada é adaptada para produzir uma reação química com o material da caixa e/ou com o material do cabo, de certo modo que una-os em um corpo único garantindo de certo modo um comportamento de lacre ainda melhor. Graças à esta solução técnica, a caixa lacrada 4 é utilizável em condições de contato com água nas quais a pressão é de no máximo 1 MPa (10 bar).

[0101] Com referência a Fig. 8, a caixa lacrada 4 está substancialmente em formato paralelepípedo e tem superfícies externas lisas, planas (isto é, superfícies que são substancialmente paralelas ao plano P identificadas pelo primeiro X longitudinal e aquela paralela à supracitada largura W).

[0102] Vantajosamente, as superfícies planas e lisas supracitadas, são muito eficazes no caso em que se deseja unir o dispositivo inclinômetro 1 ao lugar a ser monitorado usando cola: na verdade, a cola pode ser posicionada em uma superfície desobstruída da caixa lacrada 4 e colocada em contato com a superfície na qual se pretende a aderência. Deste modo a caixa lacrada 4 que contêm o pelo menos um inclinômetro será posicionada sobre e unida diretamente à estrutura a ser monitorada e os pontos de colamento serão reduzidos a apenas aquelas partes que realmente precisam mais de tal junção.

[0103] Preferivelmente, o dispositivo inclinômetro 1 que compreende um dispositivo de pesagem 7 conectado à primeira extremidade 6 da fita 2.

[0104] Com referência à Fig. 1, este dispositivo de pesagem 7 é um peso preferivelmente trapezoidal, paralelepipedal, prismático ou de formato similar, capaz de facilitar a orientação da fita flexível 2 do dispositivo inclinômetro 1 particularmente quando desenrolado verticalmente.

[0105] De acordo com uma modalidade, uma caixa 4 é considerada compreendendo uma parede tendo uma espessura menor do que a de outras paredes e, portanto, tendo maior deformabilidade.

[0106] Proveitosamente, neste caso um sensor de pressão adaptado para detetar uma pressão induzida pela água exterior que age na caixa 4 está alojado dentro da dita caixa tendo maior deformabilidade.

[0107] Proveitosamente, a dita caixa 4 tendo uma parede de deformabilidade maior é a situada próxima do dito dispositivo de pesagem 7.

[0108] De acordo com uma modalidade, o pelo menos um inclinômetro 3 é orientado em uma direção perpendicular ao primeiro eixo geométrico longitudinal X.

[0109] Preferivelmente, o dispositivo inclinômetro 1 compreende um magnetômetro 14 capaz de definir uma orientação inicial do pelo menos um inclinômetro 3 e/ou um acelerômetro 15 para detetar deslocamento relativo do pelo menos um inclinômetro 3 relativo ao primeiro eixo geométrico longitudinal X.

[0110] Os supracitados magnetômetros e acelerômetros podem ser facilmente identificados por pessoas versadas na técnica de acordo com necessidades específicas.

[0111] Vantajosa e particularmente, no caso de aplicações para pontes e túneis, o dispositivo inclinômetro 1 compreende um microfone que pode gravar os sons produzidos pela passagem de veículos: isto significa que também será possível avaliar uma possível deterioração de seções das estruturas e superfícies de estradas sob investigação como uma função da variação na frequência do som produzido pela passagem de veículos.

[0112] De acordo com uma modalidade, o dispositivo inclinômetro 1 compreende pelo menos um GPS (ou GNSS) 16 e/ou um sensor de umidade 17 e/ou um sensor de temperatura 18.

[0113] Os supracitados dispositivos GPS, sensor de umidade 17 e sensor de temperatura 18 podem ser facilmente identificados por pessoas versadas na técnica dependendo das necessidades específicas.

[0114] Preferivelmente, é considerado de acordo com uma modalidade, um centro principal de energia elétrica substancialmente situado no nível de superfície do solo e que compreende uma precisão GNSS, preferivelmente GPS, vantajosamente em versão RTK (Posicionamento Cinemático em Tempo-Real).

[0115] Graças a esta solução técnica é possível destacar e corrigir um possível impulso dos deslocamentos vermelhos através dos clinômetros e/ou acelerômetros e/ou GPS situados nas caixas de níveis mais baixos no solo graças ao conhecimento da posição precisa correta do centro principal de energia elétrica com precisão menor que 1 mm.

[0116] Vantajosamente, a comunicação Lora com o centro principal de energia elétrica é prevista.

[0117] Preferivelmente, o dispositivo inclinômetro 1 compreende uma tubulação 19 lacrada, com proteção termo- retrátil envolta pelo menos parcialmente ao redor da fita flexível 2 e o pelo menos um inclinômetro 3.

[0118] Esta tubulação termo-retrátil é vantajosamente feita de material polimérico. Em particular, faz-se uso de uma tubulação termo-retrátil tendo uma temperatura de retração que não é mais alta que a temperatura ambiente além do essencial, de tal modo que quando ocorra o processo de termo- retração cause o mínimo possível de danos por aquecimento aos componentes próximos ao mesmo.

[0119] De acordo com uma modalidade da presente invenção, um sistema de monitoramento 100 para elementos aglutinados compreende um dispositivo inclinômetro 1 que compreende uma fita flexível 2, pelo menos um inclinômetro 3 alojado sobre ou na fita 2, a dimensão L mais comprida da fita 2 estando ao longo de um primeiro eixo geométrico longitudinal X, com uma largura W que é perpendicular ao dito primeiro eixo geométrico longitudinal X, um tubo 20 tendo um segundo eixo longitudinal geométrico Y, e que compreende uma abertura 21 conformada de tal modo que permita que a fita 2 deslize livremente no interior do tubo 20 na direção do segundo eixo geométrico longitudinal Y.

[0120] Vantajosamente, o tubo 20 é feito de metal ou material polimérico.

[0121] Com referência às Fig. 3 e 4, essas identificam respectivamente várias modalidades exemplificativas do tubo 20 tendo uma abertura 21 com uma forma ou seção que é retangular com ângulos conectados, e circular.

[0122] Preferivelmente, o sistema de monitoramento 100 no qual a abertura 21 tem um formato substancialmente circular tendo um diâmetro D e o diâmetro D sendo maior ou igual à largura W da fita 2 de tal modo que permita que a fita 2 deslize livremente no interior do tubo 20 na direção do segundo eixo geométrico longitudinal Y. Alternativamente, a abertura 21 tem um formato substancialmente retangular e tem uma abertura máxima F maior ou igual à largura W da fita flexível 2.

[0123] De acordo com uma modalidade e com referência à Fig. 5, a fita 2 tem uma espessura S e o tubo 20 compreende pelo menos um guia de deslizamento 22 para a fita 2 que se estende ao longo do segundo eixo geométrico longitudinal Y, o guia de deslizamento 22 tem uma largura maior ou igual à espessura S da fita 2 de tal modo que permita o deslizamento guiado da fita 2 ao longo do segundo eixo geométrico longitudinal Y.

[0124] Preferivelmente e com referência à Fig. 7 ou 8, o guia de deslizamento 22 é definido por ranhuras 22a formadas na parede interna do dito tubo 20 ou por protusões 22b projetadas a partir da dita parede interna do dito tubo 20.

[0125] Estas ranhuras 22a ou protusões 22b podem vantajosamente ser produzidas durante as etapas de produção do tubo 20.

[0126] De acordo com uma modalidade, os procedimentos para a instalação do supracitado dispositivo inclinômetro, definição do método para o monitoramento de elementos aglutinados de acordo com o ensinamento da presente invenção, compreendem as etapas descritas abaixo: fazer um buraco no solo a ser monitorado T, inserir um dispositivo inclinômetro 1 tendo os recursos anteriormente descritos no buraco em uma altura predefinida, unir de forma não-removível o dispositivo inclinômetro 1 no buraco, conectar uma segunda extremidade 10 da fita 2 do dispositivo inclinômetro 1 a uma unidade de processamento 11, medir uma condição de orientação O do pelo menos um inclinômetro 3.

[0127] Vantajosamente, um magnetômetro 14 compreendido no dispositivo inclinômetro 1 é usado para definir a condição de alinhamento do pelo menos um inclinômetro.

[0128] Vantajosamente, o dispositivo inclinômetro 1 compreende um inclinômetro de eixo geométrico triplo com um magnetômetro e um termômetro, capaz de fornecer valores confiáveis, calibrados da rotação absoluta (em espaço) do ponto de medição assim como valores de aceleração a partir de qualquer causa induzida no instrumento (ondas P e S). Isto significa que a fita flexível 2 se adapta perfeitamente a qualquer deformação do meio no qual (ou sobre o qual), o inclinômetro 3 tem que ser posicionado, usado como um suporte para os cabos conectando os diversos sensores e para transmitir as medições externamente para uma interpretação quase imediata do fenômeno medido.

[0129] Preferivelmente, o supracitado método envolve a junção não-removível do dispositivo inclinômetro 1 no buraco, injetando-se argamassa no interior do buraco.

[0130] Vantajosamente, a argamassa é injetada no buraco com pressão ligeiramente acima da pressão atmosférica por meio de um tubo, e a injeção começa a partir do fundo do buraco movendo-se em direção a abertura superior do dito buraco.

[0131] De acordo com uma modalidade, o método compreende a inserção de um tubo 20 no buraco no solo T a ser monitorado, a inserção de um dispositivo inclinômetro 1 no tubo 20 a uma altura predefinida, junção não-removível do dispositivo inclinômetro 1 no buraco ao injetar argamassa no tubo 20, medição de uma condição de orientação O do pelo menos um inclinômetro 3.

[0132] Neste caso também, a argamassa é injetada no tubo com pressão ligeiramente acima da pressão atmosférica, e a injeção começa a partir do fundo do buraco e move-se em direção a abertura superior do dito buraco.

[0133] As supracitadas operações podem ser realizadas com os instrumentos normalmente disponíveis neste setor da técnica.

[0134] Preferivelmente, o tubo 20 é gradualmente extraído a partir do buraco durante a etapa de injeção da argamassa no tubo 20. Isto preferivelmente inclui uma etapa de injeção da argamassa no buraco ao mesmo tempo que, e proporcionalmente, a etapa de extração do tubo 20 a partir do supracitado buraco.

[0135] De acordo com uma modalidade, o método compreende a medição da condição de orientação O do pelo menos um inclinômetro 3 após um período de envelhecimento predeterminado Tc da argamassa.

[0136] Vantajosamente, o período de envelhecimento predeterminado Tc da argamassa é de aproximadamente uma semana.

[0137] Preferivelmente, o método compreende o monitoramento do progresso da condição de orientação O ao longo do tempo por meio da unidade de processamento 11.

[0138] Graças ao supracitado método será possível monitorar o curso de quaisquer variações na inclinação de seções de estruturas sob investigação em tempo real, sem que uma equipe precise estar fisicamente presente no local a ser monitorado.

Claims (21)

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo inclinômetro (1) para monitorar elementos acoplados, que compreendem: - uma fita flexível (2), - pelo menos um inclinômetro (3), caracterizado por dito pelo menos um inclinômetro (3) estar alojado sobre ou na dita fita (2).

2. Dispositivo inclinômetro (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender: - uma pluralidade de inclinômetros (3), - em que a dita fita (2) compreende um cabo (5) que conecta operativamente pelo menos dois inclinômetros da dita pluralidade de inclinômetros (3).

3. Dispositivo inclinômetro (1), de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado por compreender: - uma unidade de processamento (11) que está operativamente conectada ao dito pelo menos um inclinômetro (3) a fim de processar os dados coletados pelo dito pelo menos um inclinômetro (3).

4. Dispositivo inclinômetro (1), de acordo com reivindicação 3, quando dependente da reivindicação 2, caracterizado por compreender: - a dita unidade de processamento (11) estar operativamente conectada ao dito pelo menos um inclinômetro (3) por meio do dito cabo (5) a uma segunda extremidade (10) da dita fita (2) oposta à primeira extremidade (6).

5. Dispositivo inclinômetro (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2, 3, quando dependente da reivindicação 2 ou 4, caracterizado por compreender:

- a dita pluralidade de inclinômetros (3) estar separada, ao longo de um primeiro eixo geométrico longitudinal (X), da dita fita (2).

6. Dispositivo inclinômetro (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender: - o dito pelo menos um inclinômetro (3) estar alojado no interior de uma caixa lacrada (4).

7. Dispositivo inclinômetro (1), de acordo com uma ou mais das reivindicações 4 a 6, caracterizado por compreender: - um dispositivo de pesagem (7) conectado à dita primeira extremidade (6) da dita fita (2).

8. Dispositivo inclinômetro (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender: - o dito pelo menos um inclinômetro (3) estar orientado a uma direção perpendicular ao dito primeiro eixo geométrico longitudinal (X).

9. Dispositivo inclinômetro (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender: - um magnetômetro (14) que pode definir uma orientação inicial do pelo menos um inclinômetro (3) e/ou um acelerômetro (15) que deteta deslocamentos relativos do pelo menos um inclinômetro (3) com respeito ao dito primeiro eixo geométrico longitudinal (X).

10. Dispositivo inclinômetro (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender: - pelo menos um GPS (16) e/ou um sensor de umidade (17) e/ou um sensor de temperatura (18).

11. Dispositivo inclinômetro (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender: - uma tubulação lacrada, com proteção termo-retrátil (19),

envolta pelo menos parcialmente na dita fita flexível (2) e no dito pelo menos um inclinômetro (3).

12. Sistema de monitoramento (100) para elementos acoplados, caracterizado por compreender: - um dispositivo inclinômetro (1) que compreende: - uma fita flexível (2), - pelo menos um inclinômetro (3) alojado sobre ou na dita fita (2), - em que a dita fita (2) tem uma extensão principal (L) ao longo de um primeiro eixo geométrico longitudinal (X) e uma largura (W) que é perpendicular ao dito primeiro eixo geométrico longitudinal (X), - ○ um tubo (20) tendo um segundo eixo geométrico longitudinal (Y) e que compreende uma abertura (21) formada de tal modo que permita que a dita fita (2) deslize livremente no interior do dito tubo (20) na direção do dito segundo eixo geométrico longitudinal (Y).

13. Sistema de monitoramento (100), de acordo com reivindicação 12, caracterizado por compreender: - a dita abertura (21) ter um formato substancialmente circular tendo um diâmetro (D) e o dito diâmetro (D) sendo maior ou igual à dita largura (W) da dita fita (2), de tal modo que permita que a dita fita (2) deslize livremente no interior do dito tubo (20) na direção do dito segundo eixo geométrico longitudinal (Y).

14. Sistema de monitoramento (100), de acordo com a reivindicação 12 ou a reivindicação 13, caracterizado por compreender: - a dita fita (2) ter uma espessura (S),

- o dito tubo (20) compreender pelo menos um guia de deslizamento (22) para a dita fita (2) estender-se ao longo do dito segundo eixo geométrico longitudinal (Y), - a dita guia de deslizamento (22) ter uma largura maior ou igual à dita espessura (S) da dita fita (2), de tal modo que permita o deslizamento guiado da dita fita (2) ao longo do dito segundo eixo geométrico longitudinal (Y).

15. Sistema de monitoramento (100), de acordo com as reivindicações 12 a 14, caracterizado por compreender: - a dita guia de deslizamento (22) ser definida por ranhuras (22a) formadas em uma parede interna do dito tubo (20) ou por protusões (22b) projetadas a partir da dita parede interna do dito tubo (20).

16. Método para monitorar elementos acoplados, caracterizado por compreender: - abrir um buraco no solo a ser monitorado (T), - inserir um dispositivo inclinômetro (1), tendo as características da reivindicação 1, no dito buraco a uma altura predefinida, - acoplar de forma não-removível o dito dispositivo inclinômetro (1) ao dito buraco, - conectar uma segunda extremidade (10) da dita fita (2) do dito dispositivo inclinômetro (1) a uma unidade de processamento (11), - medir uma condição de orientação (O) do dito pelo menos um inclinômetro (3).

17. Método, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por compreender: - a dita etapa que envolve o acoplamento não-removível do dito dispositivo inclinômetro (1) no dito buraco ser concretizada quando se injeta argamassa no dito buraco.

18. Método, de acordo com quaisquer uma das reivindicações 16 e 17, caracterizado por compreender: - inserir um tubo (20) no dito buraco no dito solo (T) a ser monitorado, - inserir um dispositivo inclinômetro (1) no dito tubo (20) em uma altura predefinida, - acoplar não removivelmente o dito dispositivo inclinômetro (1) no dito buraco ao injetar argamassa no dito tubo (20), medir uma condição de orientação (O) do dito pelo menos um inclinômetro (3).

19. Método, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por compreender: - o dito tubo (20) ser extraído gradualmente a partir do dito buraco durante a dita etapa de injeção da argamassa no dito tubo (20).

20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 19, caracterizado por compreender: - medir a dita condição de orientação (O) do dito pelo menos um inclinômetro (3) após um período de envelhecimento predeterminado (Tc) da dita argamassa.

21. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 20, caracterizado por compreender: - monitorar o progresso da dita condição de orientação (O) ao longo do tempo por meio da dita unidade de processamento (11).