ES2578181T3 - Procedimiento para la aplicación de fibras ópticas en materiales moldeables, y materiales obtenidos con el mismo - Google Patents

Procedimiento para la aplicación de fibras ópticas en materiales moldeables, y materiales obtenidos con el mismo Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la aplicación de fibras ópticas en materiales moldeables en frío, tales como hormigón u otros materiales cementantes fabricados a partir de aglomerantes tales como yeso, comprendiendo dicho procedimiento: - en una primera etapa de preparación del encofrado, se montan haces de fibra óptica de transmisión por el extremo, de tal modo que producen una distribución uniforme de puntos en la superficie exterior del material, según una malla de red predeterminada dirigida a obtener el efecto de pixelización deseado en áreas objetivo específicas, mediante: * soldadura térmica o pegado de los terminales de los haces de fibra óptica a una película plastificada que recubrirá la superficie del encofrado; o * fijación de los mencionados terminales por medios mecánicos, utilizando piezas de anclaje a cortar después del hormigonado y con la retirada del encofrado; - el hormigonado de la pieza se lleva a cabo después de las operaciones necesarias de ensamblado y pretensado del armado; - el encofrado se retira después del periodo de fraguado y los terminales de los haces de fibra óptica en el lado posterior de la pieza se conectan a un sistema electrónico de iluminación; - los terminales en la superficie de la pieza se disponen de manera que se obtiene la transmisión de luz deseada a cada uno de los cables que forman la unidad pixelizada; caracterizado porque en la primera etapa de preparación del encofrado, se montan asimismo haces de fibra de transmisión lateral a una corta distancia de la superficie exterior del material, para permitir que se produzcan efectos superficiales.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para la aplicacion de fibras opticas en materiales moldeables, y materiales obtenidos con el mismo Alcance de la invencion
Esta invencion se refiere a un procedimiento para la aplicacion de fibras opticas en materiales moldeables, segun la reivindicacion 1, asl como a materiales pixelizados, segun la reivindicacion 3, que se obtienen mediante la utilizacion de fibras opticas, que permiten que la luz, los datos y la information en general pasen a traves de un elemento opaco de manera casi imperceptible, sin cambiar significativamente el aspecto de su superficie.
Este paso a traves puede ser bidireccional, es decir de la interfaz interior a la superficie exterior o viceversa, del exterior al interior.
El sistema se implementa estando el extremo de transmision de las fibras opticas distribuido sistematicamente a lo largo de la superficie del material para crear una superficie pixelizada que puede ser leida como una pantalla, lo que proporciona a las superficies una serie de efectos luminosos nuevos y variados que permiten que se produzcan diversos eventos, desde comunicacion y transporte de mensajes hasta senalizacion y cambios de color en la superficie.
Los terminales de fibra, cuando se conectan adecuadamente a un sistema informatico dotado de un conmutador de luz LED y programado adecuadamente a tal efecto, permiten que se produzcan los efectos mencionados.
Esta tecnica puede ser aplicada a diferentes materiales, tales como hormigon (muros o piezas de hormigon, es decir a lo largo de fachadas de edificios, en puentes y viaductos, pavimentos, revestimientos de mortero, piezas de hormigon prefabricadas, paneles de madera cemento) u otros materiales cementantes fabricados a partir de otros aglomerantes, tal como yeso.
Tecnica actual
Los sistemas de iluminacion y senalizacion existentes actualmente son redes completamente exogenas al material, que normalmente han sido previstos antes de la preparation, aplicacion, montaje y hormigonado de los mismos.
Normalmente, los mencionados sistemas se instalan mediante negativos para crear "huecos" en los que los sistemas se incorporan a continuation, en la fase final de montaje y acabado. En la mayor parte de los casos, estos sistemas se disponen a posteriori mediante elementos de fijacion externa superficial, que no forman parte integral del material.
Muy a menudo, la instalacion de estos sistemas es razonablemente perceptible en la superficie del material, dejando marcas no deseables desde el punto de vista estetico.
Por otra parte, segun la patente EP 1532325, la fibra optica ya se ha utilizado en hormigon, pero con el objetivo de permitir que la luz pase a su traves, en general, para obtener un efecto de transparencia del hormigon. Esta tecnologia denominada Litacron esta dirigida a la fabrication de hormigon translucido en piezas prefabricadas, es decir, hormigon que permite que la luz pase ampliamente a lo largo de la superficie de la pieza, sin una orientation especifica. En realidad, la colocation adoptada por Litacron permite que la luz pase a traves de la pieza sin producir un efecto orientado de la misma, por lo tanto sin anticipar la posibilidad de que el material sea utilizado como una pantalla pixelizada dirigida a comunicar con el exterior.
Descripcion detallada de la invencion
Problema tecnico - Beneficios
Hasta ahora, la transmision de informacion, en forma de datos, luz y conduction de energia en materiales ceramicos, aislantes y opacos es muy limitada. De hecho, hacer que la luz pase a traves de un sistema que sea endogeno al material representa un beneficio util y una serie de aplicaciones que abarcan desde la eficiencia energetica hasta la seguridad, la comunicacion y el valor estetico.
Solution tecnica
Antes de su aplicacion, los materiales moldeables en frio pueden ser atravesados por haces de fibras opticas que, si se instalan de tal modo que producen una distribution uniforme de puntos en la superficie exterior del material, permiten la creation de una pantalla con el tamano y la resolution deseados, en funcion del numero de fibras distribuidas por unidad de superficie del material.
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Los terminates de estas fibras se pueden conectar a varios sistemas, tales como dispositivos informaticos para transferencia de datos, terminales de conmutacion de luz, es decir LEDs, y terminales interconectados a sistemas de sensores, celdas galvanicas y similares.
Estos sistemas pueden actuar como un vehiculo de comunicacion utilizando el otro lado de la superficie del material, proporcionando la capacidad de transmitir luz a la superficie opaca, transportando de este modo datos a traves de la superficie exterior hacia el interior o emitiendo luz al exterior desde sistemas LED interiores.
La utilizacion simultanea de fibras de transmision por el extremo y de transmision lateral (FODLL 1 y 2mm) permite producir efectos superficiales, tales como un cambio en el color de la superficie del material, mediante la refraccion de la luz transmitida al exterior, a una corta distancia de la superficie exterior del material.
Los muros externos de edificios y construcciones, en concreto los de hormigon, que son superficies al descubierto de un fuerte predominio en nuestro entorno urbano, se pueden beneficiar considerablemente con esta tecnica desde el punto de vista estetico y funcional, dado que pueden actuar como una base de comunicacion con los transeuntes, ademas de otras funciones que son asimismo ventajosas, tales como senates de advertencia, o simplemente como efectos arquitectonicos y decorativos dirigidos a mejorar las areas urbanas.
En lo que se refiere otros materiales, en particular materiales mas ductiles y flexibles tales como cauchos y capas aislantes fabricadas de EPS, poliuretano o similares, los haces se pueden introducir en las piezas mediante introduccion mecanica y roscado, de manera similar al procedimiento descrito anteriormente, pero sin formar parte de la presente invencion.
Ventajas relativas y economicas
Las innumerables ventajas que supone la aplicacion de esta tecnica estan asociadas directamente con los beneficios de utilizar un sistema que permanece inalterado en el tiempo y es endogeno al material, produciendose su envejecimiento conforme al envejecimiento del propio material. Por lo tanto, su disponibilidad operativa es permanente.
Descripcion del procedimiento
El procedimiento de aplicacion se define en la reivindicacion 1. En los materiales moldeables en frio, tales como hormigon u otros materiales cementantes fabricados de otros aglomerantes tales como yeso, los haces de fibra optica se montan en una primera etapa de preparacion del encofrado. La aplicacion de las fibras se prepara con anterioridad al hormigonado, asl como al armado de acero. Este trabajo se puede realizar de diferentes maneras. La mas simple es, quizas, una en que el montaje de los haces de fibra se prepara con anterioridad, mediante soldadura termica o pegando los terminales a una pellcula plastificada con la que se recubre la superficie del encofrado, para distribuir la fibra segun la malla de la red preestablecida, dirigida a obtener el efecto de pixelizacion deseado en las areas objetivo, es decir a una distancia especifica entre las conexiones de la malla de la red.
Ademas de esta fijacion mediante soldadura termica o mediante pegado a la pellcula de revestimiento, pueden coexistir otros sistemas para fijar los terminales de los haces de fibra al panel exterior del encofrado por medios mecanicos, es decir, pequenas piezas de anclaje que se cortaran despues del hormigonado y con la retirada del encofrado.
Todos los trabajos de preparacion anteriores al hormigonado se llevan a cabo simultaneamente, es decir el montaje y el pretensado convencionales del armado, si procede, la eventual instalacion de tubos "Tremi" para descargar el hormigon durante el hormigonado, la introduccion de separadores para satisfacer las necesidades relacionadas con el sellado superficial del armado, y todos los accesorios necesarios restantes para el correcto hormigonado de la pieza.
La etapa siguiente consiste en el hormigonado de la pieza por medios convencionales, teniendo un cuidado extra en no provocar danos en los haces o desplazarlos de sus posiciones originales, con el fin de no interferir con el efecto final deseado.
Posteriormente al hormigonado, se retirara normalmente el encofrado despues del periodo de fraguado requerido. Los terminales de los haces en el lado posterior de la pieza seran conectados a un sistema de luz-LED electronico u otro sistema dispuesto con anterioridad, mientras que los terminales en la superficie de la pieza deberlan disponerse para obtener la transmision de luz deseada a cada uno de los cables (unidad -pixel).
Cuando el efecto deseado es unicamente cambiar el color del hormigon mediante la transmision lateral de luz de color, se aplica una fibra de transmision lateral de tipo FODLL y su instalacion se debera realizar utilizando separadores para asegurar una posicion homogenea junto al bloque opuesto, de tal modo que la capa de sellado superficial de la fibra sea conforme a la intensidad deseada de luz transmitida, con el fin de producir el efecto previsto de cambio de color en la superficie del muro.
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No obstante, dicha realizacion no forma parte de la presente invencion, segun se define en las reivindicaciones adjuntas.
Uso industrial
Siguen algunos ejemplos de posibles aplicaciones de esta tecnologia:
Pixelizacion de superficies Beneficios:
Comunicacion/seguridad/efectos arquitectonicos
Dotar a los paramentos de superficies interactivas con la posibilidad de comunicarse con el exterior en base a luces LED configuradas con anterioridad, que estan interconectadas a sistemas de informacion automatizados. Iluminacion, cuyo funcionamiento, que esta controlado por el sistema de informacion, es conducido mediante fibras opticas hacia la superficie del material, transformandola en una superficie/plataforma de comunicacion.
Esta plataforma de comunicacion, cuando esta asociada a sistemas de sensores dirigidos a la deteccion de informacion, puede estar gestionada por un sistema centralizado que procese mensajes de advertencia susceptibles de ser transmitidos por el sistema de iluminacion y, por lo tanto, actua como una gran superficie de advertencia.
Algunos ejemplos de aplicacion estan relacionados con pavimentos de carreteras, aeronauticos o peatonales, en los que celulas piezoelectricas, de velocidad y frenado, asi como sensores de movimiento, luz y sonido, etc., pueden detectar la senal y comunicar con el sistema central, que preajusta mensajes de advertencia a partir de la activacion de LEDs, cuya luz es conducida por la fibra optica traves de la seccion interior del material hacia la superficie exterior con el fin de permitir que un mensaje sea presentado y visualizado por los conductores. Algunos de los ejemplos posibles son mensajes simples tales como "advertencia de exceso de velocidad" o "conduccion peligrosa" o "parar inmediatamente debido a la aproximacion a un vehiculo".
Estos sistemas se pueden extender obviamente a superficies verticales tales como paramentos, muros u otras. Cambiar el color de superficies
Otra posible aplicacion sera el efecto de emision de luz producido por fibras de transmision por el extremo y de transmision lateral, que estan instaladas a unas pocas micras de las superficies, en concreto de las fabricadas de hormigon, mortero, paneles de compuestos de madera, madera cemento, yeso u otros, y que, si estan conectadas a sistemas LED de emision de luz, permitiran que varie el tono de color en la superficie mediante la radiacion difusa de dicha luz proxima a la superficie del material. Este efecto da la impresion de un cambio de color en la superficie, permitiendo que se produzcan efectos dinamicos de color, asi como sombras o tonalidades.
Este efecto en edificios y paramentos puede ser de interes desde el punto de vista arquitectonico, dado que representa un enfoque dinamico interesante a explorar en fachadas de edificios y entornos urbanos.
Absorcion de la radiacion externa
Otra aplicacion concebida es la posibilidad de conducir la luz exterior hacia el interior del material, paramento o superficie. De hecho, la luz solar puede ser conducida por la fibra y proporcionar una iluminacion interna de un material opaco. La intensidad de dicha luz dependera de la pixelizacion seleccionada, es decir del area de fibra por unidad de superficie.
Generacion de energia electrica
Al permitir que se reciba la luz solar en el interior del material, del paramento o de la superficie, es posible interconectar los haces de los cables de fibra del receptor de luz solar con celdas fotovoltaicas de pequenas dimensiones, que por lo tanto son alimentadas de manera que se puede generar energia.
De hecho, utilizando este sistema, es posible convertir los muros de edificios de hormigon, por ejemplo, en grandes areas de produccion para la micro-generacion de energia, lo que suministrara fuentes de consumo interno de manera casi imperceptible y sin modificar o desfigurar las fachadas con diferentes sistemas de paneles disenados para el mismo fin.
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Monitorizacion estructural
El sistema antes mencionado puede ser ventajoso asimismo en el contexto de sistemas de monitorizacion, emitiendo senales de luz a traves de la fibra, que proporcionaran una monitorizacion instantanea de una estructura determinada.
Ejemplos especificos - aplicaciones generales:
Muros y pavimentos, u otros elementos estructurales que sean hormigonados in situ o esten prefabricados de hormigon u otros materiales, tales como ceramica, yesos y una diversidad de paneles.
Fachadas de edificios (grandes componentes de fachadas o paneles prefabricados).
Superestructuras de viaductos y vigas de borde
Pavimentos de carretera, peatonales y aeronauticos de hormigon, tanto urbanos como no urbanos Placas de informacion Mobiliario urbano
Elementos decorativos para espacios interiores y exteriores Alicatados y materiales de revestimiento Materiales pixelizados
La invencion se refiere ademas a la obtencion mediante el procedimiento anterior de materiales pixelizados, segun la reivindicacion 3. La luz puede pasar a traves de material, de la interfaz interior a la superficie exterior o viceversa, del exterior al interior.
Los terminales de los haces de fibra de transmision por el extremo estan conectados a dispositivos informaticos para transferencia de datos, a terminales de conmutacion de luz, a terminales interconectados a sistemas de sensores, o a celdas fotovoltaicas.
Tal como se puede deducir de la presente invencion, se utilizan simultaneamente fibras de transmision por el extremo y de transmision lateral.

Claims (5)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la aplicacion de fibras opticas en materiales moldeables en frio, tales como hormigon u otros materiales cementantes fabricados a partir de aglomerantes tales como yeso, comprendiendo dicho procedimiento:
    - en una primera etapa de preparation del encofrado, se montan haces de fibra optica de transmision por el extremo, de tal modo que producen una distribution uniforme de puntos en la superficie exterior del material, segun una malla de red predeterminada dirigida a obtener el efecto de pixelizacion deseado en areas objetivo especificas, mediante:
    • soldadura termica o pegado de los terminales de los haces de fibra optica a una pellcula plastificada que recubrira la superficie del encofrado; o
    • fijacion de los mencionados terminales por medios mecanicos, utilizando piezas de anclaje a cortar despues del hormigonado y con la retirada del encofrado;
    - el hormigonado de la pieza se lleva a cabo despues de las operaciones necesarias de ensamblado y pretensado del armado;
    - el encofrado se retira despues del periodo de fraguado y los terminales de los haces de fibra optica en el lado posterior de la pieza se conectan a un sistema electronico de iluminacion;
    - los terminales en la superficie de la pieza se disponen de manera que se obtiene la transmision de luz deseada a cada uno de los cables que forman la unidad pixelizada; caracterizado porque
    en la primera etapa de preparacion del encofrado, se montan asimismo haces de fibra de transmision lateral a una corta distancia de la superficie exterior del material, para permitir que se produzcan efectos superficiales.
  2. 2. Procedimiento para la aplicacion de fibras opticas en materiales moldeables en frio, segun la reivindicacion anterior, en el que las fibras de transmision lateral son haces de fibras de transmision lateral de tipo FODLL, realizandose su instalacion a corta distancia de la superficie exterior del material utilizando separadores para asegurar una position homogenea junto a dicha superficie exterior.
  3. 3. Materiales pixelizados mediante la utilization de haces de fibra optica, obtenidos segun el procedimiento de la reivindicacion anterior, comprendiendo dichos materiales, incorporados a un elemento opaco:
    - haces de fibra de transmision por el extremo, dispuestos de tal modo que producen una distribucion uniforme de puntos en la superficie exterior del material, y
    caracterizados porque comprenden ademas:
    - haces de fibra de transmision lateral, dispuestos a una corta distancia de la superficie exterior de los materiales para permitir que se produzcan efectos superficiales.
  4. 4. Materiales pixelizados mediante la utilizacion de haces de fibra optica, segun la reivindicacion 3, en los que los terminales de los haces de fibra de transmision por el extremo estan conectados a dispositivos informaticos para transferencia de datos, a terminales de commutation de luz, a terminales interconectados a sistemas de sensores, o a celdas fotovoltaicas.
  5. 5. Materiales pixelizados mediante la utilizacion de haces de fibra optica, segun la reivindicacion 3, en los que la luz puede pasar a traves del material, de la interfaz interior a la superficie exterior, o del exterior al interior.
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