1. Aparato (1) para la realización de ensayos presiométricos, caracterizado porque comprende:

- una sonda (2) monocelular que comprende una membrana (2a) hecha de un material elastómero y unos brazos (2b) captores dispuestos en el interior de la membrana (2a) y conectados a unos transductores LVTD (2c) para determinar los movimientos de la membrana (2b);- una unidad (3) electrónica de alimentación configurada para estabilizar la tensión de una fuente de alimentación externa de 12 VDC;- una unidad (4) de potencia configurada para gestionar la alimentación de la sonda, la unidad de control, la unidad de presurización y el compresor;- una unidad (5) de control dotada de una pantalla táctil para la visualización de los datos obtenidos durante un ensayo;- una unidad (6) de presurización que comprende un regulador de presión y un acumulador de gas presurizado accionables manualmente para la realización del ensayo;- un compresor (7) configurado para cargar de gas presurizado el acumulador;- una devanadora (8) que aloja unos conductores eléctrico e hidráulico que conectan la unidad de potencia y la sonda.2. Aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 1, donde la membrana (2a) está fabricada en poliuretano o goma natural.3. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la membrana (2a) tiene un diámetro de 72, 82, 92 ó 101 mm.4. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende un transductor (2d) de presión cerámico.5. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende 3, 4 ó 6 brazos (2b) captores distribuidos uniformemente alrededor del perímetro de la sonda (2).6. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la unidad (6) de presurización está conectada a la unidad (5) de control para la realización automática del ensayo.7. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el gas presurizado es aire o nitrógeno.8. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que está integrado en un vehículo

Aparato para la realización de ensayos presiométricos.

Objeto de la invención

El objeto de la presente invención es un aparato mejorado para permitir la realización de ensayos presiométricos de un modo sencillo y conveniente.

Antecedentes de la invención

Los ensayos geotécnicos se realizan con el objeto de determinar de la manera más exacta posible las características de un terreno. Dentro de estos ensayos se encuadran los ensayos presiométricos, que consisten fundamentalmente en introducir una sonda en el terreno a través de un taladro y a continuación aplicar una carga lateral al terreno por medio de una sonda cilíndrica dilatable radialmente. A partir de los datos acerca de la dilatación del terreno provocada por una determinada presión, es posible obtener tres parámetros básicos para la caracterización del terreno: módulo de corte, presión de fluencia y presión límite.

Un tipo concreto de sonda presiométrica es la denominada "prebored" o con perforación previa, que consiste fundamentalmente en un elemento tubular que se introduce en la perforación, y donde la determinación de la dilatación del terreno se realiza aplicando presión al interior de una membrana tubular que se expande radialmente contra la resistencia que le ofrece el terreno a su alrededor.

Sin embargo, la cantidad de elementos que conforman un aparato de este tipo hace que sea difícil de manejar y transportar.

Descripción de la invención

La presente invención describe un novedoso aparato mejorada que comprende fundamentalmente los siguientes elementos:

a) Sonda monocelular

Se trata de una sonda monocelular perteneciente al grupo de las que requieren una perforación previa. La determinación de la expansión de la cavidad se realiza a partir de la medida incremental del desplazamiento de una única membrana en varias direcciones del espacio. La membrana está hecha de un material elastómetro, y preferentemente tiene 72, 82, 92 ó 101 mm de diámetro. Esto permite que pueda trabajar en sondeos de 76, 86, 96 ó 101 mm. de diámetro, tanto en suelos como rocas blandas a duras, en función de la elección de la dureza del elastómetro elegido: 90º, 80º, 70º Shore en poliuretano (PUR), o bien 80º, 70º, 60º, 50º Shore en nitrilo-goma natural (NR).

Para determinar el desplazamiento de la membrana, se utilizan varios brazos captores independientes dispuestos en el interior de la membrana y acoplados a transductores de tipo LVTD capaces de detectar cualquier movimiento de la membrana con una precisión de hasta 10 micras. Según una realización preferida de la invención, la sonda comprende 3, 4 ó 6 brazos captores distribuidos uniformemente alrededor del perímetro de la sonda, consiguiéndose así determinar las características del terreno en diferentes direcciones, y por tanto obtener una idea de la homogeneidad del terreno.

Por otro lado, para la correcta realización del test es necesario saber con exactitud cuál es la presión aplicada. Para ello, se puede utilizar en principio cualquier dispositivo de medida conocido en la técnica, aunque en una realización preferida de la invención se utiliza un transductor de presión cerámico.

b) Unidad electrónica de alimentación

Para la alimentación de las funciones de control y de los sensores se utiliza una fuente de 12 VDC, como por ejemplo una batería de coche. Una unidad electrónica de alimentación recibe la tensión de esta fuente con el objetivo de estabilizarla y adaptarla para su uso. La unidad de alimentación se conecta utilizando conexiones de 6 metros de longitud y conectores protegidos identificados exclusivos.

c) Unidad de potencia

Para la alimentación de las funciones de potencia se utiliza una fuente de corriente de varios kW, en concreto de 4 kW en el ejemplo que se describe más adelante. La unidad de potencia está conectada a esta fuente y a su vez gestiona la alimentación de potencia a los diferentes componentes del aparato: la sonda, la unidad de control, la unidad de presurización y el compresor. El sistema de conexionado con el resto de las unidades tiene una autonomía de 6 metros, con los conectores protegidos identificados exclusivos.

d) Unidad de control

La unidad de control es la encargada de controlar el funcionamiento general de todo el aparato, recibiendo señales de los sensores, como el transductor de presión o los sensores LVDT, y enviando órdenes a los diferentes elementos del aparato, como el medio de potencia o medio de presurización.

Tiene una pantalla táctil para la visualización de los datos obtenidos por los brazos captores, como tiempo, presión y lecturas de deformación. Además, es posible exportar los datos obtenidos a un formato de hoja de cálculo, así como mostrar gráficas de la evolución del ensayo a medida que se realiza. También permite gestionar las inercias y calibrados de las diferentes membranas.

De este modo, se puede conseguir una gestión total del ensayo, pudiendo aplicarse una operativa del ensayo según los procedimientos de la norma PrEN ISO 22476-5.

e) Unidad de presurización

La versión más básica comprende fundamentalmente un regulador de presión y un acumulador de gas presurizado, preferentemente aire o nitrógeno. En esta versión básica, no existe gestión automatizada del ensayo, siendo el operador el encargado de controlar manualmente los tiempos de carga, procedimientos y escalones de presión aplicados a la sonda monocelular.

En otra realización preferida de la invención, sin embargo, la unidad de presurización es controlada por la unidad de control para la realización automática del ensayo.

f) Compresor

Sirve para cargar de aire o nitrógeno comprimido el acumulador. Así, se dispone de todo el rango de presiones para la ejecución de los ensayos sin el inconveniente de la limitación de la carga del acumulador.

g) Devanadora

Se trata de un carrito con un rodillo alrededor del cual se enrollan los conductores eléctrico e hidráulico que conectan la unidad de potencia y la sonda, permitiendo un despliegue del aparato en campo más eficiente.

Así, básicamente el funcionamiento del aparato es el siguiente. La fuente de tensión de 12 VDC está conectada a la unidad de alimentación, que estabiliza la tensión empleada alimentar la unidad de control. Esta, a su vez, está conectada con los sensores, proporcionándoles alimentación eléctrica y recibiendo las señales obtenidas por éstos. La unidad de control está también conectada con la unidad de presurización, el compresor y la unidad de potencia, de modo que puede actuar sobre éstos en función de los datos obtenidos de los sensores, consiguiéndose así un control centralizado del aparato completo. Por otro lado, la fuente de corriente de 4 kW está conectada con la sonda, la unidad de control, la unidad de presurización y el compresor, proporcionando alimentación de potencia a estos elementos.

Además, el aparato de la presente invención presenta la ventaja de que todos los elementos descritos están integrados en el chasis de un vehículo. Esto constituye una gran ventaja, ya que a menudo las pruebas presiométricas han de realizarse en lugares de difícil acceso a los que no se puede acceder por carretera.

Algunas de las ventajas que se obtienen utilizando este novedoso aparato son las siguientes:

- Gran precisión de lecturas de presión y deformación

- Presiones de trabajo de hasta 250 bar.

- Disposición de brazos captores sobre un mismo plano y separados 90º, 120º ó 180º.

- Lecturas en radios independientes.

- Diámetros de sondeos de 86, 96 y 101 mm, permitiendo trabajar con sistema wire-line sin re-perforación.

- Membranas de poliuretano de valor constante de inercia y calibrado que permiten trabajar tanto en suelos como en rocas.

- Unidad de control automatizada con mínima influencia del operador, memorización de datos y gestión integrada del ensayo con posibilidad de su programación y aplicación de metodologías según la Normativa PrEN ISO 22476-5.

Breve descripción de las figuras

La Fig. 1 muestra un esquema simplificado del aparato de la invención donde se aprecian las conexiones principales entre algunos componentes.

Las Figs. 2-6 muestran algunos de los componentes principales del aparato de la invención.

La...

1. Aparato (1) para la realización de ensayos presiométricos, caracterizado porque comprende:

- una sonda (2) monocelular que comprende una membrana (2a) hecha de un material elastómero y unos brazos (2b) captores dispuestos en el interior de la membrana (2a) y conectados a unos transductores LVTD (2c) para determinar los movimientos de la membrana (2b);

- una unidad (3) electrónica de alimentación configurada para estabilizar la tensión de una fuente de alimentación externa de 12 VDC;

- una unidad (4) de potencia configurada para gestionar la alimentación de la sonda, la unidad de control, la unidad de presurización y el compresor;

- una unidad (5) de control dotada de una pantalla táctil para la visualización de los datos obtenidos durante un ensayo;

- una unidad (6) de presurización que comprende un regulador de presión y un acumulador de gas presurizado accionables manualmente para la realización del ensayo;

- un compresor (7) configurado para cargar de gas presurizado el acumulador;

- una devanadora (8) que aloja unos conductores eléctrico e hidráulico que conectan la unidad de potencia y la sonda.

2. Aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 1, donde la membrana (2a) está fabricada en poliuretano o goma natural.

3. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la membrana (2a) tiene un diámetro de 72, 82, 92 ó 101 mm.

4. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende un transductor (2d) de presión cerámico.

5. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende 3, 4 ó 6 brazos (2b) captores distribuidos uniformemente alrededor del perímetro de la sonda (2).

6. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la unidad (6) de presurización está conectada a la unidad (5) de control para la realización automática del ensayo.

7. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el gas presurizado es aire o nitrógeno.

8. Aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que está integrado en un vehículo.