Dispositivo y método de medición de deformación.

Dispositivo para medir la deformación sobre una superficie de un objeto (3), comprendiendo:

- un respaldo

(5) que es provisto de una sección central (6) y dos secciones finales (8) que son dispuestas en cada lado de la sección central (6),

- un elemento de deformación (10) que se conecta al respaldo (5) y es provisto de un sensor de deformación (11), donde son provistos dos pies de soporte (9) que se pueden fijar directamente a la superficie del objeto (3) a cierta distancia entre sí, y las secciones finales (8) del respaldo (5) se conectan de forma desmontable a en cada caso un pie de soporte (9), donde el respaldo (5) tiene un eje longitudinal (14) que se determina por una recta entre los pies de soporte (9), y donde el elemento de deformación (10) se fija al respaldo (5) en dos ubicaciones de fijación para formar una sección libre que se extiende sustancialmente en paralelo al eje longitudinal (14), y donde la sección libre es provista del sensor de deformación (11),

caracterizado por el hecho de que el respaldo (5) comprende al menos una sección elástica (7) que se dispone entre la sección central (6) y una sección final (8) del respaldo (5).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/NL2009/050792.

Solicitante: STICHTING ENERGIEONDERZOEK CENTRUM NEDERLAND.

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: WESTERDUINWEG 3 1755 LE PETTEN PAISES BAJOS.

Inventor/es: VERBRUGGEN,TIMOTHEUS WILHELMUS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES... > Disposiciones de medida caracterizadas por la utilización... > G01B11/16 (para la medida de la deformación de un sólido, p. ej. galga extensiométrica óptica)

PDF original: ES-2531992_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

ES 2 531 992 T3

Dispositivo y método de medición de deformación [0001] La invención se refiere a un dispositivo para medir la deformación sobre una superficie de un objeto, que comprende:

- un respaldo que es provisto de una sección central y dos secciones finales que son dispuestas en cada lado de la sección central,

- un elemento de deformación que se conecta al respaldo y es provisto de un sensor de deformación.

EP1816432 divulga una galga extensiométrica óptica que es provista de un respaldo y una fibra óptica con un sensor de deformación. El respaldo tiene una sección central que se extiende a lo largo de un eje longitudinal del respaldo. En ambos lados de la sección central, hay elementos de fijación con una superficie de fijación para la fijación a la superficie de un objeto, en la que hay que medir la deformación sobre esta. La fibra óptica está dispuesta en paralelo al eje longitudinal del respaldo entre los elementos de fijación. El sensor de deformación de la fibra óptica se sitúa en la ubicación de la sección central. Transmitiendo la luz a través de la fibra óptica y midiendo la longitud de ondas de la luz reflejada por el sensor de deformación, puede ser determinada la deformación sobre la fibra óptica. Las superficies de fijación del respaldo están conectadas fijamente a la superficie del objeto, por ejemplo por unión o soldadura por puntos.

WO97/15805 describe un extensómetro que funciona sobre la base de una fibra óptica. Una pluralidad de pies de soporte están fijados a una placa de base que puede ser fijada a su vez a la superficie por ser medida. Se enrolla una fibra óptica alrededor de los pies de soporte en varios bucles, y se sujeta de forma segura a un soporte. La placa de base tiene que ser fijada sobre la superficie por ser medida de manera que la placa de base registre las tensiones en la superficie por ser medida. El soporte con la fibra óptica es luego colocado sobre los pies del soporte y prensado hacia abajo con fuerza.

Una galga extensiométrica es relativamente delicada y susceptible de fallar. En la práctica, las galgas extensiométricas deben ser reparadas o sustituidas regularmente. Debido a que la galga extensiométrica es conectada fijamente a la superficie del objeto, a la reparación o reemplazamiento de dicho calibrador de deformación le sigue un procedimiento extenso de control de la calidad y una recalibración de la galga extensiométrica. Debido a la fragilidad del sensor de deformación y la exactitud requerida y fiabilidad de las señales de medición, la reparación o sustitución de la galga extensiométrica solo puede efectuarse por personal con conocimiento técnico especializado. Si la galga extensiométrica se usa en una turbina eólica, la calibración también tiene que tener lugar bajo condiciones de viento específicas. La reparación y sustitución de calibradores de deformación es por tanto laboriosa y lleva mucho tiempo, y así los costes de las galgas extensiométricas son relativamente altos.

Además, se usan técnicas con turbinas eólicas que dependen de mediciones de carga precisas, por ejemplo mediciones de reducción de carga y así llamadas técnicas de control de condición. En estos casos, es importante que estén disponibles mediciones de deformación fiables y que los sensores de deformación se puedan sustituir rápida y fácilmente en caso de avería.

Es un objeto de la invención proporcionar un dispositivo mejorado para medir la deformación en una superficie de un objeto.

Según la invención, este objeto se consigue por un dispositivo según la reivindicación 1.

En el proceso de equipamiento, primero los pies del soporte se fijan a la superficie del objeto del cual debe ser medida la deformación a una distancia predeterminada. La deformación en el objeto se determina por el cambio en la longitud de la superficie del objeto entre las posiciones de los pies de soporte. Como los pies de soporte se montan directamente sobre la superficie, son posibles mediciones muy directas y precisas. Un respaldo que soporta el elemento de deformación con el sensor de deformación es calibrado previamente. Después de que los pies de soporte han sido posicionados con precisión entre sí sobre la superficie del objeto, el respaldo precalibrado se fija a los pies de soporte mediante una conexión desmontable. Cuando se ajusta el respaldo por primera vez, es normalmente también necesario calibrar el respaldo precalibrado debido a posibles desviaciones en la posición de los pies de soporte. Tales desviaciones se pueden deber a pretensamiento en el objeto durante la fijación de los pies de soporte a la superficie. Posteriormente, el respaldo puede utilizarse para medir la deformación en la superficie del objeto. Ahora cuando el sensor de deformación se estropea, la unidad completa que comprende el respaldo con el elemento de deformación y el sensor de deformación se sustituye a través de la conexión separable por un respaldo precalibrado nuevo. El nuevo respaldo no tiene que ser calibrado nuevamente en cuanto a desviaciones en la posición de los pies de soporte, debido a que los pies de soporte se fijan a la superficie en la misma posición en el objeto y la posición de los pies de soporte es conocida de forma precisa. En caso de un defecto, la reparación del dispositivo para medir la deformación puede por lo tanto efectuarse fácil y rápidamente. Además, la reparación puede llevarse a cabo por personal de mantenimiento ordinario.

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Según la invención, el respaldo tiene un eje longitudinal que está determinado por una recta entre los pies de soporte, y el elemento de deformación está fijado al respaldo en dos ubicaciones de fijación para formar una sección libre que se extiende sustancialmente en paralelo al eje longitudinal, y la sección libre es provista del sensor de deformación. La sección libre del elemento de deformación se extiende libre o de forma suelta entre las dos ubicaciones de fijación que se sitúan a cierta distancia en la dirección del eje longitudinal. La sección libre se extiende por ejemplo parcial o completamente sobre la sección central del respaldo.

En este caso, es posible que la proporción entre, por una parte, la distancia entre los pies de soporte y, por otro lado, la distancia entre las ubicaciones de fijación del respaldo esté en el rango de 1 a 2. Cuanto mayor sea esta proporción, mayor es la sensibilidad de las mediciones de deformación, es decir, la misma deformación produce un resultado de medición superior. No obstante, el respaldo también se puede diseñar de manera que la proporción entre, por una parte, la distancia entre los pies de soporte y, por otro lado, la distancia entre las ubicaciones de fijación del respaldo sea inferior a 1. Esto puede suponer una reducción de deformación en el sensor de deformación, que es ventajoso para la vida útil.

Por ejemplo, la distancia entre los pies de soporte es mayor de 5 cm, preferiblemente mayor de 8 cm, por ejemplo 10 cm. Así, se puede medir una deformación media a través de dichas dimensiones. Las galgas extensiométricas conocidas son normalmente más pequeñas y solo permiten mediciones de deformación local. Para conseguir la sensibilidad anteriormente mencionada, la distancia entre las ubicaciones de fijación del respaldo es en este caso por ejemplo menor que 7 cm, preferiblemente menor que 6 cm, por ejemplo 5 cm.

En una forma de realización, el elemento de deformación es provisto de un sensor de temperatura. El sensor de temperatura es fijado preferiblemente al respaldo a una ubicación que no experimenta sustancialmente ninguna deformación. La medición del sensor de temperatura puede utilizarse para compensar la deformación medida por el sensor de deformación... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo para medir la deformación sobre una superficie de un objeto (3) , comprendiendo: 5

- un respaldo (5) que es provisto de una sección central (6) y dos secciones finales (8) que son dispuestas en cada lado de la sección central (6) ,

- un elemento de deformación (10) que se conecta al respaldo (5) y es provisto de un sensor de deformación (11) ,

donde son provistos dos pies de soporte (9) que se pueden fijar directamente a la superficie del objeto (3) a cierta distancia entre sí, y las secciones finales (8) del respaldo (5) se conectan de forma desmontable a en cada caso un pie de soporte (9) , donde el respaldo (5) tiene un eje longitudinal (14) que se determina por una recta entre los pies de soporte (9) , y donde el elemento de deformación (10) se fija al respaldo (5) en dos ubicaciones de fijación para formar una sección libre que se extiende sustancialmente en paralelo al eje longitudinal (14) , y donde la sección libre es provista del sensor de deformación (11) , caracterizado por el hecho de que el respaldo (5) comprende al menos una sección elástica (7) que se dispone entre la sección central (6) y una sección final (8) del respaldo (5) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, donde la proporción entre, por una parte, la distancia entre los pies de soporte y, por 20 otro lado, la distancia entre las ubicaciones de fijación del respaldo está en la gama de 1 a 2 o es menor que 1.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, donde el elemento de deformación (10) es provisto de un sensor de temperatura (12) .

4. Dispositivo según la reivindicación 1, donde la sección libre del elemento de deformación (10) está dispuesta entre las ubicaciones de fijación bajo pretensionamiento.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, donde el respaldo es provisto de un elemento de control (13)

para controlar el correcto funcionamiento del elemento de deformación (10) . 30

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, donde los pies de soporte (9) tienen cada uno una clavija vertical (24) , y donde las secciones finales (8) del respaldo (5) tienen cada una una ranura de recepción lateral (18) que se extiende sustancialmente transversalmente con respecto al eje longitudinal (14) , y donde las ranuras de recepción laterales (18) pueden recibir las clavijas verticales (24) , y donde un elemento de cobertura (27) está dispuesto sobre cada clavija vertical (24) , y donde un medio elástico (25) es pretensado entre el lado interno del elemento de cobertura (27) y el respaldo (5) .

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, donde los pies de soporte (9) comprenden cada uno dos o más partes de pie de soporte (44) que son provistas cada una de un lado plano (42) , y las secciones finales (8) del respaldo (5) son provistas de una abertura con dos superficies de soporte (43) en cada lado de un eje longitudinal (14) del respaldo (5) , donde los lados planos (42) y superficies de soporte (43) se apoyan entre sí durante el uso.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, donde el elemento de deformación (10) comprende una fibra óptica (17) , y donde un sensor de temperatura (12) se incorpora en la fibra óptica (17) , si se desea.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, donde el elemento de deformación (10) comprende una galga extensiométrica eléctrica.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, donde los pies de soporte (9) comprenden cada uno una cámara de encolado (21) que se forma en la superficie inferior de cada pie de soporte (9) , donde la superficie inferior de 50 cada pie de soporte (9) es sustancialmente anular y se rellena con un primer tipo de cola para pegar esta a la superficie del objeto (3) , y donde la cámara de encolado (21) tiene una abertura de alimentación (22) para un segundo tipo de cola para pegar el pie de soporte (9) a la superficie del objeto (3) .

11. Método de medición de deformación en una superficie de un objeto, comprendiendo: 55

- proporcionar un dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes,

- con fijación desmontable de los pies de soporte a un accesorio a una distancia fija entre sí,

- fijar los pies de soporte fijados al accesorio directamente a la superficie,

- retirar el accesorio.

60. fijar un respaldo de manera desmontable a los pies de soporte fijados a la superficie, - calibración del elemento de deformación del respaldo.

9

12. Método de medición de deformación en una superficie de un objeto según la reivindicación 11, donde el respaldo es retirado de los pies de soporte, y donde otro respaldo es fijado de manera desmontable a los pies del soporte, donde el otro respaldo corresponde sustancialmente al respaldo, y donde el otro respaldo ha sido precalibrado y no se calibra nuevamente después de haber sido fijado a los pies de soporte de manera desmontable.

13. Método según la reivindicación 11 o 12, donde el elemento de deformación (11) comprende una fibra óptica (17) que se asegura sobre el respaldo (5) usando material de fijación que en gran medida rodea la fibra óptica (17) , y donde el método comprende además el control de la conexión entre la fibra óptica (17) y el respaldo (5) por medición de las propiedades ópticas de la fibra óptica (17) durante el uso.