TAPÓN REMOVIBLE DE OBTURACIÓN NEUMÁTICA.
El tapón removible de obturación neumática es un útil empleado en la medición de presiones hidrostáticas en todo tipo de estructuras de obra civil.
El útil puede modificar su posición y se recuperado para su reutilización en otros puntos o verificación. El útil permite realizar medidas de presiones piezométricas e hidrostáticas de forma directa o indirecta.
El útil tiene forma de tapón, compuesto por un cuerpo metálico (1) que constituye la base del útil, un taladro no pasante (2) de entrada del aire comprimido que permite hinchar la membrana elástica (3), un taladro pasante (4) a través del cual circulará el agua para medir presiones en la cabecera del dren y un segundo taladro pasante (5) que permitirá la autoverificación del útil. Oculta por la membrana, el útil dispone de una cavidad anular sobre toda su superficie (6) utilizada para presurizar de forma uniforme la membrana elástica (3).
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200901583.
Solicitante: AMBIMETRICS, S.L.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: RODRIGUEZ SACCO, WALTER DANIEL, BELTRAN SAN SEGUNDO,HECTOR, RODENAS GONZALEZ,JOSE LUIS, RANGEL GASCO,GABRIEL, RODRÍGUEZ NÚ;EZ,Christian Daniel.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- E02B1/00 CONSTRUCCIONES FIJAS. › E02 HIDRAULICA; CIMENTACIONES; MOVIMIENTO DE TIERRAS. › E02B HIDRAULICA (elevación de barcos E02C; dragado E02F). › Equipo, aparatos o procedimientos para trabajos hidráulicos generales.
- E02B7/00 E02B […] › Presas o aliviaderos; Proyecto, construcción, procedimientos o dispositivos para su realización (para la protección de las riberas, de las costas o de los puertos E02B 3/04; cierres de estanqueidad o juntas E02B 3/16; manutención de materiales de construcción o de materiales análogos para trabajos hidráulicos E02D 15/00; cimentaciones en general E02D 27/00).
- E02D31/10 E02 […] › E02D CIMENTACIONES; EXCAVACIONES; DIQUES (especialmente adaptados a los trabajos hidráulicos E02B ); OBRAS SUBTERRÁNEAS O BAJO EL AGUA. › E02D 31/00 Disposiciones de protección de las cimentaciones u obras realizadas con técnicas de cimentación; Medidas tomadas en el marco de las técnicas de cimentación para proteger el suelo o el agua del subsuelo, p. ej. prevención o neutralización de la polución debida al petróleo (medios para recoger los derramamientos de los depósitos B65D 90/24). › contra el empuje del terreno o la presión hidráulica.
- G01L7/00 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01L MEDIDA DE FUERZAS, TENSIONES, PARES, TRABAJO, POTENCIA MECANICA, RENDIMIENTO MECANICO O DE LA PRESION DE LOS FLUIDOS (pesado G01G). › Medida de la presión permanente o cuasi-permanente de un fluido o de un material sólido fluyente por elementos mecánicos o hidráulicos sensibles a la presións (transmisión o indicación por medios eléctricos o magnéticos del desplazamiento de los elementos mecánicos sensibles a la presión G01L 9/00; medida de las diferencias entre dos o más valores de la presión G01L 13/00; medida simultánea de dos o más valores de la presión G01L 15/00).
Fragmento de la descripción:
Tapón removible de obturación neumática.
Sector de la técnica
La presente invención se sitúa en el sector de los sistemas de instrumentación en la Auscultación de Presas y Estructuras de Hormigón para contención de grandes masas de agua. Concretamente se emplaza entre las técnicas y sistemas utilizados en la medición de la presión hidrostática generada en la cimentación de la estructura, o en el interior de la roca soporte de la misma, por la columna del agua embalsada aguas arriba de dicha estructura.
Estado de la técnica
El mantenimiento preventivo, que permite aumentar el nivel de seguridad y Habilidad de las instalaciones hidráulicas, se está convirtiendo en una de las líneas de acción fundamentales de las empresas del sector. La mayoría de las grandes instalaciones para embalse de agua y generación de electricidad fueron construidas en nuestro país en las primeras décadas de la segunda mitad del S.XX. Es decir, se trata de instalaciones hidráulicas con cerca de 50 años de antigüedad en la mayoría de los casos. Esto conlleva un nivel de instrumentación, monitorización, vigilancia y seguimiento de las instalaciones relativamente escaso y, en cierta manera, primitivo si se compara con el estado actual de la ¡técnica en el campo de la instrumentación y las múltiples posibilidades existentes.
En este sentido, el estudio de los sistemas existentes en las presas actuales así como la revisión bibliográfica del estado del arte en el campo de los sensores utilizados para la medición de las presiones hidrostáticas, nos permite confirmar que existen y son conocidos algunos sistemas que han funcionado relativamente bien hasta la fecha. No obstante, a pesar de haber analizado las bases de datos de patentes, distintas revistas especializadas en instrumentación y de haber realizado una extensa búsqueda en internet a través de buscadores especializados, no se ha encontrado ningún producto que presente las mismas características que el útil que se pretende patentar.
Este tipo de útil resulta fundamental para un buen mantenimiento preventivo que busque vigilar el comportamiento de la presa para predecir la generación de presiones en la zona del basamento (subpresiones) que pueden provocar averías de consecuencias considerables o cuya reparación implique trabajos de gran peligrosidad (sellado de fisuras bajo agua), un elevado costo económico, o incluso el vaciado del embalse.
Por ejemplo, en el libro "Dam Maintenance and rehabilitation" (ISBN 90 5809 534 7), se definen los sistemas de medida de presión hidrostática utilizados tradicionalmente en los distintos tipos de presa: tensiómetros, piezómetros de cuerda vibrante y piezómetros piezoeléctricos de estado sólido. Unos y otros han sido utilizados tradicionalmente encastados o fijados dentro de la presa. El modo de instalación y posterior funcionamiento se ha basado en introducirlos en uno de los drenes. Éstos son perforaciones realizadas en el hormigón de la presa que llegan hasta la base, atravesando la zona de unión roca-hormigón para permitir evacuar el agua acumulada en los cimientos y de este modo aliviar la subpresión que ésta genera. Una vez allí, se fijan rellenando de hormigón el conducto perforado, de forma que el sensor queda atrapado en el fondo. El sellado del dren para asegurar la ausencia de fugas o filtraciones acarrea varios problemas. Por un lado impide de forma permanente que el dren lleve a cabo su funcionalidad. Por otro, provoca desviaciones en la precisión (problemas de presiones relativas), así como incertidumbres a la hora de verificar las lecturas tomadas, dado que la calibración del sensor una vez instalado resulta ciertamente imposible. Nuestro útil resuelve este problema dado que permite su posterior extracción y sustitución.
Otra de las metodologías empleadas consiste en instalar en la parte final de la perforación/dren a nivel del suelo una toma sellada herméticamente donde se instala el sensor de presión (manómetro). El inconveniente de esta solución es que sólo permite medir presiones que superen la columna de líquido de la perforación y que en la práctica, con el tiempo, acaban apareciendo fugas que introducen errores entre la presión real en la perforación y la aplicada al sensor.
La publicación más parecida, en cuanto a la idea de sensor introducido en tubos para medir presión hidrostática y en lo referente al principio de funcionamiento del equipo que se ha podido localizar, es un artículo publicado en la revista internacional "IEEE Instrumentation & Measurement Magazine" y que lleva por título "Sensing Breaches in Earthen Dams". Una vez más, en el método descrito en dicha publicación, los sensores quedan fijados dentro de los tubos, y por tanto no pueden ser recalibrados ni fácilmente reemplazados.
Por último, a nivel de patentes, en las bases de datos exploradas se ha encontrado algún que otro documento de patente que en algún aspecto podría estar relacionado a la presente invención. Los grupos de patentes analizados son los siguientes:
No obstante, ninguno de los diferentes documentos analizados entra en conflicto con la base de funcionamiento así como con la aplicación del útil que se presenta en este documento de patente.
Objeto de la invención
El Tapón Removible de Obturación Neumática, en adelante TRON, objeto de la invención da solución de forma efectiva a la medición de las presiones hidrostáticas y piezométricas en las perforaciones de los drenes o perforaciones de piezómetros (perforaciones no utilizadas para drenar sino sólo para medir presiones) a cualquier profundidad de forma fiable y verificable. Esta medición se realiza consiguiendo al mismo tiempo no anular la función de drenaje del dren.
El TRON permite también el acceso permanente al sensor para su verificación, reparación o sustitución, cosa fundamental a la hora de asegurar la calidad de las medidas.
Además de las mejoras frente a los métodos de medición existentes comentadas en los párrafos anteriores, el útil objeto de la invención permite llevar a cabo mediciones de las presiones de un modo nuevo y diferente. El TRON permite la medición indirecta de la presión, midiendo la fuerza generada por ésta sobre el tapón.
A diferencia de otras metodologías y sistemas de medición empleados en la actualidad, el TRON permite realizar la planificación de intervenciones de reparación o la toma de medidas preventivas con suficiente antelación gracias a:
Descripción detallada de la invención
Dado el estado de la técnica correspondiente a la medición de las llamadas subpresiones, la principal mejora que aporta este útil respecto a los métodos piezométricos es que no requiere del sellado de la perforación, manteniendo de este modo la funcionalidad de drenaje y permitiendo el fácil acceso al sensor. Esta accesibilidad permite a la postre verificar la representatividad de las indicaciones del sensor y su correcto funcionamiento.
Respecto de los métodos manométricos que realizan las...
Reivindicaciones:
1. Tapón removible de obturación neumática para la medición de presiones hidrostáticas y caudales de filtraciones en las cimentaciones de obra civil; de ubicación modificable y recuperable para su reutilización caracterizado por comprender un cuerpo metálico cilíndrico con:
recubierto por una membrana elástica que cuando se expande, a causa del aire inyectado a través del taladro no pasante, obtura la perforación.
2. Tapón removible de obturación neumática, según la reivindicación anterior, caracterizado por utilizar tubos de acero inoxidable acoplables unos a otros para posicionar y fijar el útil a una profundidad determinada y transmitir la presión y/o caudales a través del taladro pasante hasta la parte superior de la perforación.
3. Tapón removible de obturación neumática, según la reivindicación anterior, caracterizado por medir la presión de forma indirecta mediante una célula de carga utilizada como elemento de fijación del tubo guía a la pared.
4. Tapón removible de obturación neumática, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por incluir un segundo taladro pasante utilizado para verificar el sellado de la perforación y la transmisión de la presión a la superficie.
5. Tapón removible de obturación neumática, según la reivindicación 1, que permite instalar un sensor de presión es su cara superior cuando la columna de agua no sea suficiente como para medir las presiones en la boca superior de la perforación.
6. Tapón removible de obturación neumática, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por utilizar racorería de presión autobloqueante en la unión de los taladros a los tubos o tubing.
7. Tapón removible de obturación neumática, según la reivindicación 1, caracterizado por permitir automatizar la medición con el útil utilizando una fuente de aire comprimido y válvulas solenoides.
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