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WIRELESS STRUCTURAL SENSING. Las redes inalámbricas de sensores han llegado para quedarse

Ficha comercial

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Resumen

Sistema de monitorización estructural basado en el método de impedancia usando redes de sensores inalámbricos.

El diagnóstico y evaluación temprana de los daños producidos en las estructuras es fundamental para determinar su seguridad y plantear acciones de mantenimiento adecuadas evitando así catástrofes no deseadas. Mediante ensayos de impedancia se consiguen estimar la severidad y localización de daños estructurales antes de que supongan un problema de seguridad. Como resultado de más de una década de investigación se ha conseguido demostrar que este tipo de ensayos permite caracterizar una gran variedad de daños estructurales en comparación con otras metodologías. Sin embargo, los sistemas actuales de monitorización estructural alámbricos son caros, ineficientes y complejos de aplicar. Wireless Structural Sensing es un sistema que se propone como solución a estos inconvenientes. La implementación de una red inalámbrica capaz de realizar dichos ensayos elimina la necesidad de instalar y mantener ingentes cantidades de cableado en la estructura. El sistema además se puede controlar de forma remota optimizando el ciclo de mantenimiento de la estructura.

 
Descripción Tecnológica

La solución propuesta se basa en la monitorización de la de la integridad de una estructura mediante ensayos de impedancia electromecánica.

Mediante el uso de sensores piezoeléctricos se consigue excitar mecánicamente una estructura y además se registra la lectura de la impedancia electromecánica producida en dicho sensor.

La recogida inalámbrica de los datos de estos ensayos permite, mediante un análisis remoto de los mismos, determinar la posición y severidad de los posibles daños que hubiera en la estructura.

Mediante la monitorización permanente de una estructura se puede realizar un mantenimiento más eficiente incrementando así su seguridad.

“Un sistema de monitorización permanente de los daños estructurales mejora el mantenimiento de una estructura”

 

 
Necesidades de Mercado

  • Los métodos de inspección no destructiva actuales son altamente variables según el operario que los realice. Un sistema automatizado de detección de daño eliminaría la subjetividad de las inspecciones simplificando así el diseño de las medidas de reparación.
  • La sociedad demanda reducir los accidentes producidos en estructuras debidos al deterioro de las mismas. Esto se consigue incrementando las medidas de manteniendo estructural.
  • El tamaño de algunas estructuras dificulta las tareas de inspección y evaluación.
  • La monitorización de grandes estructuras requiere la implementación de redes de sensores más densas, pero también menos costosas y fáciles de instalar.
  • Los costes de mantenimiento estructural pueden llegar a superar los costes iniciales de construcción en apenas unas pocas décadas de funcionamiento. Es necesario implementar políticas de mantenimiento más eficaces y económicas con las que poder extender el ciclo de vida de las estructuras.
 
Potencial de Mercado

  • Los costes de reparación en ingeniería aeronáutica y naval pueden suponer más del doble de los costes de transporte. Dichos costes podrían reducirse considerablemente mediante un sistema de monitorización adecuado.
  • Según el National Bridge Inventory, en EEUU más del 40% de los puentes de carretera son deficientes. La estimación de los costes de rehabilitación y sustitución asciende a 7000 M$ /año.
  • En Europa se destinan un total de 2000 M€/anuales en el mantenimiento de puentes de carretera, lo que supone un 400% del coste dedicado a la construcción de nuevos puentes. Se estima que a partir de 2020 se consiga reducir progresivamente dicha cifra de gasto en mantenimiento aplicando políticas de mantenimiento mucho más eficientes.

 

“La monitorización de estructuras con sistemas alámbricos hace que los costes de implementación se disparen y que no sean viables en estructuras de gran envergadura”

 
Ventajas Competitivas de la Solución

  • La implementación de sistemas de monitorización basados en redes inalámbricas de sensores es una alternativa económica a los sistemas de monitorización alámbrica convencionales.
  • Se eliminan los costes asociados a la instalación y mantenimiento de cableado.
  • Los nodos sensores de la red inalámbrica propuesta tienen un coste de fabricación muy bajo en comparación con los sistemas analizadores de impedancia convencionales. Adicionalmente, son mucho más compactos y ligeros.
  • Se pueden monitorizar zonas de difícil acceso con una solución alámbrica.
  • En contraste con los sensores pasivos, el uso de sensores activos permite al operador la excitación directa y posterior análisis de la estructura cuando se precise.
 
Referencias

  • Más de una década de investigación en la implementación y desarrollo de metodologías de identificación de daños estructurales. Financiación obtenida en diversos proyectos de I+D+i
  • Resultados favorables en laboratorio aplicando el sistema en diversas estructuras con distintas tipologías de daño.

 

 

 
Protección

  • Patente solicitada en España P201730734
 
Grado de Desarrollo

  • Concepto
  • Investigación
  • Prototipo-Lab
  • Prototipo Industrial
  • Producción
 
Contacto

Contacto  Wireless Structural Sensing

Ricardo Perera Velamazán, Alberto Pérez Calleja

ETSI Industriales  - UPM

e: ricardo.perera@upm.es, alberto.perez.calleja@gmail.com

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