ES2668081B1 - MEASUREMENT EQUIPMENT FOR UNIT DELIVERIES IN ACTIVE ARMOURS OF POSTED CONCRETE STRUCTURES - Google Patents
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Description
E Q U IP O D E M E D ID A D E A L A R G A M IE N T O S U N IT A R IO S E N A R M A D U R A S A C T IV A S D E E Q U U D A N D E M A N D E A N D A N G U A N D M E N U S E N U A N D A N D A N D A N D E
E S T R U C T U R A S D E H O R M IG Ó N P O S T E S A D O E S T R U C T U R A S H O R M IG IN P O S T E S S
D E S C R IP C IÓ ND E S C R IP C IO N
O B J E T O D E L A IN V E N C IÓ NO B E V O N E N C E
La presente invención se enmarca en el campo técnico de los equipos de medida de deformaciones en estructuras de hormigón postesado.The present invention is part of the technical field of equipment for measuring deformations in post-stressed concrete structures.
Más concretamente el equipo descrito permite obtener datos in-situ de las deformaciones experimentadas por la armadura activa integrada en las secciones de hormigón pretensado postesado y los envía a un dispositivo externo en el que se almacenan y/o se analizan.More specifically, the equipment described makes it possible to obtain in-situ data of the deformations experienced by the active reinforcement integrated in the prestressed prestressed concrete sections and send them to an external device in which they are stored and / or analyzed.
A N T E C E D E N T E S D E L A IN V E N C IÓ NA N T E C E D E N D E L E IN V E N C IO N
Cuando se aplica tensión a la armadura activa de un elemento de hormigón siempre deben tenerse en cuenta las pérdidas que inevitablemente se van a producir. Ello es debido a que sólo la tensión final (que es el resultado de la tensión inicial menos las pérdidas) es la que, de forma efectiva, va a contribuir en el comportamiento estructural del elemento considerado.When tension is applied to the active reinforcement of a concrete element, the losses that will inevitably occur must always be taken into account. This is due to the fact that only the final tension (which is the result of the initial tension minus the losses) is the one that, in an effective way, will contribute to the structural behavior of the element considered.
Este factor es especialmente relevante, por ejemplo, en estructuras de hormigón postesado en las que las estructuras se fabrican colocando tendones (elemento estirado que se usa para transmitir presfuerzos en un elemento de hormigón y que pueden consistir en alambres individuales estirados en frío, varillas o torones) de acero en determinadas posiciones. Los tendones suelen estar contenidos por una vaina exterior que los separa del hormigón vertido al constituir la sección final. Posteriormente se aplica, en los cables de acero, una determinada tensión, en función de las cargas que posteriormente tenga que soportar la estructura. Finalmente, en la mayoría de los casos, se inyecta el interior de la vaina que contiene a los cables.This factor is especially relevant, for example, in post-stressed concrete structures in which the structures are manufactured by placing tendons (stretched element that is used to transmit stresses in a concrete element and which may consist of individual cold-drawn wires, rods or strands) of steel in certain positions. The tendons are usually contained by an outer sheath that separates them from the poured concrete to form the final section. Subsequently, a certain tension is applied to the steel cables, depending on the loads that the structure subsequently has to support. Finally, in most cases, the inside of the sheath containing the cables is injected.
Es crucial determinar las pérdidas de tensión que sufren los tendones de acero durante la vida útil de la estructura de hormigón postesado. Conocer dicho valor permite establecer hasta qué punto el material se comporta según lo previsto en los cálculos teóricos, tanto a nivel tensional como a nivel de deformaciones.It is crucial to determine the stress losses suffered by the steel tendons during the useful life of the post-tensioned concrete structure. Knowing this value allows us to establish the extent to which the material behaves as expected in the theoretical calculations, both at a tensional level as at the level of deformations.
Actualmente, dicho seguimiento se realiza generalmente de forma elemental, incluyendo únicamente la tensión inicial aplicada al sistema y estimando las pérdidas iniciales de forma somera.Currently, this monitoring is generally done in an elementary way, including only the initial tension applied to the system and estimating the initial losses in a shallow way.
Del estado de la técnica se conocen algunas soluciones destinadas a la medición de las pérdidas de tensión en estructuras de hormigón, tanto en estructuras de hormigón pretensado como en estructuras de hormigón pretensado postesado.Some solutions for the measurement of voltage losses in concrete structures are known from the prior art, both in prestressed concrete structures and in prestressed prestressed concrete structures.
Se conocen, por ejemplo, sistemas de medida que utilizan fibra óptica. En este caso, la fibra óptica se une directamente a los tendones de acero, lo que permite obtener el valor de la pérdida de tensión de los mismos. El problema técnico más relevante asociado a esta solución es que la fibra óptica es frágil y de elevado coste. Además la instalación de ésta es muy compleja ya que hay que pegarla correctamente a los cables de acero antes del hormigonado de la estructura y asegurar su posición para que no se liberen.For example, measurement systems using optical fiber are known. In this case, the optical fiber joins directly to the steel tendons, which allows to obtain the value of the loss of tension of the same ones. The most relevant technical problem associated with this solution is that the optical fiber is fragile and expensive. Besides the installation of this one is very complex since it is necessary to stick it correctly to the steel cables before the concreting of the structure and to assure its position so that they are not released.
Otra solución conocida del estado de la técnica es el empleo de un sensor colocado en uno de los tendones de acero del elemento estructural, tras eliminar previamente parte del hormigón que lo recubre. Ello conlleva un problema técnico inherente: la propia degradación del elemento estructural. Esta solución sería únicamente aconsejable en aquellos casos en los que la variación de comportamiento debe ser medida en estructuras ya existentes.Another known solution of the state of the art is the use of a sensor placed in one of the steel tendons of the structural element, after previously removing part of the concrete that covers it. This entails an inherent technical problem: the degradation of the structural element itself. This solution would only be advisable in those cases in which the variation of behavior should be measured in existing structures.
D E S C R IP C IÓ N D E L A IN V E N C IÓ ND E S C R IP C IO N D E L A IN V E N C IO N
La obtención de datos de pérdida de tensión de los tendones de acero en estructuras de hormigón postesado permite identificar las deformaciones experimentadas por la armadura activa a corto y largo plazo. Ello a su vez, permite explicar la formación de fisuras, identificar el inicio de posibles procesos de corrosión, o detectar el deterioro de la capacidad resistente estructural de la estructura, etc.Obtaining loss data of steel tendons in post-tensioned concrete structures allows to identify the deformations experienced by the active reinforcement in the short and long term. This, in turn, explains the formation of cracks, identify the start of possible corrosion processes, or detect the deterioration of the structural strength of the structure, etc.
El equipo de medida de alargamientos unitarios en armaduras activas de estructuras de hormigón postesado de la presente invención permite superar los problemas identificados en el estado de la técnica resumido anteriormente. Así pues, el objetivo de la invención es proporcionar un equipo fiable, autónomo, automático y capaz de tomar y transferir medidas en remoto.The measuring equipment of unitary elongations in active reinforcements of post-stressed concrete structures of the present invention allows to overcome the problems identified in the state of the art summarized above. Thus, the object of the invention is provide a reliable, autonomous, automatic equipment capable of taking and transferring measurements remotely.
El equipo propuesto comprende al menos un módulo de captación de datos y nodo de recepción y envío de datos. El módulo de captación de datos comprende al menos un dispositivo de colocación y al menos un sensor configurado para quedar unido a un tendón de acero del hormigón postesado con el objeto de medir el comportamiento del tendón a lo largo del periodo requerido por los técnicos/propiedad prescriptores. La configuración del dispositivo de colocación del equipo permite facilitar la colocación del sensor y asegurar la protección del sensor que se une al tendón. Esto permite, a su vez, aumentar la durabilidad de la conexión sensor-tendón. Es posible que, dependiendo de la precisión y calidad de la medida observada, se requiera la colocación de hasta tres sensores con la disposición adecuada en un mismo punto de medida para obtener mejores resultados.The proposed equipment comprises at least one data acquisition module and node for receiving and sending data. The data acquisition module comprises at least one positioning device and at least one sensor configured to be connected to a steel tendon of the post-tensioned concrete in order to measure the behavior of the tendon over the period required by the technicians / property. prescribers. The configuration of the equipment placement device facilitates the placement of the sensor and ensures the protection of the sensor that joins the tendon. This allows, in turn, to increase the durability of the sensor-tendon connection. It is possible that, depending on the accuracy and quality of the measurement observed, the placement of up to three sensors with the appropriate disposition in the same measuring point is required to obtain better results.
Asimismo, la invención permite que dichas operaciones de colocación y asegurado del sensor puedan ser realizados por cualquier persona que trabaje en la obra, sin necesidad de que ésta tenga unos conocimientos o cualificación específicos.Likewise, the invention allows said positioning and insuring operations of the sensor to be carried out by any person working on the work, without the need for it having specific knowledge or qualifications.
Los datos que se obtienen a partir de las medidas del sensor se reciben en el módulo de recepción y transmisión del equipo y de ahí son enviados a un dispositivo central de recepción remoto, desde el cual, el responsable del seguimiento puede tener acceso en tiempo real a los datos obtenidos. Asimismo, dichos valores pueden ser enviados al personal de la empresa contratante que ésta considere pertinentes.The data that is obtained from the measurements of the sensor are received in the module of reception and transmission of the equipment and from there they are sent to a central device of remote reception, from which, the person in charge of the monitoring can have access in real time to the data obtained. Likewise, said securities may be sent to the personnel of the contracting company that they consider pertinent.
Otra ventaja asociada a la invención es que el equipo puede funcionar de forma alámbrica o inalámbrica. Ello permite adaptarse en cada caso a las necesidades de la obra, minimizando costes tanto a los suministradores del servicio como a las empresas contratantes.Another advantage associated with the invention is that the equipment can be operated wired or wirelessly. This allows adapting in each case to the needs of the work, minimizing costs to both the service providers and the contracting companies.
El equipo de la presente invención comprende esencialmente:The equipment of the present invention essentially comprises:
-un módulo de captación destinado a quedar alojado en el interior del elemento estructural, y -un nodo de recepción y transmisión de datos.- a feedback module intended to be housed inside the structural element, and - a node for receiving and transmitting data.
El módulo de captación comprende al menos un dispositivo de colocación con un sensor en su interior destinado a quedar unida a un tendón de acero del hormigón postesado. El sensor varía su resistencia eléctrica en función de la deformación longitudinal que experimenta.The acquisition module comprises at least one positioning device with a sensor therein intended to be connected to a steel tendon of the post-tensioned concrete. The sensor its electrical resistance varies according to the longitudinal deformation it experiences.
El sensor del módulo de captación está conectado a su vez, a un módulo de recepción y transmisión de datos. Este módulo de recepción y transmisión de datos comprende tres unidades:The sensor of the feedback module is connected in turn to a module for receiving and transmitting data. This module for receiving and transmitting data comprises three units:
-unidad de acondicionamiento y procesado,-a conditioning and processing unit,
-unidad de alimentación, y-feeding unit, and
-unidad de envío de datos.- data delivery unit.
El módulo recepción y transmisión de datos recibe información relativa a la deformación del tendón de acero que es el resultado de la variación eléctrica del sensor. El módulo de recepción y transmisión de datos comprende una unidad de acondicionamiento y procesado de datos que capta la información recibida del sensor. Para ello comprende un circuito de adaptación/acondicionamiento de señal eléctrica y un conversor de voltaje analógico a código digital para ésta poder ser interpretada digitalmente. Posteriormente es procesada y enviada mediante la unidad de envío de datos, comúnmente un transceptor, a un dispositivo central de recepción remoto. Preferentemente el envío se realiza de forma inalámbrica. En el dispositivo central de recepción remoto se almacenan y/o analizan dichos datos y en su caso se reenvían a un dispositivo externo.The module receiving and transmitting data receives information relative to the deformation of the steel tendon that is the result of the electrical variation of the sensor. The data reception and transmission module comprises a data conditioning and processing unit that captures the information received from the sensor. For this it comprises an electrical signal adaptation / conditioning circuit and an analog to digital code voltage converter for this to be able to be interpreted digitally. It is then processed and sent by the data sending unit, commonly a transceiver, to a central remote receiving device. Preferably the sending is done wirelessly. In the central remote receiving device, said data is stored and / or analyzed and if necessary, it is forwarded to an external device.
El transceptor del módulo de recepción y transmisión de datos está configurado para transmitir la información recibida en la unidad de acondicionamiento y procesamiento. Además puede enviar datos relacionados con la medición y con características de ésta. Estos datos pueden ser temperatura, estado de la batería, número identificativo del equipo, etc. Esta información puede ser proporcionada por la unidad de acondicionamiento y procesado. El transceptor puede estar configurado también para la recepción y retransmisión de señales inalámbricas procedentes de otros módulos de recepción y envío de datos colocados en otros puntos de la estructura, pudiendo actuar a modo de puente para facilitar la comunicación en situaciones con dificultad de conexión al dispositivo central de recepción remoto.The transceiver of the data reception and transmission module is configured to transmit the information received in the conditioning and processing unit. You can also send data related to the measurement and its characteristics. These data can be temperature, battery status, equipment identification number, etc. This information can be provided by the conditioning and processing unit. The transceiver can also be configured for the reception and retransmission of wireless signals from other modules for receiving and sending data placed in other points of the structure, being able to act as a bridge to facilitate communication in situations with difficulty of connection to the device central remote reception.
Habitualmente es necesario tomar datos en diversos puntos de una determinada estructura, por lo que se dispone un módulo de envío y recepción de datos en cada punto de medida. El dispositivo central de recepción remoto recoge los datos provenientes de los diferentes módulos de envío y recepción de datos. Este dispositivo central de recepción remoto está configurado para almacenar los datos o reenviarlos a un dispositivo externo. Los módulos de envío y recepción de datos, junto con el dispositivo central de recepción remoto, constituyen una red de comunicaciones con tipología en estrella, árbol, o red IP entre otras.It is usually necessary to take data at various points of a certain structure, so that there is a module for sending and receiving data at each measurement point. The central device for remote reception collects the data coming from the different modules of sending and receiving data. This central remote receiving device is configured to store the data or forward it to an external device. The modules for sending and receiving data, together with the central device for remote reception, constitute a communication network with typology in star, tree, or IP network among others.
La unidad de alimentación está configurada para proporcionar la energía necesaria al equipo para que éste funcione, y generalmente comprende una batería (o conjunto de baterías) y circuitos reguladores de voltaje para proporcionar los niveles de voltaje necesarios al módulo de recepción y transmisión de datos. Puede incorporar una unidad colectora de energía como pueden ser paneles solares u otras fuentes de energía. Opcionalmente, los módulos también pueden disponer de otras unidades que los completan, como puede ser una unidad de localización.The power unit is configured to provide the necessary power to the equipment for it to operate, and generally comprises a battery (or set of batteries) and voltage regulating circuits to provide the necessary voltage levels to the data reception and transmission module. It can incorporate an energy collector unit such as solar panels or other energy sources. Optionally, the modules can also have other units that complete them, such as a location unit.
Una de las claves del equipo de la presente invención es que el dispositivo de colocación del módulo de captación está diseñado de manera que permite proteger los sensores durante la operación del vertido de hormigón para el conformado de la estructura y posteriormente durante la vida de ésta. También es capaz de resistir las presiones en el interior de la vaina, debidas a la inyección de lechadas de cemento u otros productos de protección.One of the keys of the equipment of the present invention is that the positioning device of the acquisition module is designed in such a way that it allows to protect the sensors during the operation of the concrete pouring for the shaping of the structure and later during the life of the latter. It is also able to withstand the pressures inside the sheath, due to the injection of cement slurries or other protection products.
El dispositivo de colocación del módulo de captación está destinado a quedar dispuesto entre dos secciones de una vaina de las que se coloca alrededor de los tendones de acero durante el hormigonado a las estructuras de hormigón postesado. Comprende un cuerpo principal que es el que queda dispuesto entre secciones de la vaina.The positioning device of the acquisition module is intended to be arranged between two sections of a sheath of which is placed around the steel tendons during the concreting to the post-tensioned concrete structures. It includes a main body that is arranged between sections of the sheath.
El dispositivo de colocación comprende también una sección de conexión que se extiende desde el cuerpo principal y que queda parcialmente fuera de la estructura de hormigón o bien muy cerca de su perímetro. Puesto que durante los trabajos de hormigonado, dicha sección de conexión podría quedar parcial o totalmente recubierta, el dispositivo de colocación puede disponer de un elemento localizador que permita determinar su ubicación después del hormigonado. Además en una realización preferente el dispositivo de colocación comprende una parte móvil que se desplaza entre una posición abierta y una cerrada para permitir el acceso del operario a su interior. Esto es necesario para que el operario pueda colocar correctamente el sensor en el tendón y posteriormente proteger el sensor durante la operación de hormigonado y el resto de la vida útil de la estructura. The positioning device also comprises a connection section extending from the main body and which is partially outside the concrete structure or very close to its perimeter. Since during the concreting work, said connection section could be partially or totally coated, the positioning device can have a locating element that allows determining its location after concreting. Furthermore, in a preferred embodiment, the positioning device comprises a moving part that moves between an open and a closed position to allow the operator access to its interior. This is necessary so that the operator can correctly position the sensor in the tendon and subsequently protect the sensor during the concreting operation and the rest of the structure's useful life.
La unidad de envío de datos comprende al menos un emisor, que preferentemente será un emisor inalámbrico (aunque tal como ya se ha indicado, podrá ser utilizado en modo alámbrico).The data sending unit comprises at least one transmitter, which preferably will be a wireless transmitter (although, as already indicated, it can be used in wired mode).
En un ejemplo de realización, dicho emisor se comunica mediante protocolo ZigBee. Con el fin de economizar energía y aumentar así la autonomía del equipo, durante los periodos en los que no se envían datos, el equipo se mantiene en estado de reposo.In an exemplary embodiment, said transmitter is communicated by ZigBee protocol. In order to save energy and thus increase the autonomy of the equipment, during the periods in which data are not sent, the equipment remains in a resting state.
El efecto técnico asociado a la configuración concreta del equipo de medida de alargamientos unitarios en armaduras activas de estructuras de hormigón postesado de la presente invención es que se proporciona a los usuarios como un conjunto completo que facilita y asegura la correcta colocación de los sensores de toma de datos (cualquier operario puede instalarlo sin necesidad de conocimientos técnicos específicos o tras un corto periodo de formación) y un eficiente sistema de envío de éstos a un dispositivo externo (los datos son analizados externamente y en tiempo real en puntos de recepción remotos por personal experto).The technical effect associated with the concrete configuration of the unit elongation measurement equipment in active reinforcements of post-tensioned concrete structures of the present invention is that it is provided to the users as a complete assembly that facilitates and ensures the correct positioning of the intake sensors. of data (any operator can install it without specific technical knowledge or after a short training period) and an efficient system of sending them to an external device (the data is analyzed externally and in real time at remote reception points by personnel expert).
D E S C R IP C IÓ N D E L A S F IG U R A SD E S C R IP C IO N D E L A S F IG U R A S
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de gráficos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical realization thereof, a set of graphics is attached as an integral part of said description. where, with illustrative and non-limiting character, the following has been represented:
Figura 1.- Muestra una vista esquemática de la conexión entre el módulo de captación de datos, el nodo de recepción y transmisión de datos y el dispositivo central de recepción remoto conectado al dispositivo externo..Figure 1 shows a schematic view of the connection between the data acquisition module, the data reception and transmission node and the remote reception central device connected to the external device.
Figura 2.- Muestra una vista del equipo de medida de alargamientos unitarios en armaduras activas de estructuras de hormigón postesado.Figure 2.- Shows a view of the measuring equipment of unitary elongations in active reinforcements of post-stressed concrete structures.
Figura 3.- Muestra un zoom de la estructura de hormigón postesado con el módulo de captación. Figure 3.- Shows a zoom of the post-tensioned concrete structure with the capture module.
Figura 4 a .- M u estra una vista d e perfil del m ódulo de captación.Figure 4 a .- Shows a profile view of the acquisition module.
F igura 4 b .- M u estra una vista en perspectiva del m ódulo d e captación con la parte móvil del dispositivo d e colocación en posición abierta .Figure 4 b .- Shows a perspective view of the acquisition module with the mobile part of the placement device in the open position.
F igura 4 c .- M u estra una vista en perspectiva del m ódulo de captación con la parte móvil del dispositivo d e colocación en posición cerrada.Figure 4 c .- Shows a perspective view of the acquisition module with the moving part of the placement device in the closed position.
F igura 5.- M u estra una vista del dispositivo d e colocación d ispuesto en un tendón de la estructura d e horm igón postesado en la q ue se ap rec ia cóm o dicho dispositivo d e colocación q ued a d ispuesto en tre la vaina.Figure 5.- Shows a view of the placement device located in a tendon of the post-tensioned structure of the structure in which said placement device is inserted along the sheath.
R E A L IZ A C IÓ N P R E F E R E N T E D E L A IN V E N C IÓ NR E A L IZ A C H O N P R E F E R E N T E D E IN V E N C IO N
C ontro lar en c ad a m om ento la deform ación d e los ten dones d e una estructura d e horm igón con arm ad u ra activa perm ite p rever la evolución del horm igón y por tanto las deform aciones a largo plazo y la detección tem p ran a de posibles fallos. El equipo propuesto se pued e utilizar para d etec tar/p reven ir la p ropagación d e fisuras, corrosión d e tendones, deterioro del com portam iento d e la estructura d e horm igón arm ado, etc.In addition to the deformation of the tenons of a structure of hormone with active arm adu ra allow us to review the evolution of the hormone and therefore the long-term deform ations and the detection tem Possible failures. The proposed equipment can be used to diagnose the loss of fissures, corrosion of the tendons, deterioration of the behavior of the structure of the reinforced concrete, etc.
A continuac ión se d escrib en , con a y u d a d e las figuras 1 a 5, unos e jem p lo s d e rea lizac ió n d e la p resen te invención .Then we will write, with a and u d of Figures 1 to 5, some examples of the realization of the invention.
En la figu ra 1 se a p re c ia una vista esq u em ática d e la conexión en tre los co m ponentes del equipo. En e lla se observan un m ódulo de captación d e datos (13), un nodo d e recepción y transm isión d e datos (14 ) y un dispositivo central d e recepción rem oto (15 ) q ue está conectado a un dispositivo externo (16 ). El m ódulo d e cap tac ió n d e datos (13 ) c o m p re n d e al m en o s un dispositivo d e co locac ión (1 ) y al m en o s un se n s o r (4 ) d e cap tac ió n d e datos. El nodo de recep c ió n y transm is ión d e datos (14 ) c o m p re n d e a su v e z una unidad d e aco n d ic io n am ien to y p ro cesado , u na un idad d e a lim en tac ión y una un idad d e en v ío d e datos, y e s tá configurado p a ra recib ir los d atos c ap tad o s por el m ódulo d e cap tac ió n d e datos (13 ) y en v iarlos al dispositivo centra l d e recep c ió n d e d atos (15 ).Figure 1 shows a static view of the connection between the team's co-mponders. In it there is observed a data acquisition module (13), a data reception and transmission node (14) and a central remote reception device (15) that is connected to an external device (16) . The data module of the data (13) includes a device for locating the data (1) and a data collection module (4) for the data. The data receiving and transmitting node (14), in turn, compiles a storage unit and a termination, a limitation unit and a storage unit. Data collection, and is configured to receive the data collected by the data acquisition module (13) and sent to the central reception device (15).
En la figura 2 se m uestra el equipo d e m ed ida d e a largam ien tos unitarios en a rm adu ras activas de estructuras de hormigón postesado. En este caso se ha representado el módulo de captación de datos (13) embebido en el hormigón de la estructura cuya armadura se quiere estudiar. Figure 2 shows the unit of unit lengths in active units. of post-stressed concrete structures. In this case, the data acquisition module (13) embedded in the concrete of the structure whose reinforcement is to be studied has been represented.
En la figura 3 se ha representado un zoom del módulo de captación de datos (13) embebido en la estructura de hormigón de la figura 2. En él se observa el dispositivo de colocación (1) del módulo de captación de datos (13) dispuesto alrededor del tendón (5) de la armadura del que se van a tomar datos. Se aprecia también el sensor (4) de toma de datos unido a dicho tendón (5) tal y como queda en la posición final de trabajo del equipo.Figure 3 shows a zoom of the data acquisition module (13) embedded in the concrete structure of figure 2. It shows the positioning device (1) of the data acquisition module (13) arranged around the tendon (5) of the armor from which data will be taken. It is also appreciated the sensor (4) of data collection attached to said tendon (5) as it remains in the final working position of the equipment.
En las figuras 4a-4c se muestra el dispositivo de colocación (1) del módulo de captación de datos (13) en diferentes vistas en las que se aprecia detalladamente su configuración. En la figura 5 se observa cómo el dispositivo de colocación (1) se coloca entre vainas (6), alrededor del tendón (5) a estudio antes del hormigonado de la estructura.In Figures 4a-4c, the positioning device (1) of the data acquisition module (13) is shown in different views in which its configuration can be seen in detail. Figure 5 shows how the placement device (1) is placed between sheaths (6), around the tendon (5) under study before concreting the structure.
Es decir, el módulo de captación de datos (13) está configurado para alojarse en el interior de la estructura de hormigón postesado durante su fabricación. El módulo de captación de datos (13) se mantiene en el interior de la estructura de hormigón armado durante toda su vida de útil para permitir la captación de datos a lo largo del tiempo y poder así evaluar tanto las tensiones iniciales como las pérdidas instantáneas y diferidas.That is, the data acquisition module (13) is configured to be housed inside the post-stressed concrete structure during its manufacture. The data acquisition module (13) is kept inside the reinforced concrete structure throughout its useful life to allow the capture of data over time and thus be able to evaluate both the initial tensions as well as the instantaneous and deferred.
El equipo comprende también un nodo de recepción y trasmisión de datos (14), conectado al módulo de captación (13). Dicho nodo de recepción y transmisión de datos (14) se sitúa en el exterior de la estructura de hormigón, lo cual lo convierte en un elemento recuperable y susceptible de ser reutilizado.The equipment also comprises a data reception and transmission node (14), connected to the acquisition module (13). Said data reception and transmission node (14) is located outside the concrete structure, which makes it a recoverable element and capable of being reused.
El nodo de recepción y transmisión de datos (13), está configurado para enviar los datos captados por el módulo de captación (14) a un dispositivo central de recepción remoto (15) conectado a un dispositivo externo (16), mediante comunicación por cables o bien, preferentemente, mediante comunicación inalámbrica (como se ha representado en la figura 2).The data reception and transmission node (13) is configured to send the data captured by the feedback module (14) to a central remote reception device (15) connected to an external device (16), by means of cable communication or, preferably, by wireless communication (as shown in Figure 2).
El dispositivo central de recepción remoto (15), que recibe los datos desde los nodos de recepción y envío de datos (14) del equipo, es del tipo de los que puede almacenar dichos datos o reenviarlos al dispositivo externo (16) al que está conectado, para el tratamiento, visualización y/o análisis de dichos datos. Este dispositivo externo (16) puede ser un servidor remoto o incluso un dispositivo móvil con el que poder acceder a los datos desde la propia ubicación en la que se están tomando las medidas. El dispositivo central de recepción remoto (15) y el dispositivo externo (16) no son parte del equipo de la presente invención.The central remote receiving device (15), which receives the data from the receiving and sending nodes (14) of the equipment, is of the type from which it can store said data or forward it to the external device (16) to which it is stored. connected, for the treatment, visualization and / or analysis of said data. This external device (16) can be a remote server or even a mobile device with which to access the data from the location where the measurements are being taken. The central remote receiving device (15) and the external device (16) are not part of the equipment of the present invention.
Como se ha descrito previamente, el módulo de captación de datos (13) comprende al menos un dispositivo de colocación (1) y al menos un sensor de medida (4). El dispositivo de colocación (1), como se aprecia en las figuras 4a-4c comprende al menos una parte fija (2) con un cuerpo principal (7) y una sección de conexión (8). Asimismo puede comprender una parte móvil (3), que es móvil respecto a la parte fija (2), para permitir o no el acceso al interior del cuerpo principal (7).As previously described, the data acquisition module (13) comprises at least one positioning device (1) and at least one measuring sensor (4). The positioning device (1), as seen in figures 4a-4c, comprises at least one fixed part (2) with a main body (7) and a connection section (8). It may also comprise a moving part (3), which is movable with respect to the fixed part (2), to allow or not access to the interior of the main body (7).
El dispositivo de colocación (1) está diseñado con una configuración determinada que permite su colocación alrededor de un tendón de acero (5), antes del hormigonado, y posteriormente queda embebido en el hormigón. Dicho dispositivo de colocación (1) comprende al menos una parte fija (2) y una parte móvil (3). La parte fija (2) es pasante y en su interior se aloja el tendón de acero (5). La parte móvil (3) puede desplazarse entre una posición cerrada y una posición abierta en la que el operario tiene acceso al interior de la parte fija (2) para poder colocar el al menos un sensor de medida (4) unido al tendón (5).The positioning device (1) is designed with a specific configuration that allows it to be placed around a steel tendon (5), before concreting, and subsequently it is embedded in the concrete. Said positioning device (1) comprises at least a fixed part (2) and a moving part (3). The fixed part (2) is through and inside the steel tendon (5) is housed. The mobile part (3) can be moved between a closed position and an open position in which the operator has access to the interior of the fixed part (2) in order to be able to place the at least one measuring sensor (4) attached to the tendon (5). ).
Los extremos de la parte fija (2) del dispositivo de colocación a través de los que pasa el tendón (5) se unen a las secciones de las vainas (6) entre las que se coloca preferentemente por presión. La sección de conexión (8) se extiende desde el cuerpo principal (7) y está destinada al paso de cables de conexión del sensor (4) de medida que se conecta al tendón (5). En el extremo de la sección de conexión (8) puede haber un obturador inferior (9) para cerrar dicha sección de conexión (8) y asegurar la estanqueidad del interior del dispositivo de colocación (1) durante el hormigonado.The ends of the fixed part (2) of the positioning device through which the tendon (5) passes are joined to the sections of the sheaths (6) between which it is preferably placed by pressure. The connecting section (8) extends from the main body (7) and is intended for the passage of connecting cables of the measuring sensor (4) which is connected to the tendon (5). At the end of the connecting section (8) there can be a lower shutter (9) for closing said connecting section (8) and ensuring the sealing of the interior of the positioning device (1) during concreting.
Adicionalmente, en la sección de conexión (8) puede haber un dispositivo de localización que permite identificar la posición del extremo de dicha sección de conexión (8) en caso de que quede parcial o totalmente recubierta por la lechada del hormigón.Additionally, in the connection section (8) there can be a locating device that allows to identify the position of the end of said connection section (8) in case it is partially or totally covered by the concrete grout.
También para garantizar la estanqueidad entre la parte móvil (3) y la parte fija (2) del módulo de captación, existe una zona de solapamiento (10) entre ambas y un retén de seguridad (11). Also to ensure tightness between the moving part (3) and the fixed part (2) of the pick-up module, there is an overlap area (10) between them and a safety catch (11).
Dicho retén de seguridad (11) está dispuesto parcialmente en la parte fija (2) y parcialmente en la parte móvil (3).Said safety catch (11) is partially arranged in the fixed part (2) and partially in the moving part (3).
En la parte fija (2) se encuentra un alojamiento (12) que está destinado a recibir el sensor de medida (4) antes de su fijación al tendón (5) de la armadura activa de la estructura de hormigón. Dicho alojamiento (12) se encuentra en la zona superior de la parte móvil (3) del dispositivo de colocación (1).In the fixed part (2) there is a housing (12) which is intended to receive the measuring sensor (4) before it is fixed to the tendon (5) of the active reinforcement of the concrete structure. Said housing (12) is located in the upper area of the moving part (3) of the positioning device (1).
El dispositivo de colocación (1) cumple los siguientes requisitos:The positioning device (1) meets the following requirements:
-el alojamiento (12) tiene un tamaño suficiente para poder recibir al sensor de medida (4);- the housing (12) has a sufficient size to be able to receive the measurement sensor (4);
-tiene un sistema de fijado sencillo para que personal no especializado, tras una corta etapa de formación pueda instalarlo,-It has a simple fixing system so that non-specialized personnel, after a short training stage can install it,
-es resistente a los esfuerzos y la abrasión debidos a la inyección del mortero de protección,. -la propia geometría del dispositivo de colocación garantiza el correcto posicionamiento del sensor de medida (4) respecto al eje del tendón (5),-It is resistant to the efforts and the abrasion due to the injection of the protection mortar. -the own geometry of the positioning device guarantees the correct positioning of the measurement sensor (4) with respect to the axis of the tendon (5),
-garantiza la estanqueidad del sensor durante el proceso de vertido de hormigón, inyección del mortero y periodo previsto de servicio del sistema de auscultación.-guarantees the tightness of the sensor during the concrete pouring process, mortar injection and expected service period of the auscultation system.
Una vez adherido el sensor de medida (4) al tendón (5) se conecta el cable de conexión del sensor de medida (4) al nodo de recepción y transmisión de datos (14). El sensor de medida (4) del equipo está configurado para medir alargamientos unitarios del tendón (5). La configuración del sensor permite obtener dichas medidas eliminando la resistencia inducida por el cableado y las conexiones intermedias. Así se obtienen medidas mucho más precisas que en algunas de las soluciones de medida descritas en el estado de la técnica.Once the measurement sensor (4) is attached to the tendon (5), the connection cable of the measurement sensor (4) is connected to the data reception and transmission node (14). The measuring sensor (4) of the equipment is configured to measure unit elongations of the tendon (5). The configuration of the sensor makes it possible to obtain these measurements by eliminating the resistance induced by the wiring and the intermediate connections. In this way, much more precise measurements are obtained than in some of the measurement solutions described in the state of the art.
La parte móvil (3) del dispositivo de colocación (1) puede estar formada por un elemento deslizable. Dicha parte móvil (3) da acceso al interior del dispositivo de colocación (1) para permitir al operario conectar el/los sensores (4) de forma precisa al tendón de acero (5). Después de colocar los sensores (4), la parte móvil (3) se cierra para que el/los sensores (4) queden protegidos durante el vertido del hormigón.The moving part (3) of the positioning device (1) can be formed by a sliding element. Said moving part (3) gives access to the interior of the positioning device (1) to allow the operator to connect the sensor (4) accurately to the steel tendon (5). After placing the sensors (4), the moving part (3) is closed so that the sensors (4) are protected during the pouring of the concrete.
En el interior del dispositivo de colocación (1) se alojan uno/varios sensores ( 4 ) que son, preferentemente, galgas extensiométricas, y que son accesibles en el momento en que se descubren el/los tendones (5) al desplazar la parte móvil (3).Inside the positioning device (1), one or more sensors ( 4 ) are housed, which are preferably strain gauges, and which are accessible at the moment they are placed. discover the tendons (5) when moving the moving part (3).
Albergados inicialmente en el alojamiento (12) de la parte móvil (3), los sensores (4) se adhieren/sueldan a los tendón/tendones (5) tras desplazar la parte móvil (3) del conducto (1) del módulo de captación (13).Initially housed in the housing (12) of the moving part (3), the sensors (4) adhere / weld to the tendons / tendons (5) after moving the mobile part (3) of the conduit (1) of the catchment module (13)
Además, en un ejemplo de realización como el mostrado en las figuras 4a-4c, el dispositivo de colocación (1) comprende un retén (11) que evita posibles aberturas accidentales de la parte móvil (3). En la figura 4c se puede observar también un alojamiento (12) en el que están alojados temporalmente (hasta el momento de su colocación) los sensores (4).In addition, in an embodiment example as shown in figures 4a-4c, the positioning device (1) comprises a retainer (11) that prevents possible accidental openings of the moving part (3). In Figure 4c can also be seen a housing (12) in which sensors (4) are temporarily housed (up to the moment of their placement).
Así pues, la clave de la presente invención está en el módulo de captación (13) de datos, que debido a la configuración específica de la parte fija (2) y de la parte móvil (3) del dispositivo de colocación (1) permite que la colocación del equipo la pueda realizar satisfactoriamente cualquier persona sin conocimientos técnicos específicos.Thus, the key of the present invention is in the data acquisition module (13), which due to the specific configuration of the fixed part (2) and the moving part (3) of the positioning device (1) allows that the placement of the equipment can be carried out satisfactorily by any person without specific technical knowledge.
Una vez cerrado el módulo de captación (13) mediante el desplazamiento de la parte móvil (3), los sensores (4) quedan protegidos durante los trabajos de ferrallado del forjado, evitando así generar dependencias que dificulten o retrasen dicha actividad.Once the pick-up module (13) is closed by moving the mobile part (3), the sensors (4) are protected during the rebar work of the slab, thus avoiding generating dependencies that hinder or delay said activity.
Puesto que el sensor (4) ya está posicionado correctamente en el interior del dispositivo de colocación (1) se asegura su correcta colocación a lo largo de la estructura de hormigón y se facilita una correcta fijación al tendón (5).Since the sensor (4) is already positioned correctly inside the positioning device (1) its correct positioning is ensured along the concrete structure and a correct fixation to the tendon (5) is facilitated.
Una vez realizado el hormigonado del forjado y retirados total o parcialmente los elementos de encofrado, se procede a la localización de la sección de conexión (8) del módulo de captación de datos (13), liberando el obturador inferior (9) y recuperando el extremo del cable de conexión del sensor (4) que se conecta al nodo de recepción y transmisión de datos (14).Once the concrete has been concreted and the shuttering elements are completely or partially removed, the connection section (8) of the data acquisition module (13) is located, releasing the lower shutter (9) and recovering the end of the sensor connection cable (4) that is connected to the data reception and transmission node (14).
En este caso, para poder tener acceso a los cables de conexión de los sensores (4), es necesario determinar la posición exacta de la salida de conexión (8) y del obturador inferior (9) del dispositivo de colocación (1) de manera que sólo hay que retirar la fina capa de lechada que lo cubre, para permitir la salida de éstos, y conectarlos al nodo de recepción y envío de datos (14). In this case, in order to be able to access the connection cables of the sensors (4), it is necessary to determine the exact position of the connection output (8) and the lower shutter (9) of the positioning device (1) in such a way that that it is only necessary to remove the thin layer of grout that covers it, to allow the exit of these, and connect them to the node of reception and sending of data (14).
El nodo de recepción y transmisión de datos (14) recibe los datos obtenidos por el sensor (4) del módulo de captación (13) de datos, a través de los cables de conexión.The data reception and transmission node (14) receives the data obtained by the sensor (4) of the data acquisition module (13), through the connection cables.
Los sensores (4) toman medidas, de forma periódica o continua, de la deformación longitudinal de la estructura en el punto y dirección concretos en los que está colocada. Los datos de cada medida van acompañados, preferentemente de datos de día y hora (y otros datos relacionados).The sensors (4) take measurements, periodically or continuously, of the longitudinal deformation of the structure at the specific point and direction in which it is placed. The data of each measure are accompanied, preferably by day and time data (and other related data).
Como se ha descrito previamente, el nodo de recepción y transmisión de datos (14) comprende al menos una unidad de acondicionamiento y procesado que está configurada para organizar las funciones que llevan a cabo en dicho nodo. Esta unidad de acondicionamiento y procesado comprende un microcontrolador que recibe los datos medidos con el sensor (4) para ser tratados y enviados al dispositivo central de recepción remoto (15) al que se conecta el equipo.As previously described, the data reception and transmission node (14) comprises at least one conditioning and processing unit that is configured to organize the functions carried out in said node. This conditioning and processing unit comprises a microcontroller that receives the data measured with the sensor (4) to be treated and sent to the central remote receiving device (15) to which the equipment is connected.
En un ejemplo de realización cada nodo de recepción y transmisión (14) se ha diseñado para poder conectarse hasta con tres sensores (4) de toma de datos para proporcionar la medida en un punto con más precisión.In an exemplary embodiment each receiving and transmitting node (14) is designed to be able to connect up to three sensors (4) of data collection to provide the measurement at a point with more precision.
Preferentemente, el nodo de recepción y transmisión (14) de datos comprende al menos un transceptor, que es un dispositivo de envío y recepción de datos preferentemente inalámbrico. Este transceptor puede emplear, para su comunicación, un protocolo ZigBee.Preferably, the data reception and transmission node (14) comprises at least one transceiver, which is a preferably wireless data sending and receiving device. This transceiver can use, for its communication, a ZigBee protocol.
Hay que tener en cuenta que el equipo de medida de alargamientos unitarios en armaduras activas de estructuras de hormigón postesado de la presente invención está destinado a quedar embebido en la estructura de hormigón durante el periodo previsto de la toma de datos. Por lo tanto, es necesario garantizar la eficiencia energética del nodo de recepción y transmisión (14) del equipo para asegurar su funcionamiento.It should be borne in mind that the unit elongation measuring equipment in active reinforcements of post-tensioned concrete structures of the present invention is intended to be embedded in the concrete structure during the expected period of data collection. Therefore, it is necessary to guarantee the energy efficiency of the receiving and transmission node (14) of the equipment to ensure its operation.
Actualmente, la mayoría de las soluciones de medida de deformaciones sólo tienen batería suficiente para tomar datos durante una semana (aproximadamente). Así pues, para mejorar la eficiencia energética se propone un ejemplo de realización en el que el equipo comprende, como se ha representado en la figura 1, una placa fotovoltaica (17), conectada a un módulo de concentración de datos (15), para garantizar que éste tenga siempre la suficiente energía para mantenerse en funcionamiento. Currently, most deformation measurement solutions have only enough battery to take data for a week (approximately). Thus, to improve energy efficiency, an example of an embodiment is proposed in which the equipment comprises, as shown in FIG. 1, a photovoltaic plate (17), connected to a module concentration of data (15), to ensure that it always has enough energy to keep it running.
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