Medición magnetoestrictiva de esfuerzos de tracción en cimentaciones.

Una cimentación (100) para soportar una estructura (20), que comprende:

un bloque (102) de cimentación;

al menos un perno (110) de anclaje que conecta una placa inferior (104) de anclaje y la estructura (20); y

un sensor magnetoestrictivo (120) de medición de cargas para medir cargas en el al menos un perno deanclaje, estando colocado el sensor magnetoestrictivo de medición de cargas en el interior del bloque (102)de cimentación;

caracterizada porque el sensor magnetoestrictivo (120) de medición de cargas comprende:

al menos dos varillas (214) de acero codificadas magnéticamente proporcionadas para cada uno de los almenos un perno (110) de anclaje, en los que las longitudes de las varillas de acero codificadasmagnéticamente se extienden en la dirección de la longitud de al menos un perno (110) de anclaje; y

al menos un sensor (216) de campo magnético colocado adyacente a cada uno de los al menos dos varillas(214) de acero codificadas magnéticamente, en los que las varillas de acero codificadas magnéticamenteestán conectadas firmemente en una primera posición del al menos un perno (110) de anclaje y en unasegunda posición del al menos un perno (110) de anclaje.

Medición magnetoestrictiva de esfuerzos de tracción en cimentaciones

La presente invención versa, en general, acerca de cimentaciones y, en particular, acerca de cimentaciones de hormigón armado, como cimentaciones de hormigón en diques para el soporte de estructuras altas, pesadas o grandes como torres. Además, aspectos de la presente invención versan acerca de procedimientos de medición de esfuerzos de tracción en cimentaciones. Más en particular, versa acerca de cimentaciones para una turbina eólica y un procedimiento para medir esfuerzos de tracción en un componente de las cimentaciones. Específicamente, versa acerca de unas cimentaciones para soportar una estructura, una turbina eólica y un procedimiento para medir esfuerzos de tracción en unas cimentaciones.

Para optimizar las cimentaciones para estructuras, por ejemplo torres y similares, que pueden ser utilizadas para soportar líneas de alta tensión, sistemas de comunicaciones, alumbrado público y señales viarias, soportes de puentes, pancartas publicitarias, señales de tráfico, teleféricos, y turbinas eólicas, es deseable una medición de las cargas en los pernos de refuerzo que están contenidos en las cimentaciones de hormigón. Se pueden utilizar las mediciones de carga en las cimentaciones para optimizar las cimentaciones con respecto al peso y al tamaño y pueden ser utilizadas para evaluar la fatiga debida a la operación de la estructura.

A menudo, las grandes cimentaciones requieren una gran cantidad de acero de refuerzo y una gran cantidad de hormigón para recubrir el acero de refuerzo. Tales cimentaciones pueden ser sometidas a fuerzas de compresión y de tracción muy elevadas. De ese modo, también se pueden aplicar fuerzas que alteren las cimentaciones. Convencionalmente, los pernos, que están conectados a una placa de anclaje, son apretados hasta un valor nominal de par. El valor nominal de par puede ser medido, por ejemplo, en una tuerca del perno. En vista de la fricción y otros aspectos de fabricación este procedimiento puede no proporcionar la precisión deseada. Por ejemplo, no se puede medir el estado anterior del perno una vez se aprieta el perno. Es difícil llevar a cabo las mediciones de carga, en particular dado que no se puede acceder a muchos de los componentes estructurales dado que están embebidos en hormigón o similar. Se puede llevar a cabo una medición de los esfuerzos de tracción de los pernos por medio de una medición ultrasónica de la longitud de los pernos y un cambio de frecuencia de resonancia debido al estado de tensión, y mediciones de fricción en la tuerca del perno con tuercas especiales de fricción. Sin embargo, estos procedimientos solo pueden ser llevados a cabo fuera de línea. Se aplican aspectos similares a componentes de la estructura soportada por las cimentaciones.

El documento JP 2007 155475 expone un sensor de magnetoestricción para medir la tensión que actúa sobre un anclaje subterráneo enterrado.

En vista de lo anterior, diversos aspectos de la presente invención proporcionan unas cimentaciones y un procedimiento para medir los esfuerzos de tracción en un perno de anclaje de la cimentación.

Son evidentes aspectos, ventajas y características adicionales de la presente invención a partir de las reivindicaciones dependientes, de la descripción y de los dibujos adjuntos.

Según una primera realización, se proporcionan una cimentación para soportar una estructura según la reivindicación 1 adjunta. La cimentación incluye un bloque de cimentación, al menos un perno de anclaje que conecta una placa inferior de anclaje y la estructura, un sensor magnetoestrictivo de medición de cargas para medir cargas en el al menos un perno de anclaje, estando colocado el sensor magnetoestrictivo de medición de cargas en el bloque de cimentación.

Según otra realización se proporciona una turbina eólica que incluye la cimentación. La turbina eólica incluye un bloque de cimentación, al menos un perno de anclaje que conecta una placa inferior de anclaje y la estructura, un sensor magnetoestrictivo de medición de cargas para medir cargas en el al menos un perno de anclaje, estando colocado el sensor magnetoestrictivo de medición de carga en el bloque de cimentación, y una torre soportada por la cimentación.

Se define una divulgación completa y habilitadora de la presente invención, incluyendo el modo preferente de la misma, para una persona con un nivel normal de dominio de la técnica, más en particular en el resto de la memoria, incluyendo referencia a las figuras adjuntas en las que:

La Fig. 1 muestra una vista lateral esquemática de una cimentación que tiene pernos de anclaje y un equipo de medición de esfuerzos de tracción de los pernos de anclaje según las reivindicaciones descritas en el presente documento;

la Fig. 2 muestra un diagrama esquemático de un sensor de medición de la carga para medir esfuerzo de tracción en un perno de anclaje según realizaciones descritas en el presente documento;

la Fig. 3 muestra una vista esquemática en planta de una cimentación que tiene pernos de anclaje y un equipo

de medición de esfuerzos de tracción de los pernos de anclaje según las realizaciones descritas en el presente

documento;

la Fig. 4 muestra un diagrama esquemático que ilustra una cimentación que tiene pernos de anclaje y un equipo de medición de esfuerzos de tracción de los pernos de anclaje con cableado conectado a una toma según las realizaciones descritas en el presente documento;

la Fig. 5 muestra un diagrama esquemático que ilustra una turbina eólica que tiene una cimentación con pernos de anclaje y un equipo de medición de esfuerzos de tracción de los pernos de anclaje según las realizaciones descritas en el presente documento;

la Fig. 6 muestra un diagrama esquemático que ilustra una turbina eólica que tiene una cimentación con pernos de anclaje y un equipo de medición de esfuerzos de tracción de los pernos de anclaje según las realizaciones descritas en el presente documento y un equipo adicional de medición de cargas, ejemplarmente en la torre de la turbina eólica según las realizaciones descritas en el presente documento; y

la Fig. 7 muestra un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento alternativo de medición de esfuerzos de tracción en un perno de anclaje de la cimentación según realizaciones descritas en el presente documento.

Se hará ahora referencia en detalle a diversas realizaciones de la invención, uno o más ejemplos de las cuales se ilustran en las figuras. Se proporciona cada ejemplo a modo de explicación de la invención, y no se pretende que sea una limitación de la invención. Por ejemplo, se pueden utilizar características ilustradas o descritas como parte de una realización en o junto con otras realizaciones para producir una realización adicional más. Se pretende que la presente invención incluya tales modificaciones y variaciones.

En general, en las cimentaciones de hormigón en diques el hormigón soporta cargas de compresión. Las cargas de tracción pueden ser soportadas por barras de refuerzo contenidas en las cimentaciones. Los pernos de anclaje pueden estar colocados en la matriz de acero de refuerzo o una jaula de acero de refuerzo. De ese modo, es posible, por ejemplo, utilizar una plantilla extraíble en la parte superior y una placa individual de anclaje en la parte inferior de cada perno para evitar que los pernos de anclaje sean sacados. Todo el módulo puede ser vertido en hormigón. Cuando la cimentación soporta la estructura similar a una torre, cargas variables de tracción y de compresión actúan sobre la cimentación. Las cargas de tracción, que pueden producirse por una fuerza de inclinación o una fuerza de vuelco sobre la estructura soportada, son aplicadas cerca de la parte superior de la cimentación por medio de los pernos de anclaje y actúan sobre porciones grandes de la cimentación por debajo del punto de aplicación a la placa de anclaje. De ese modo, las cargas de tracción y de compresión en la cimentación tienen un límite cerca de las placas de anclaje de pernos en las que la carga sobre el hormigón alterna entre una carga de compresión y una carga de tracción dependiendo de las fuerzas de la estructura soportada.

La Figura 1 ilustra realizaciones de una cimentación 100 que soporta una estructura 20. La Figura 1 muestra la sección inferior de la estructura 20,... [Seguir leyendo]

1. Una cimentación (100) para soportar una estructura (20) , que comprende:

un bloque (102) de cimentación; al menos un perno (110) de anclaje que conecta una placa inferior (104) de anclaje y la estructura (20) ; y

un sensor magnetoestrictivo (120) de medición de cargas para medir cargas en el al menos un perno de anclaje, estando colocado el sensor magnetoestrictivo de medición de cargas en el interior del bloque (102) de cimentación;

caracterizada porque el sensor magnetoestrictivo (120) de medición de cargas comprende:

al menos dos varillas (214) de acero codificadas magnéticamente proporcionadas para cada uno de los al

menos un perno (110) de anclaje, en los que las longitudes de las varillas de acero codificadas magnéticamente se extienden en la dirección de la longitud de al menos un perno (110) de anclaje; y al menos un sensor (216) de campo magnético colocado adyacente a cada uno de los al menos dos varillas

(214) de acero codificadas magnéticamente, en los que las varillas de acero codificadas magnéticamente

están conectadas firmemente en una primera posición del al menos un perno (110) de anclaje y en una 15 segunda posición del al menos un perno (110) de anclaje.

2. La cimentación (100) según la reivindicación 1, en la que los pernos (110) de anclaje en cuatro lados de la cimentación están equipados con un sensor (120) de medición de cargas, en los que dos de los cuatro lados, respectivamente, están enfrentados entre sí.

3. La cimentación (100) según la reivindicación 1 o 2, que comprende, además:

un alojamiento (218) para la unidad (600) de medición de cargas que está adaptada para permitir el movimiento de la unidad (600) de medición de cargas en el bloque (102) de cimentación.

4. Una turbina eólica (500) que comprende:

una cimentación (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3; y una torre (20) soportada por la cimentación (100) .