ES2693505T3 - Sistema de monitorización de daños en estructuras y edificios - Google Patents

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ES2693505T3 ES12734935.5T ES12734935T ES2693505T3 ES 2693505 T3 ES2693505 T3 ES 2693505T3 ES 12734935 T ES12734935 T ES 12734935T ES 2693505 T3 ES2693505 T3 ES 2693505T3
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Abstract

Sistema de monitorización (1) para daños en estructuras y edificios, que comprende por lo menos un aparato (2a, 2b, 2c) para medir grietas (10) de una estructura (3a, 3b, 3f), comprendiendo dicho aparato (2a) un primer elemento fijo (21), que es integral con una estructura en una primera zona (31) de la grieta (10), y un segundo elemento fijo (22), que es integral con dicha estructura (3a) en una segunda zona (32) de la grieta (10), que es opuesta a dicha primera zona (31), presentando dicho primer elemento fijo (21) una parte (23) que está adaptada para acoplarse a dicho segundo elemento fijo (22) a fin de estar a horcajadas sobre la grieta (10), caracterizado por que dicho aparato (2a, 2b, 2c) comprende un primer elemento de detección para detectar un desplazamiento relativo entre dicha primera zona (31) y dicha segunda zona (32) de la grieta (10) a lo largo de una primera dirección de detección (101) que funciona entre una primera región de tope (21a), definida en dicho primer elemento fijo (21), y una segunda región de tope (221) soportada de manera giratoria alrededor de un primer eje de pivote (103) mediante dicho segundo elemento fijo (22), comprendiendo dicho aparato (2a) además un segundo elemento de detección para detectar un desplazamiento relativo entre dicha primera zona (31) y dicha segunda zona (32) de la grieta (10) a lo largo de una segunda dirección de detección (102), que es sustancialmente perpendicular a dicha primera dirección de detección (101), funcionando dicho segundo elemento de detección entre una tercera región de tope (22a), definida en dicho segundo elemento fijo (2), y una cuarta región de tope (222) soportada de manera giratoria alrededor de un segundo eje de pivote (104) paralelo a dicho primer eje de pivote (103) mediante dicho primer elemento fijo (21).

Description

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DESCRIPCION
Sistema de monitorizacion de danos en estructuras y edificios.
La presente invencion se refiere a un sistema de monitorizacion de danos en estructuras y edificios.
Tal como se conoce, la monitorizacion de danos en sistemas de mampostena y elementos estructurales en general permite establecer la evolucion de los desplazamientos relativos de las estructuras a lo largo del tiempo, es decir, los fallos diferenciales de las estructuras de cimentacion como consecuencia directa del exceso de lfmite de resistencia tolerado por la mampostena.
La tecnica anterior mas sencilla para monitorizar los desplazamientos relativos de la mampostena danada se lleva a cabo conectando fuertemente un elemento de vidrio a horcajadas sobre el dano; cualquier desplazamiento implica la rotura del elemento de vidrio, lo que indica que las zonas de la estructura se han movido.
Una desventaja de esta tecnica es el hecho de que la misma no proporciona informacion con respecto a la extension del desplazamiento. Otra desventaja reside en el hecho de que el sistema de monitorizacion conocido no se puede utilizar una vez que se ha alcanzado la condicion de rotura del elemento de vidrio.
Una alternativa conocida al sistema de monitorizacion descrito consiste en utilizar sistemas de monitorizacion, denominados fisurometros, compuestos de dos elementos distintos para su conexion de manera ngida a la mampostena, en un area danada, cada uno en una zona de dicha area danada; un elemento lleva una cuadncula milimetrica impresa a lo largo de dos direcciones perpendiculares entre sf que se encuentran en el plano de la mampostena y en el otro elemento se preve una reticula que permite la deteccion y cuantificacion de los desplazamientos. Una desventaja de esta tecnica anterior conocida es la necesidad de leer los desplazamientos manualmente. Otra desventaja es la posibilidad de cometer errores al leer los desplazamientos.
Una alternativa conocida a los dos sistemas de monitorizacion descritos anteriormente consiste en utilizar fisurometros electronicos constituidos por un transductor potenciometrico mecanico de un solo eje conectado a una unidad de control para la lectura y adquisicion automatica de datos. Dichos sistemas conocidos tambien adolecen de desventajas, que incluyen la necesidad de instalacion profesional, la limitacion de deteccion del desplazamiento de manera exclusiva en una sola direccion, el coste elevado, la conexion por cable entre el transductor y la unidad de control de adquisicion y lectura de datos y el tamano considerable de este sistema de monitorizacion.
El documento FR2931545-A1 divulga un fisurometro de eje unico.
El documento US 5.430.953 divulga un fisurometro que mide un desplazamiento a lo largo de un primer eje y dos giros alrededor de dos ejes perpendiculares al primer eje.
El documento WO 2006/120435-A1 divulga un fisurometro que mide desplazamientos en dos direcciones perpendiculares utilizando una disposicion de deteccion basada en la inductancia. El proposito de la presente invencion es eliminar las desventajas descritas anteriormente en tipos conocidos de sistemas para monitorizar grietas mediante la concepcion de un sistema que permita una monitorizacion automatica y precisa de los desplazamientos.
Dentro de este proposito, un objetivo de la invencion es proporcionar un sistema que permita la deteccion de desplazamientos a lo largo de una pluralidad de direcciones en angulo recto entre sf con elevada precision, unicamente a titulo de ejemplo, incluso superior a 0,5 mm.
Otro objetivo de la invencion es proporcionar un sistema que resulte sencillo de aplicar tanto en el exterior como en el interior.
Un objetivo adicional de la invencion es proporcionar un sistema de monitorizacion de grietas que garantice una larga vida de funcionamiento y la posibilidad de enviar mensajes de advertencia en caso de desplazamientos excesivos o de mal funcionamiento.
Un objetivo adicional de la invencion es proporcionar un sistema que permita programar la lectura y adquisicion de datos de desplazamiento, asf como su archivo o reenvfo a sitios web adaptados, que el usuario pueda consultar directamente de manera remota.
Un objetivo adicional de la invencion es, ademas, proporcionar un sistema provisto de un rango variable de medicion del desplazamiento.
Otro objetivo de la invencion es proporcionar un sistema que presente dimensiones extremadamente reducidas y
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un impacto estetico limitado.
Un objeto adicional de la invencion es concebir un sistema que permita, si se detecta un aumento significativo en las dimensiones de las grietas, continuar monitorizando el progreso de la grieta sin la necesidad de cambiar el fisurometro como en los sistemas conocidos.
Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar un sistema que permita una medicion, sustancialmente en el mismo punto de la grieta, del desplazamiento a lo largo de dos direcciones sustancialmente perpendiculares.
Este proposito y estos y otros objetivos que se pondran de manifiesto a continuacion se consiguen mediante un sistema de monitorizacion, en particular para danos en estructuras y edificios, segun lo que esta previsto en la reivindicacion 1 siguiente.
Las caractensticas y ventajas adicionales de la invencion se pondran de manifiesto con mas claridad a partir de la descripcion de una forma de realizacion preferida, pero no exclusiva, del sistema de monitorizacion segun la invencion, que se ilustra a tftulo de ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es un diagrama explicativo de un ejemplo de configuracion del sistema de monitorizacion segun la invencion;
la figura 2 es una vista en planta esquematica del aparato para medir grietas que es parte del sistema de monitorizacion de la presente invencion;
la figura 3 es una vista en planta esquematica del aparato para medir grietas;
la figura 4 es una vista en alzado lateral parcialmente en seccion del aparato que se muestra en la figura 3;
la figura 5 es una vista en alzado frontal parcialmente en seccion del aparato que se muestra en la figura 3;
la figura 6 es una vista en planta parcialmente en seccion de una variacion constructiva del aparato para
medir grietas entre elementos de mampostena dispuestos entre sf en angulos rectos.
la figura 7 es una vista en alzado lateral parcialmente en seccion del aparato que se muestra en la figura 6.
En la descripcion siguiente, asf como en los dibujos, los numeros de referencia identicos corresponden a elementos identicos.
Haciendo referencia a las figuras citadas, el sistema de monitorizacion segun la invencion, indicado en general con el numero de referencia 1, comprende por lo menos un aparato 2a para medir grietas, que esta fijado a una estructura 3a que se va a monitorizar, y un servidor de control 4.
A tftulo de ejemplo, la figura 1 muestra tres aparatos 2a, 2b, 2c que estan fijados a tres estructuras diferentes o partes de estructura 3a, 3b, 3c que se van a monitorizar. Cada aparato 2a, 2b, 2c presenta medios 5 de comunicacion, por ejemplo de comunicacion inalambrica segun el estandar ZigBee, con el servidor de control 4.
El servidor de control 4, al que se puede suministrar energfa de la red electrica o, por ejemplo, mediante paneles solares, presenta una interfaz de usuario 6 para la gestion y el control del sistema de monitorizacion 1.
El servidor de control 4 esta provisto, ademas, de medios para almacenar datos, por ejemplo, mediante memoria digital; dichos datos los puede consultar directamente el usuario, por medio de la interfaz de usuario 6, o se pueden descargar en un ordenador personal 7.
El servidor de control 4 tambien presenta medios 8 para transmitir datos, por ejemplo, por medio del protocolo GSM a un sitio web 9, que el usuario puede consultar directamente de manera remota.
La figura 2 es una vista del aparato 2a para medir grietas. Dicho aparato 2a esta concebido para su fijacion a una estructura 3a de la que se desea monitorizar el progreso de una grieta 10. Dicha grieta 10 define dos zonas 31 y 32 de la estructura 3a que se va a monitorizar.
El aparato 2a comprende un primer elemento fijo 21, que es integral con la zona 31 de la estructura 3a, y un segundo elemento fijo 22, que es integral con la zona 32 de la estructura 3a.
La parte 23 del primer elemento fijo 21 que se acopla al segundo elemento fijo 22 para estar a horcajadas sobre la grieta 10 tiene un detector 24 (dicho detector generalmente se indica con el numero de referencia 24, el numero 241 indica la primera membrana potenciometrica) para medir el desplazamiento entre las dos zonas 31 y 32 de la estructura 3a.
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El primer elemento fijo 21 acomoda una placa electronica 25 para adquisicion y transmision de datos y un sistema de batena 26 para suministrar ene^a a la placa electronica 25.
El aparato 2 esta provisto de unas placas 28 para su fijacion a la estructura 3a que se va a monitorizar.
La figura 3 es una vista esquematica de la parte 23 del aparato 2a que contiene el detector 24 para medir el desplazamiento.
El aparato 2a comprende un primer elemento para detectar el desplazamiento a lo largo de una primera direccion de deteccion 101 y por lo menos un segundo elemento para detectar el desplazamiento a lo largo de una segunda direccion de deteccion 102 sustancialmente en angulo recto con respecto a la primera direccion de deteccion 101.
El primer elemento para detectar desplazamiento funciona entre una primera region de tope, definida en el primer elemento fijo 21, y una segunda region de tope que es soportada de manera que pueda girar alrededor de un primer eje de giro 103 mediante el segundo elemento fijo 22, mientras el segundo elemento de deteccion funciona entre una tercera region de tope, que esta definida en el segundo elemento fijo 22, y una cuarta region de tope, que es soportada de manera que pueda girar alrededor de un segundo eje de giro 104 paralelo al primer eje de giro 103, mediante el primer elemento fijo 21.
Haciendo referencia a las formas de realizacion que se muestran en las figuras 3 a 7, el primer elemento de deteccion comprende una primera membrana potenciometrica 241, que es lineal, es decir, se extiende a lo largo de la primera direccion de deteccion 101, soportada por el primer elemento fijo 21, y coopera con una primera corredera respectiva 221 que define la segunda region de tope.
Ventajosamente, el segundo elemento de deteccion tambien comprende una segunda membrana potenciometrica lineal 242, que es soportada por el segundo elemento fijo 22 y esta dispuesta en angulo recto con respecto a la primera membrana potenciometrica lineal 241; la segunda membrana potenciometrica lineal 242 coopera con una segunda corredera respectiva 222 que define la cuarta region de tope.
En particular, la primera membrana potenciometrica 241 es soportada por el primer elemento fijo 21, mientras que la primera corredera respectiva 221 es soportada por el segundo elemento fijo 22.
La corredera 221 esta en un contacto deslizante electrico y/o mecanico con la membrana potenciometrica 241 respectiva, sin embargo, nada impide el uso de correderas, por ejemplo correderas magneticas, que pueden, aunque se mantengan separadas de la membrana potenciometrica respectiva, cooperar con la misma, permitiendo una deteccion del desplazamiento mutuo a lo largo de por lo menos una direccion de deteccion 101.
Ventajosamente, la primera corredera 221 es soportada de manera que pueda girar alrededor de un primer eje de pivote 103, que es sustancialmente perpendicular al plano de colocacion de la primera membrana potenciometrica 241, mediante el segundo elemento fijo y es guiada de manera deslizante a lo largo de una primera grna deslizante 21a, que esta definida en el primer elemento fijo 21 y que es sustancialmente paralela a la primera direccion de deteccion 101.
Si se proporciona la segunda membrana potenciometrica 242, la segunda corredera 222 es soportada, de manera que pueda girar alrededor de un segundo eje de pivote 104, que es sustancialmente paralelo al primer eje de pivote 103, mediante el primer elemento fijo 21 y es guiada de manera deslizante a lo largo una segunda grna deslizante 22a, que esta definida en el segundo elemento fijo 22 y es sustancialmente paralela a la segunda direccion de deteccion 102.
Con el fin de hacer posible detectar, en el mismo punto a lo largo de la grieta 10, el desplazamiento a lo largo de dos direcciones perpendiculares entre sf, la primera membrana potenciometrica lineal 241 se superpone por lo menos parcialmente a la segunda membrana potenciometrica lineal 242.
Ventajosamente, en este caso, el primer eje de pivote 103 coincide con el segundo eje de pivote 104 y estan previstos unos bloques de soporte de pivote respectivos 33 y 34 para la primera corredera 221 y para la segunda corredera 222.
De manera adecuada, la membrana potenciometrica lineal 241 se dispone de modo que quede sustancialmente en angulo recto con respecto la grieta 10, mientras que la membrana potenciometrica lineal 242 se dispone sustancialmente paralela a la grieta 10 y, en cualquier caso, en angulo recto con respecto a la membrana 241.
Dependiendo de la extension de los desplazamientos esperados entre las zonas 31 y 32 de la estructura, la invencion preve la posibilidad de insertar membranas potenciometricas lineales 241 y 242 de diferentes longitudes. De esta manera, se puede modificar, por ejemplo aumentar, el rango de medicion de desplazamiento.
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Las figuras 6 y 7 muestran una segunda forma de realizacion del aparato segun la invencion, en la que el segundo elemento fijo 22 de la estructura 2a esta fijada a una zona 32 de la estructura 3a, en angulo recto con respecto a la zona 31 de dicha estructura 3a, mediante un soporte de conexion 11 conformado adecuadamente.
El funcionamiento del sistema de monitorizacion segun la invencion es el siguiente.
El desplazamiento relativo de las zonas 31 y 32 de una estructura 3a afectada por una grieta 10, que tiene lugar en el plano de dicha estructura, da lugar a un desplazamiento relativo, en el plano, tambien de los dos elementos fijos 21 y 22 del aparato de medicion 2a que estan conectados de manera integrada respectivamente a las zonas moviles 31 y 32.
Este desplazamiento relativo en el plano determina un deslizamiento de la corredera 221 con respecto a la membrana potenciometrica lineal 241 que es sustancialmente igual que el desplazamiento entre las zonas 31 y 32 en una direccion sustancialmente en angulo recto con respecto a la grieta 10 y, opcionalmente, a un deslizamiento de la corredera 222 con respecto a la membrana potenciometrica lineal 242 que es sustancialmente igual que el desplazamiento entre las zonas 31 y 32 en una direccion que es sustancialmente paralela a la grieta 10.
Estos desplazamientos de las correderas con respecto a las membranas correspondientes dan lugar a modificaciones de los contactos electricos, particularmente variaciones en la impedancia, que son proporcionales a la extension del propio desplazamiento.
Estos valores de desplazamiento se adquieren y se transmiten, por ejemplo, mediante comunicacion inalambrica a traves de un protocolo de transmision ZigBee, a un servidor de control 4, desde el que se puede gestionar el sistema de monitorizacion con el fin de modificar el protocolo de adquisicion de datos, almacenar los datos y descargarlos mas tarde, transmitir los datos a un sitio web para su consulta de manera remota y, opcionalmente enviar mensajes de advertencia en caso de desplazamientos excesivos o de mal funcionamiento.
El sistema de monitorizacion concebido de este modo es susceptible de numerosas modificaciones y variaciones, todas ellas dentro del alcance del concepto de la invencion; ademas, la totalidad de los detalles se puede reemplazar por otros elementos equivalentes tecnicamente.
De hecho, es posible disponer un elemento para detectar el giro alrededor del eje de pivote asociandolo con una corredera para detectar el giro.
En la practica, los materiales utilizados, asf como las dimensiones, pueden ser cualesquiera de acuerdo con los requisitos y con el estado de la tecnica.
Cuando las caractensticas tecnicas mencionadas en cualquier reivindicacion vayan seguidas de signos de referencia, esos signos de referencia se han incluido con el unico fin de aumentar la inteligibilidad de las reivindicaciones y, en consecuencia, dichos signos de referencia no presentan ningun efecto limitativo sobre la interpretacion de cada elemento identificado a tftulo de ejemplo por los mismos.

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    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de monitorizacion (1) para danos en estructuras y edificios, que comprende por lo menos un aparato (2a, 2b, 2c) para medir grietas (10) de una estructura (3a, 3b, 3f), comprendiendo dicho aparato (2a) un primer elemento fijo (21), que es integral con una estructura en una primera zona (31) de la grieta (10), y un segundo elemento fijo (22), que es integral con dicha estructura (3a) en una segunda zona (32) de la grieta (10), que es opuesta a dicha primera zona (31), presentando dicho primer elemento fijo (21) una parte (23) que esta adaptada para acoplarse a dicho segundo elemento fijo (22) a fin de estar a horcajadas sobre la grieta (10), caracterizado por que dicho aparato (2a, 2b, 2c) comprende un primer elemento de deteccion para detectar un desplazamiento relativo entre dicha primera zona (31) y dicha segunda zona (32) de la grieta (10) a lo largo de una primera direccion de deteccion (101) que funciona entre una primera region de tope (21a), definida en dicho primer elemento fijo (21), y una segunda region de tope (221) soportada de manera giratoria alrededor de un primer eje de pivote (103) mediante dicho segundo elemento fijo (22), comprendiendo dicho aparato (2a) ademas un segundo elemento de deteccion para detectar un desplazamiento relativo entre dicha primera zona (31) y dicha segunda zona (32) de la grieta (10) a lo largo de una segunda direccion de deteccion (102), que es sustancialmente perpendicular a dicha primera direccion de deteccion (101), funcionando dicho segundo elemento de deteccion entre una tercera region de tope (22a), definida en dicho segundo elemento fijo (2), y una cuarta region de tope (222) soportada de manera giratoria alrededor de un segundo eje de pivote (104) paralelo a dicho primer eje de pivote (103) mediante dicho primer elemento fijo (21).
  2. 2. Sistema de monitorizacion (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que dicho primer elemento de deteccion comprende una primera membrana potenciometrica lineal (241) que es soportada por dicho primer elemento fijo (21) y coopera con una primera corredera (221) que define dicha segunda region de tope.
  3. 3. Sistema de monitorizacion (1) segun una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho segundo elemento de deteccion comprende una segunda membrana potenciometrica lineal (242) que es soportada por dicho segundo elemento fijo (22) y esta dispuesta en angulo recto con respecto a dicha primera membrana potenciometrica lineal (241), cooperando dicha segunda membrana potenciometrica lineal (242) con una segunda corredera (222) respectiva que define dicha cuarta region de tope.
  4. 4. Sistema de monitorizacion (1) segun una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha corredera (221, 222) esta en contacto deslizante electrico y/o mecanico con la membrana potenciometrica lineal respectiva (241, 242).
  5. 5. Sistema de monitorizacion (1) segun una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha primera corredera (221) es soportada de manera giratoria, alrededor de un primer eje de pivote (103) sustancialmente perpendicular al plano de disposicion de dicha primera membrana potenciometrica (241), mediante dicho segundo elemento fijo y es guiada de manera deslizante a lo largo de una primera grna deslizante (21a), que esta definida en dicho primer elemento fijo (21) y que es sustancialmente paralela a dicha primera direccion de deteccion (101).
  6. 6. Sistema de monitorizacion (1) segun una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha segunda corredera (222) es soportada de manera giratoria, alrededor de un segundo eje de pivote (104) sustancialmente paralelo a dicho primer eje de pivote (103), mediante dicho primer elemento fijo (21) y es guiada de manera deslizante a lo largo de una segunda grna deslizante (22a), que esta definida en dicho segundo elemento fijo (22) y que es sustancialmente paralela a dicha segunda direccion de deteccion (102).
  7. 7. Sistema de monitorizacion (1) segun una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha primera membrana potenciometrica lineal (241) esta parcialmente superpuesta sobre dicha segunda membrana potenciometrica lineal (242) y por que dicho primer eje de pivote (103) coincide con dicho segundo eje de pivote (104).
  8. 8. Sistema de monitorizacion (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que dichos primer y segundo elementos fijos (21, 22) comprenden unas placas (28) para su fijacion a la estructura (2a).
  9. 9. Sistema de monitorizacion (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que dicho aparato comprende un soporte de conexion para fijar uno de dichos primer o segundo elementos fijos (21, 22) en un plano que es perpendicular al plano en que esta fijado el otro elemento fijo (22, 21).
  10. 10. Sistema de monitorizacion (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que comprende unos medios para su comunicacion con un servidor de control (4).
  11. 11. Sistema de monitorizacion (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que comprende una interfaz de usuario (6) del tipo de pantalla tactil.
  12. 12. Sistema de monitorizacion (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que comprende unos medios para
    programar la lectura de datos.
  13. 13. Sistema de monitorizacion (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que esta provisto de unos medios de almacenamiento de datos para la descarga diferida.
    5
  14. 14. Sistema de monitorizacion (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que comprende unos medios (8) para transmitir datos a un sitio web.
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